熱敏電阻,PTC熱敏電阻選型,PTC熱敏電阻參數,PTC熱敏電阻資料-華巨電子

概述:

  熱敏電阻器按其電阻-溫度特性可分為正溫度系數熱敏電阻器(PTCR)及負溫度系數熱敏電阻器(NTCR)。PTC是Positive Temperature Coefficient的縮寫,為正溫度系數的意思。NTC是Negative Temperature Coefficient 的縮寫,為負溫度系數的意思。其中正溫度系數熱敏電阻器(PTCR)包括:突變型(階躍型)PTC熱敏電阻器及緩變型(線性)PTC熱敏電阻器兩種。其突變型(階躍型)PTC熱敏電阻器又細分兩類,一類為陶瓷PTC熱敏電阻器(CPTC),在BaTiO3,V2O5,,BN等材料中摻入半導化元素后都可發現PTC效應。目前得到廣泛應用的是BaTiO3系PTC熱敏電阻器;第二類是有機高分子PTC熱敏電阻器(PPTC),在聚乙烯高分子材料中摻入碳黑形成PTC效應。這里介紹的是BaTiO3系PTC熱敏電阻器,屬于典型的直熱式階躍型正溫度系數熱敏電阻器,當溫度增加到居里溫度以上時,其電阻值呈階躍式增加,可達到4~10個數量級。溫度的變化可以由流過熱敏電阻的電流來獲得,也可以由外界輸入熱能或者這二者的迭加來獲得?;諞隕咸匭訮TC在電路中可以用作過流?;?,過熱?;?,溫度測量,溫度補償,延時啟動,消磁等因此在電路中有著廣泛的應用。

PTC熱敏電阻器的應用及優點:

1、作為加熱用的陶瓷PTC元件,具有自動恒溫的特性,可省去一套溫控線路;
2、作為開關用的陶瓷PTC元件,具有過流、過熱?;すδ?,避免電器設備損壞,結構簡單、可靠;
3、作為溫度?;び玫奶沾蒔TC元件,在溫控點附近有很大的電阻溫度系數,配置一個簡單的比較器電路可實現較精確的溫度控制;
4、開關溫度調整范圍大:-40℃~320℃;
5、電阻溫度系數高:最高超過40%/℃;
6、電阻值范圍大:0.1Ω~20kΩ
7、工作電壓范圍大:3V~1000V

貼片PTC熱敏電阻

過流過壓?;つ?? style=

WMZ12A 過流?;TC熱敏電阻器

265Vac過流過載?;TC熱敏電阻器

智能電表專用PTC熱敏電阻器
PRG系列陶瓷貼片自恢復保險絲 WMZ13A過流過壓?;つ??/a> WMZ12AⅠ過流?;TC熱敏電阻 WMZ12A Ⅱ過流過載?;TC熱敏電阻器 智能電表線圈變壓器過流?;?/a>

智能電表專用PTC熱敏電阻器

WMZ13A 汽車用過流過載?;TC熱敏電阻

LED燈具自恢復式過流過壓?;つ?? style=

智能電表用自恢復式過流過壓?;つ?? style=

繼電器觸點滅弧?;つ?? style=
通訊接口?;と讓艫繾枳曰指幢O賬?/a> WMZ13A 汽車用過流過載?;TC熱敏電阻 LED燈具自恢復式過流過壓?;つ??/a> 智能電表用自恢復式過流過壓?;つ??/a> WMZ13B系列繼電器觸點?;っ鴰「春螾TC熱敏電阻???/a>

電容上電防浪涌沖擊自恢復熱敏電阻

逆變焊機濾波電容上電浪涌抑制自恢復熱敏電阻

變頻器儲能電容浪涌抑制自恢復PTC熱敏電阻

逆變電源濾波電容上電浪涌抑制自恢復熱敏電阻

伺服驅動板濾波電容上電浪涌抑制自恢復熱敏電阻
電容上電防浪涌沖擊自恢復熱敏電阻 逆變焊機濾波電容上電浪涌抑制自恢復熱敏電阻 變頻器儲能電容浪涌抑制自恢復PTC熱敏電阻 逆變電源濾波電容上電浪涌抑制自恢復熱敏電阻 伺服驅動板濾波電容上電浪涌抑制自恢復熱敏電阻

WMZ12B 140V過流?;ぷ曰指碢TC熱敏電阻

WMZ12C 30V/60V 過流?;ぷ曰指碢TC熱敏電阻

WMZ12C 15V/18V 過流?;ぷ曰指碢TC熱敏電阻

600Vac通訊設備交換機過流過載?;ぷ曰指碢TC熱敏電阻

550Vac儀器/儀表/機過流過載?;ぷ曰指碢TC熱敏電阻
WMZ12B 140V過流?;TC熱敏電阻 WMZ12C 30V/60V 過流?;TC熱敏電阻 WMZ12D 15V/18V 過流?;TC熱敏電阻

