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各种使用条件对PTC应用的影响

目录:媒体报道星级:3星级人气:-发表时间:2009-02-20 21:34:00
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散热功率

 P(dis) = H*(Ts-Te)

H是散热系数,其取决于传热用的金属材料、绝缘材料的导热系数,绝缘材料的厚度,接触面的状况,散热面的尺寸和形状,冷却风流、水流等。金属导热系数比较大,约为绝缘材料的10~100倍,所以,绝缘材料对导热的影响更大。当有风吹时,PTC发热组件的散热系数H 会增加5~10倍。

 Ts是PTC发热体的表面温度,Te是环境温度。散热功率与Ts 和 Te的差成正比。

 当发热功率与散热功率相等时,发热与散热达成平衡,PTC的温度不再变化。

发热功率曲线与散热功率曲线的交叉点,是发热与散热的平衡点,它决定了PTC发热体的温度和发热功率。温度低于交叉点温度时,发热功率大于散热功率,PTC温度上升;温度高于交叉点温度时,发热功率小于散热功率,PTC温度自动下降,保持温度恒定。但是如果散热极慢,发热曲线与散热曲线没有交叉点,发热功率总是大于散热功率, PTC无法达到平衡,从而导致PTC的热击穿。因此,在使用PTC发热片时,应使PTC能够比较好地散热,以防PTC击穿。

为了获得较大的功率,应当增加散热,或选择较高开关温度、较小电阻的PTC,或者较低的环境温度。

在大多数场合下,我们需要PTC发热体具有确定的表面温度,而不是确定的功率。此时,我们不必考虑它的功率。在空气加热、煮水等场合下,我们应更多地考虑发热功率。

5. 表面温度。

电压的影响。在发热/散热平衡图中,若PTC 工作在正常工作点B段时,工作电压对PTC 的表面温度的影响不大。性能优异、电阻适当的PTC发热片,电压增加1倍,表面温度提高10℃左右。若PTC电阻随温度的变化过缓,性能不佳,则在正常工作点B段时,电压变化对其表面温度的影响比较大,这对于需要同时在不同电压使用下的情形不利。

当PTC 发热片在工作点A段(比如工作电压太低、PTC电阻太大、散热太快等情况)时,电压对表面温度的影响比较大。对于电压太低或PTC电阻太大的情况,应避免;对于只重视输出功率的情况,散热快可以提高输出功率,表面温度则可以不必重视。

当电压过高,使PTC发热片的工作点处在C段时,温度将会失去控制,使表面温度快速上升,导致PTC的热击穿。

PTC常温电阻的影响。PTC电阻减小与工作电压增加所产生的影响相似。在工作点B段,电阻减小,表面温度则稍微上升。但是若PTC电阻过大,工作点处在A段,PTC电阻变化则对表面温度产生较大的影响。如果PTC的电阻过小,工作点可能会处于C点,PTC 发热片容易出现热击穿。若PTC的电极制作有问题,则可能出现假电阻,即PTC成品的电阻比陶瓷体的电阻要大得多,则电阻对表面温度的影响将被假电阻现象掩盖,因而无法判定表面温度与电阻的变化关系。

散热的影响。在工作点B段,散热加快,表面温度则稍微下降。但是由于散热过快,工作点处在A段,PTC散热则对表面温度产生较大的影响。当散热过慢,工作点处在C段,则PTC将出现热击穿。

开关温度的影响。在工作点B段,开关温度的降低或提高,将使PTC发热片的表面温度降低或提高。这是改变PTC发热片表面温度最常用的做法。但是,当开关温度接近室温时,单纯降低开关温度很难使表面温度下降,必须同时增加PTC的常温电阻才能使表面温度下降。

当用PTC发热片组装成组件时,组件的温度与发热片的温度会有一差距。通常这一差距在10~40 ℃之间。影响组件与发热片的温度差的因素有:组件外部散热条件(组件外部散热快则温度差大),PTC与组件之间的散热(散热快则温度差小),发热温度与环境温度之差(此温差大则组件与发热片的温度差大),以及装配方法。发热片与组件间的导热不良,绝缘材料太厚,绝缘材料的导热系数小,组件表面与发热片的距离较远,PTC发热片的发热面积与散热面积比相对较小,组件表面散热较快,则组件的表面温度下降较多。

6.       最大电流(冲击电流)。

PTC电阻的影响。从电流--时间曲线可以看出,当施加固定电压到PTC发热片时,其初始一段时间,电流比较大。电流达到最大时的电流即是最大电流。电阻越小,则最大电流越大。若需要多个PTC并联时,最大电流会较大,可能超过电流的允许电流,此时应选用电阻大些的PTC发热片。有时,需要发热片的发热速度快些,则应选用电阻小些的发热片。但是,若PTC发热片存在假电阻,则无法判定最大电流与电阻之间的关系。

最小电阻的影响。在PTC电阻—温度曲线中,介绍了常温电阻R25和最小电阻Rmin。R25/Rmin的比值越大,则最大电流越大。开关温度较高的PTC,R25/Rmin的比值往往要比开关温度较低的大。

电压效应影响。用较高的电压来测量PTC的电阻,会比较低电压测量的电阻小,称为电压效应。电压效应大,则最大电流也大。

电阻搭配的影响。不同电阻的发热片的电流—时间曲线不同,到达最大最大电流的时间也不同。多个PTC发热片并联使用时,若各片的电阻差别较大,最大电流的峰值被拉平,最大电流则比电阻接近的情况小。但是,如果PTC发热体不是在室温下通电加热,而是在较高温度下通电,特别是在R-T曲线的Tmin的温度下通电,组装在一起的每片PTC的电阻同时是最小值,最大电流的峰值不会被拉平,组件的最大电流将会很大。

各种使用条件对PTC应用的影响2

单片PTC最大电流的估算。

I max = A * U / R25

其中I max为最大电流 A是与材料开关温度,生产配方和工艺有关的系数。对于我公司生产的PTC发热片,A值基本符合下表的经验值:

 

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