600Vac通訊設備交換機過流過載?;TC熱敏電阻

550Vac儀器/儀表/機過流過載?;TC熱敏電阻

250Vac通訊設備配線架過流過載?;TC熱敏電阻

消磁PTC熱敏電阻

冰箱壓縮機啟動PTC熱敏電阻

殼裝啟動PTC熱敏電阻

250Vac通訊設備配線架過流過載?;TC熱敏電阻
250Vac配線架過流過載?;TC熱敏電阻 WMZ7消磁PTC熱敏電阻 WMZ91裸片冰箱壓縮機啟動PTC熱敏電阻 殼裝壓縮機啟動PTC熱敏電阻 250Vac配線架過流過載?;ぷ曰指碢TC熱敏電阻

過熱?;TC熱敏電阻

伺服電機測溫KTY系列溫度傳感器

電機PTC熱?;の露卻釁? style=

貼片過熱?;TC熱敏電阻

WMZ85測溫型PTC熱敏電阻
通用PTC過熱?;の露卻釁?/a> KTY系列電機用溫度傳感器

電機PTC熱?;の露卻釁?/a>

貼片過熱?;TC熱敏電阻 測溫型線性PTC熱敏電阻
過熱?;TC熱敏電阻

貼片線性PTC熱敏電阻

KTY測溫型PTC熱敏電阻 LED恒流補償熱敏電阻
插件過熱?;TC熱敏電阻 SMD貼片線性PTC熱敏電阻 NXP(恩智浦)KTY系列熱敏電阻 LED恒流補償熱敏電阻

PTC熱敏電阻器三大特性:

  BaTiO3陶瓷是一種典型的鐵電材料,常溫下其電阻率大于1012Ω.cm,相對介電常數高達104,是一種優良的陶瓷電容器材料。在這種材料中引入稀土元素如Y、Nb等,可使其電阻率下降到10Ω.cm以下,成為具有很大的正溫度系數的半導體陶瓷材料,在居里溫度以上幾十度的溫度范圍內,其電阻率可增大4-10個數量級,產生PTC效應。這種效應是一種晶界效應,只有多晶陶瓷材料才具有。正是由于這種PTC效應,PTC熱敏電阻器得到了極其廣泛的應用。根據應用領域劃分,PTC熱敏電阻器有三大特性:

電阻-溫度特性;伏安特性;電流時間特性。

● 電阻--溫度特性(R--T特性):

指的是在規定電壓下,PTC熱敏電阻器的零功率電阻值與電阻本體溫度之間的關系(如下圖所示)。

●電壓--電流特性(V—I特性):

指加在熱敏電阻器引出端的電壓與達到熱平衡的穩態條件下的電流之間的關系(如下圖所示)。


●電流—時間特性(I—T特性):

指熱敏電阻器在施加電壓過程中,電流隨時間的變化特性??技擁繆顧布淶牡緦鞒莆鶚嫉緦?,平衡時的電流稱為殘余電流(如下圖所示)。


▇ PTC的失效模式

●衡量PTC熱敏電阻器可靠性有兩個主要指標:

A.耐電壓能力----超過規定的電壓可導致PTC熱敏電阻器短路擊穿,施加高電壓可淘汰耐壓低的產品,確保PTC熱敏電阻器在最大工作電壓(Vmax)以下是安全的;

B、耐電流能力----超過規定的電流或開關次數可導致PTC熱敏電阻器呈現不可恢復的高阻態而失效,循環通斷試驗不能全部淘汰早期失效的產品。

●在規定的使用條件下,PTC失效后呈現高電阻態。長期(一般大于1000小時)施加在PTC熱敏電阻器上的電壓導致其常溫電阻升高的幅度極小,居里溫度超過200℃的PTC發熱元件相對要明顯。除PTC發熱元件外,PTC失效的主要原因是由于開關操作中陶瓷體中心產生應力開裂。如下圖,在PTC熱敏電阻器動作動過程中,PTC瓷片內溫度、電阻率、電場、和功率密度的分布不均勻導致中心應力大而分層裂開。

PTC瓷片內溫度、電阻率、電場、和功率密度沿片厚度方向的分布

過流?;び肞TC熱敏電阻


產品概述

過流?;び肞TC熱敏電阻是一種對異常溫度及異常電流自動?;?、自動恢復的?;ぴ?,俗稱"自復保險絲""萬次保險絲"。它取代傳統的保險絲,可廣泛用于馬達、變壓器、開關電源、電子線路等的過流過熱?;?,過流?;び肞TC熱敏電阻通過其阻值突變限制整個線路中的消耗來減少殘余電流值。傳統的保險絲在線路熔斷后無法自行恢復,而過流?;び肞TC熱敏電阻在故障撤除后即可恢復到預?;ぷ刺?,當再次出現故障時又可以實現其過流過熱?;すδ?。

選用過流?;び肞TC熱敏電阻作為過流過熱?;ぴ?,首先確認線路最大正常工作電流(就是過流?;び肞TC熱敏電阻的不動作電流)和過流?;び肞TC熱敏電阻安裝位置(正常工作時)最高環境溫度、其次是?;さ緦鰨ň褪槍鞅;び肞TC熱敏電阻的動作電流)、最大工作電壓、額定零功率電阻,同時也應考慮元件的外形尺寸等因素。 如下圖所示:使用環境溫度,不動作電流及動作電流三者之間的關系。

 


應用原理

當電路處于正常狀態時,通過過流?;び肞TC熱敏電阻的電流小于額定電流,過流?;び肞TC熱敏電阻處于常態,阻值很小,不會影響被?;さ緶返惱9ぷ?。當電路出現故障,電流大大超過額定電流時,過流?;び肞TC熱敏電阻陡然發熱,呈高阻態,使電路處于相對"斷開"狀態,從而?;さ緶凡皇芷蘋?。當故障排除后,過流?;び肞TC熱敏電阻亦自動回復至低阻態,電路恢復正常工作。

圖2為電路正常工作時的伏-安特性曲線和負載曲線示意圖,由A點到B點,施加在PTC熱敏電阻上的電壓逐步升高,流過PTC熱敏電阻的電流也線性增加,表明PTC熱敏電阻的電阻值基本不變,即保持在低電阻態;由B點到E點,電壓逐步升高,PTC熱敏電阻由于發熱而電阻迅速增大,流過PTC熱敏電阻的電流的也迅速降低,表明PTC熱敏電阻進入?;ぷ刺?。正常的負載曲線低于B點,PTC熱敏電阻就不會進入?;ぷ刺?。

通常而言有三種過流過熱?;さ睦嘈停?/SPAN>

1、電流過載(圖3):RL1為正常工作時的負載曲線,當負載阻值減少,如變壓器線路短路,負載曲線由RL1變為RL2,超過B點, PTC熱敏電阻器進入?;ぷ刺?;

2、電壓過載(圖4):電源電壓增加,如220V電源線突然升到380V,負載曲線由RL1變為RL2,超過B點, PTC熱敏電阻器進入?;ぷ刺?;

3、溫度過熱(圖5):當環境溫度升高超過一定限度,PTC熱敏電阻器伏-安特性曲線由A-B-E變成A-B1-F,負載曲線RL超過B1點,PTC熱敏電阻器進入?;ぷ刺?;


過流?;さ緶吠?/SPAN>


型號參數


過流?;TC熱敏電阻器選用指南

1.最大工作電壓

PTC熱敏電阻器串聯在電路中,正常工作時僅有一小部分電壓保持在PTC熱敏電阻器上,當PTC熱敏電阻器啟動呈高阻態時,必須承受幾乎全部的電源電壓,因此選擇PTC熱敏電阻器時,要有足夠高的最大工作電壓,同時還要考慮到電源電壓可能產生的波動。

2.不動作電流和動作電流

為得到可靠的開關功能,動作電流至少要超過不動作電流的兩倍。

由于環境溫度對不動作電流和動作電流的影響極大(見下圖),因此要把最壞的情況考慮進去,對不動作電流來說,選應用在允許的最高環境溫度時的值,對動作電流來說,選應用在較低環境溫度下的值。

 

3.在最大工作電壓時允許的最大電流

需要PTC熱敏電阻器執行?;すδ蓯?,要檢查電路中是否有產生超過允許的最大電流的條件,一般是指用戶存在產生短路可能性的情況。規格書已經給出了最大電流值,超過這個值使用時,可導致PTC熱敏電阻器破壞或早期失效。

4.開關溫度(居里溫度)

我們可提供居里溫度80 ℃、100 ℃、120 ℃、140 ℃的的過流?;ぴ?,一方面,不動作電流取決于居里溫度和PTC熱敏電阻器芯片的直徑,從降低成本方面考慮,應選用高居里溫度和小尺寸元件;另一方面須考慮,這樣選擇的PTC熱敏電阻器會有較高的表面溫度,是否會在線路中導致不希望的副作用。一般情況下,居里溫度要超過最高使用環境溫度20 ~ 40 ℃。

5.使用環境的影響

在接觸化學試劑或在使用灌注料或填料時,須特別小心鈦酸鋇陶瓷被還原導致PTC熱敏電阻器效應下降,以及由于灌注造成的導熱條件變化,都可能導致PTC熱敏電阻器局部過熱而損壞。

附:電源變壓器過流?;TC熱敏電阻的選用舉例

已知一電源變壓器初級電壓220V,次級電壓16V,次級電流1.5A,次級異常時的初級電流約300mA,10分鐘之內應進入?;ぷ刺?,變壓器工作環境溫度-10 ~ 40 ℃,正常工作時溫升15 ~ 20 ℃,PTC熱敏電阻器靠近變壓器安裝,請選定一PTC熱敏電阻器用于初級?;?。
1.確定最大工作電壓
已知變壓器工作電壓220V,考慮電源波動的因素,最大工作電壓應達到220V×(1+20%)=264V
PTC熱敏電阻器的最大工作電壓選265V。
2.確定不動作電流
經計算和實際測量,變壓器正常工作時初級電流125mA,考慮到PTC熱敏電阻器的安裝位置的環境溫最高可達60 ℃,可確定不動作電流在60 ℃時應為130~ 140mA。
3.確定動作電流
考慮到PTC熱敏電阻器的安裝位置的環境溫度最低可達到-10 ℃或25℃,可確定動作電流在-10 ℃或25℃時應為340~ 350mA,動作時間約5分鐘。
4.確定額定零功率電阻R25
PTC熱敏電阻器串聯在初級中,產生的電壓降應盡量小,PTC熱敏電阻器自身的發熱功率也應盡量小,一般PTC熱敏電阻器的壓降應小于總電源的1%,R25經計算:
220V × 1% ÷0.125A=17.6 Ω
5.確定最大電流
經實際測量,變壓器次級短路時,初級電流可達到500mA,如果考慮到初級線圈發生部分短路時有更大的電流通過,PTC熱敏電阻器的最大電流確定在1A以上。
6. 確定居里溫度和外形尺寸
考慮到PTC熱敏電阻器的安裝位置的環境溫最高可達60 ℃,選擇居里溫度時在此基礎上增加40 ℃,居里溫度為100 ℃,但考慮到低成本,以及PTC熱敏電阻器未安裝在變壓器線包內,其較高的表面溫度不會對變壓器產生不良作用,故居里溫度可選擇120 ℃,這樣PTC熱敏電阻器的直徑可減小一檔,成本可以下降。
7.確定PTC熱敏電阻器型號
根據以上要求,查閱我們公司的規格表,
即: 最大工作電壓265V,額定零功率電阻值15Ω± 20%,不動作電流150 mA,動作電流300 mA,最大電流1.2A,居里溫度120 ℃,最大尺寸為ø11.0mm。


PTC的失效模式

衡量PTC熱敏電阻器可靠性有兩個主要指標:

A.耐電壓能力----超過規定的電壓可導致PTC熱敏電阻器短路擊穿,施加高電壓可淘汰耐壓低的產品,確保PTC熱敏電阻器在最大工作電壓(Vmax)以下是安全的;
B、耐電流能力----超過規定的電流或開關次數可導致PTC熱敏電阻器呈現不可恢復的高阻態而失效,循環通斷試驗不能全部淘汰早期失效的產品。

在規定的使用條件下,PTC失效后呈現高電阻態。長期(一般大于1000小時)施加在PTC熱敏電阻器上的電壓導致其常溫電阻升高的幅度極小,居里溫度超過200℃的PTC發熱元件相對要明顯。除PTC發熱元件外,PTC失效的主要原因是由于開關操作中陶瓷體中心產生應力開裂。在PTC熱敏電阻器動作動過程中,PTC瓷片內溫度、電阻率、電場、和功率密度的分布不均勻導致中心應力大而分層裂開。


使用注意事項

1、焊接
在焊接時要注意,PTC熱敏電阻器不能由于過分的加熱而受到損害。必須遵守下列的最高的溫度,最長的時間和最小的距離:
                       浸焊       烙鐵焊
溶池溫度                 max. 260 ℃    max. 360℃
釬焊時間                 max. 10s      max. 5 s
距PTC熱敏電阻器最小的距離         min. 6mm      min. 6mm
在較惡劣的釬焊條件下將會引起電阻值的變化。

2、涂層和灌注
在PTC熱敏電阻器上加涂層和灌注時,不允許在固化和以后的處理中由于不同的熱膨脹而出現機械應力。請謹慎使用灌注材料或填料。在固化時不允許超過PTC熱敏電阻器的上限溫度。此外,要注意到,灌注材料必須是化學中性的。在PTC熱敏電阻器中鈦酸鹽陶瓷的還原可能會導致電阻降低和電性能的喪失;由于灌注而引起熱散熱條件的變化可能會引起在PTC熱敏電阻器上局部的過熱而導致其被毀壞。

3、清洗
氟利昂,三氯乙烷或四氯乙烯等溫和的清洗劑均適用于清洗,同樣可以使用超聲波清洗的方法,但是一些清洗劑可能會損害熱敏電阻的性能,清洗前最好進行試驗或到我公司咨詢。

4、貯藏條件與期限
如果存貯得當,PTC熱敏電阻器的存貯期沒有什么期限限制。為了保持PTC熱敏電阻器的可焊性,應在沒有侵蝕性的氣氛中進行貯藏,同時要注意空氣濕度,溫度以及容器材料。元件應盡可能的在原包裝中進行貯藏。對未焊接的PTC熱敏電阻器的金屬覆層的觸碰可能會導致可焊性能降低。暴露在過潮或過高溫度下,一些規格產品性能可能會改變,比如錫鉛的可焊性等,但是在正常的電器元件保存條件下可以長期保存。

5、注意事項
為避免PTC熱敏電阻器發生失效/短路/燒毀等事故,使用(測試)PTC熱敏電阻器時應特別注意如下事項:
不要在油中或水中或易燃易爆氣體中使用(測試)PTC熱敏電阻器;
不要在超出"最大工作電流"或"最大工作電壓"條件下使用(測試)PTC熱敏電阻器。 

過熱?;び肞TC熱敏電阻


產品概述

  利用PTC熱敏電阻器在居里溫度以上電阻值陡然升高的特性,當環境溫度異常升高時,裝有PTC熱敏電阻器的?;は唄吠ü柚檔母謀潿油ɑ蚨峽羋?,達到?;ぷ榧康?。

主要參數

?;の露鵲鉚S(℃)
額定零功率電阻值R25(Ω)
?;の露仁鋇牡繾柚擔≧s,Min)
?;の露?15℃電阻值(RS-15,Max)

應用原理

  如圖1,在正?;肪澄露任孿?,PTC熱敏電阻器阻值Rp小于Rs,輸出電壓較低,當環境溫度超過設定溫度時,PTC熱敏電阻器阻值Rp快速上升超過Rs,從而導致Vo增加到足夠高的電壓而動作(圖2)。


圖(1)                          圖(2)

應用實例

 

節能燈用PTC熱敏電阻

1.前言

  目前的熒光燈絕大多數為陰極預熱式產品。人們為了提高熒光燈管的光效并延長其使用壽命,在配套電器方面作了大量深入的研究工作,包括鎮流器線路拓撲的選擇和陰極預熱方式的選擇等。以期電子器件與對應的熒光燈管相匹配,達到充分發揮熒光燈管的光效和使照明環境更舒適更節能的效果。本文參照熒光燈IEC標準和我國GB標準中關于陰極預熱起動的要求,對常見的陰極預熱方式進行了分析,認為采用智能熱敏電阻是熒光燈陰極預熱啟動的最佳方案。

2.陰極預熱的目的

  陰極預熱式熒光燈的電極是一個極為重要的零件。熒光燈使用時間的長短主要取決于電極的壽命。對交流電源來說,該電極既是陰極又是陽極。電極上涂有碳酸鋇、碳酸鍶和碳酸鈣為主的電子發射材料。這些材料只有當陰極的工作溫度在900℃~1000℃時才能充分發射電子。另一方面,陰極通過預熱放出大量電子,使燈的啟動電壓降低,通常降低到陰極未預熱啟動電壓的二分之一到三分之一。電壓的降低減少了相關電子元器件所承受的電應力,從而降低了整燈的故障率,延長了使用壽命。為此,陰極預熱納入了IEC和我國GB標準,明確規定此類熒光燈在點亮前必須經過陰極預熱,并對各種型號規格熒光燈的預熱時間和預熱電流參數提出了要求。

 

圖1電子鎮流器簡化電路圖

 

3.陰極預熱啟動技術的發展狀況

  以往,熒光燈多采用電感式工頻鎮流器。隨著電子技術的發展,電子鎮流器以其體積小、重量輕、功耗少、無頻閃、無噪音、光效高等優點,逐步取代電感式鎮流器已成為必然趨勢。在電子鎮流器發展過程中,陰極預熱問題一直是電子鎮流器技術研究的重點之一。

  電子鎮流器的啟動電壓是由限流電感L和啟動電容C1組成的L-C1串聯諧振電路在C1兩端產生的諧振電壓。簡化電路如圖1所示。L-C1的品質因數Q=1/ωC1R=ωL/R,式中R為L-C1回路的損耗電阻,ω為L-C1回路的工作角頻率。在L-C1回路對高頻振蕩電路的輸出電壓V1諧振時,限流電感L或C1上的電壓VR=QV1。合理設計限流電感L和電容C1的參數,可使C1上的諧振電壓VR達到使燈管點亮的值。陰極不進行預熱的電路,電源一接通燈即點亮,這對陰極損傷很厲害,會使燈管根部很快變黑,使燈管壽命變短。

  為解決熒光燈陰極預熱問題,人們利用了正溫度系數熱敏電阻(以下簡稱PTCR)。其溫阻特性曲線如圖2所示。曲線中的TB點是PTCR的開關溫度(阻值增大到最小值兩倍時的溫度)。PTCR的體溫高于TB點后,隨著溫度的升高,PTCR的電阻就會驟變到很高的值,利用PTCR的這一特性設計的預熱啟動電路如圖3所示。當電路接通的瞬間,高頻電源的輸出電壓V0加到燈管兩端,見圖4,此時,由于熱敏電阻PTCR對諧振回路構成分流,使回路的Q值很低,燈管兩端不能形成高壓,也就不能點亮燈管。同時,高頻電流通過電感L燈絲Rf和熱敏電阻PTCR,對陰極進行預熱,經過t1(GB規定大于0.4秒)的時間后,PTCR因通過電流,體溫升高,電阻值迅速增大,減弱了對諧振回路的分流。當阻值增大到一定值時,諧振回路起振,諧振電壓幅值V2增大到把燈管點亮。燈管點亮時(t2),燈管呈現負阻特性,即燈管電流增大,燈管兩端電壓V3降到額定的工作電壓值,預熱啟動過程結束,燈管轉入正常工作。

 


圖2PTCR溫阻曲線圖

 


圖3PTCR預熱啟動電路

 


圖4PTCR預熱啟動過程圖


圖5PTCR的電壓效應

  問題在于燈管正常工作后,熱敏電阻PTCR始終處于熱動平衡狀態,這是因為熱敏電阻不能完全阻斷對燈陰極的分流,熱敏電阻體溫的高低影響著通過電流的大小。通過電流的大小又影響到熱敏電阻體溫的變化。具體地講,當PTCR呈現高阻狀態時,電流減小,PTCR體溫隨之降低,阻值便減小,又導致流過PTCR的電流增大,如此循環使熱敏電阻始終處于變化狀態之中。這種狀態有如下危害:

 ?、臥TCR在預熱啟動電路中始終有功耗,一般為總功率的4%。使電子鎮流器或電子節能燈的流明系數降低。經測試,40W熒光燈電子鎮流器PTCR的功耗大于1.6W,18W電子節能燈PTCR的功耗在0.8W左右。按每瓦功率發出光通量50流明計,40W和18W的電子鎮流器因此而分別損失70和40流明。

 ?、芇TCR的功耗產生的熱量使緊湊型熒光燈和電子鎮流器殼內的溫度升高,會造成其它電子元件特別是晶體管和電解電容器損壞,使故障率上升。

    ⑶熒光燈點亮后,燈絲回路因PTCR的存在,始終有電流通過燈絲,由此而形成發射電流,縮短了陰極的使用壽命。

 ?、仍と鵲緶分械腜TCR在燈管點亮后,仍處于80℃以上的高溫環境下,易造成PTCR晶界電阻性能的蛻化,使溫阻系數改變,預熱時間變長。蛻化嚴重時啟動瞬間產生的沖擊電流會燒壞功率管。如果陰極長時間處在預熱啟動狀態,最終將會損壞燈管和電子鎮流器。   

    ⑸PTCR最難滿足耐高壓這一指標。當PTCR并聯于燈管兩端時,要承受較大的開路電壓(一般為1000V左右),這時PTCR的溫阻曲線在高于開關溫度以后,上升遲緩,如圖5所示。另外,當高頻電流經過PTCR時,也會使其溫阻特性曲線在高于開關溫度TB后上升遲緩,如圖6所示。這些都會使PTCR對燈絲的預熱性能變差。

  另外,我們測試證明PTCR呈現有相當的電容量。在頻率較高的線路中,使用PTCR與啟動電容C1并聯,會直接破壞鎮流器的輸出特性。特別是T5型熒光燈,一般要求電子鎮流器的工作頻率在50kHz以上,對其輸出特性影響更嚴重。

 


圖6PTCR的頻率效應


圖7氧化鋅壓敏電阻伏安特性

  盡管采用PTCR對陰極進行預熱的方式存在著上述缺點,但目前照明行業生產的電子鎮流器,凡具備預熱功能的,絕大多數仍著采用PTCR預熱方式,在緊湊型電子節能燈中,幾乎全部采用PTCR作為預熱啟動元件。雖然在陰極預熱方式上存在許多其它的預熱電路和器件,并有不少專利,但或者因其電路復雜、成本高,或者因其有機械觸點可靠性差、壽命難以保證等原因,而未能推廣采用。因此在PTCR預熱啟動的基礎上,改進預熱元件的性能,使其既能實現預熱啟動的要求,又能在燈管點亮后,自動關斷預熱電路,就成為眾多照明器件廠家進行技術攻關的目標。

使用指南
1、線路參數不同,使用環境溫度不同,延時時間也不同。在特殊環境使用的燈具,如用作冰柜照明等由于環境溫度較低建議作環境模擬試驗。出口不同地區的燈具,要考慮該地區冬天時的環境溫度,如出口到北歐地區的燈具,選用PTCR時延遲時間不可太長。
2、電阻值范圍的選擇以需要的延遲時間確定,為確保延遲時間一致性,一般為±25%左右為宜。
3、若需延長延時時間,建議對PTCR:(1)選阻值小一些;(2)選體積大一些;(3)選Tc高一些。反之亦然。
4、大功率燈具沖擊電流較大不宜選用小體積PTCR。
5、啟動線路為單電容啟動的燈具,PTCR耐壓要求較高,最好選800VAC以上。
6、推薦選用PTCR規格(下表為我公司長期試驗的結果,用于一般燈具線路,由于各廠家線路有異,選用PTCR時以延時1秒左右為佳):
節能燈、鎮流器
功率(W)   選用PTC規格型號    外形尺寸(mm)   居里溫度     常溫阻值(Ω)

3--5          S系列             Φ3×3           50         2K-3K;3K-5K
5――7          L系列             Φ4×3           50         500-1K;1-2K
7――11         L系列             Φ4×3           75         800-1200;1200-2000
9――13         L系列             Φ4×3           75         300-500;500-800
11――15        A系列             Φ5×3           75         800-1200;1.2-2K
15――20        A系列             Φ5×3           75         100-300;300-500;500-800
20――30        HV系列            Φ6×3           75         100-300;300-500;500-800
25――35        HV系列            Φ6×5           75         100-200;200-300;300-500
30――40        B系列             Φ8×3           75         100-300;300-500;500-800
40――65        BHV系列           Φ8×5           75         100-200;200-300;300-500

4.電子鎮流器、節能燈軟啟動用PTC熱敏電阻器選用指南


基于增大延時時間可通過提高居里溫度和體積、減小阻值等途徑來實現,確定以下基本原則:
1.節能燈工作時燈內溫度較高, PTC熱敏電阻器的居里溫度不能太低,否則延時時間太短,起不到預熱效果,居里溫度在100 ℃以上為宜;
2.啟動線路為單電容時,PTC熱敏電阻器耐電壓要求較高,通常在800V以上;
3.電阻率高的PTC熱敏電阻器在可靠性方面可得到巨大的提升,在滿足啟動特性的前提下應優先選用;
4.必須考慮在低溫啟動時的情況,在低溫時,PTC熱敏電阻器的熱平衡電阻相應較低,可能造成燈管不啟動;
5.PTC熱敏電阻器的開關壽命最好大于100,000次;
6.預熱時間不能小于0.4秒;
7.啟動完畢后,PTC熱敏電阻器的功耗應符合有關規定。


外形結構

 


應用原理
 
將PTC熱敏電阻用在節能燈電子鎮流器上,不必改動線路將產品直接跨接在燈管的諧振電容兩端,可以改變電子鎮流器、電子節能燈的硬啟動為預熱啟動,燈絲的預熱時間達0.4-2.0秒,可延長燈管壽命四倍以上。

應用PTC熱敏電阻實現預熱啟動如下圖:剛接通開關時,Rt處于常溫態,其阻值遠遠低于C2阻值,電流通過C1,Rt形成回路預熱燈絲。約0.4-2秒后,Rt焦耳熱溫度超過居里溫度Tc躍入高阻態,其阻值遠遠高于C2阻抗,電流通過C1、C2形成回路導致L諧振,產生高壓點亮燈管。
對某一特定的電子鎮流器、電子節能燈而言,所選用的PTC阻值越大、體積越小、居里溫度越低,其功耗就越小、預熱時間亦越短;反之功耗就越大,預熱時間亦越長。

電子節能燈預熱軟啟動電路圖


5.新型熒光燈陰極預熱啟動元件——智能型PTC熱敏電阻

  在對熒光燈陰極預熱技術進行了充分研究的基礎上,從理論上突破了對敏感材料應用方面的傳統認識,巧妙地利用了敏感材料的固有特性和一般氣體放電燈的負阻特性,我們研制成功了既能滿足熒光燈燈絲預熱要求,又能自動關斷的智能元件。

  其實施方案是:把具有適當阻值及開關溫度TB的PTC延遲型熱敏電阻同具有適當的壓敏電壓U1mA(在此電壓下壓敏電阻Rz的通流為1mA)和通流量的壓敏電阻Rz進行串聯復合,使成為智能電阻Ri,用以取代電子鎮流器及電子節能燈中的普通熱敏電阻PTCR。PTCR的溫阻特性已示于圖2,氧化鋅壓敏電阻的伏安特性,如圖7所示。從圖7可看出,氧化鋅壓敏電阻是對電壓非常敏感的器件,其通流值隨所施加的電壓值的增大而急劇增大,把PTCR和壓敏電阻Rz串聯復合成智能電阻Ri,接在電子鎮流器的燈絲預熱回路中(如圖3所示,去掉普通的PTCR,代之以Ri即可),其作用過程如下:當接通電源瞬間,電子鎮流器的開路輸出電壓(一般為1000VP-P左右),使壓敏電阻Rz導通。適當選擇U1mA,使導通電流等于該燈管的燈絲預熱電流)燈絲電流經Ri流過。適當地選擇PTCR阻值、體積及開關溫度TB,使在0.4s(1s達到此開關溫度后,Ri中的PTCR阻值驟增至高阻狀態。這樣,一方面限制了壓敏電阻的通流量,一方面使Ri=Rz+PTCR支路近于開路,這時由L和C1構成的串聯諧振回路(見圖3)起振,諧振電壓U2(見圖4)增大到把燈管點亮,燈點亮后呈負阻特性,燈管兩端電壓下降到燈管正常工作電壓,此燈管工作電壓一般遠低于所選定的壓敏電阻的壓敏電壓U1mA,所以,燈點亮后,Rz自行關斷。Ri=Rz+PTCR處于“休閑狀態”。

  可見,該智能型PTC熱敏電阻是利用PTC熱敏電阻的延遲特性來完成燈絲預熱時間和PTC熱敏電阻的限流特性來?;ぱ姑艫繾鑂z不至于“過荷”而燒壞;又利用壓敏電阻Rz的壓敏電壓U1mA特性和熒光燈管的負阻特性滿足預熱電流并關斷預熱回路。這樣Rz與PTCR的串聯復合體-智能熱敏電阻Ri,就能完成熒光燈燈絲預熱及"關斷”功能。使用智能熱敏電阻Ri,不需要改變原電子鎮流器的電路參數,只需用相應規格的智能熱敏電阻Rpi替換PTCR即可。使用中,接通電源,智能熱敏電阻就通過電流對燈絲進行預熱,在燈管點亮后,智能熱敏電阻近于開路狀態,關斷了預熱回路,自身功耗近于零,相當于一個無觸點的自動開關。

  在電子鎮流器或電子節能燈上使用智能熱敏電阻有如下特點和優越性:

 ?。?)完全可以按各種規格的熒光燈預熱電流的要求,在0.4s~2s的時間里,使燈絲達到預熱要求。如菲利浦照明電子(上海)公司對燈絲的預熱效果,是用燈絲的熱態與冷態電阻之比描述的。他們測試了智能熱敏電阻的預熱效果,熱態電阻與冷態電阻與之比在4~5之間,完全符合其預熱要求。又如上海浦東某獨資照明公司在26W電子節能燈上使用智能熱敏電阻,各項參數均符合標準要求。

 ?。?)智能熱敏電阻在熒光燈管點亮后,功耗幾乎為零,與PTCR相比,相應提高光通量(40~80)流明。同時可使電子鎮流器或電子節能燈殼體內溫度降低,在18W電子節能燈殼內溫度降低(3~5)℃,從而降低了晶體管及電解電容器的熱損壞率,提高了整燈的可靠性。

 ?。?)智能熱敏電阻在燈管點亮后,關斷了預熱回路的電流,這不僅防止了自身性能的蛻化,也減少了燈絲的熱發射,延長了燈管的使用壽命,如威海北洋集團燈管廠在18W電子節能燈上使用智能熱敏電阻,通斷10萬次之后,解剖觀察陰極,大部分電子粉顏色為白色,陰極損耗正常,北洋照明電器公司進行實驗后認為:在相同條件下,智能熱敏電阻與PTCR相比,燈管發黑的程度要輕得多,只有PTCR的一半左右,他們的結論是:采用智能熱敏電阻預熱啟動,可延長燈管壽命。

 ?。?)智能熱敏電阻由于其結構上的原因,能充分適應電子鎮流器和電子節能燈產生的高頻高壓的作用條件。經過10000次的模擬開關試驗后,智能熱敏電阻的預熱啟動特性基本不變。對于燈管老化、燈陰極失去激活、不易啟動的情況,電子鎮流器輸出呈開路狀態,其開路電壓一般在10000V(GB標準要求小于1500V),此時,智能熱敏電阻仍能承受5s(標準要求鎮流器元件能耐異常狀態的持續時間為5s)的高頻高壓,經過200次的異常狀態試驗,預熱啟動特性變化不顯著。(一般電子鎮流器均有異常狀態?;さ緶?,當燈管老化、燈不易啟動、輸出端出現高壓、大電流時,?;さ緶芬話慊嵩?s內動作,因此,智能熱敏電阻所承受的高頻高壓時間一般只有2s左右,不會到5s,其安全裕度是足夠充分的。

 ?。?)智能熱敏電阻自身呈現的電容值很小,對電子鎮流器的輸出特性沒有影響。

  總之,節能燈用智能型PTC熱敏電阻以其獨有的自動通斷性能,克服了PTC在熒光燈陰極預熱問題上存在的缺點,而且性能價格比也比較優越,使用安全可靠,是電子鎮流器和電子節能燈比較理想的預熱元件。
 


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