PTC特性與各種使用條件對PTC發(fā)熱體地影響

1、實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)文檔PTC特性與各種使用條件對 PTC發(fā)熱體的影響時(shí)間:03-21 11:39 閱讀:1338 次*溫馨提示：點(diǎn)擊圖片可以放大觀看高清大圖簡介：PTC特性與各種使用條件對PTC發(fā)熱體的影響一、PTC特性：1. 電阻一溫度特性。中善號養(yǎng)Rmax為最大電阻，Rmin為最小電阻，R25為常溫電阻，Tmin為最小電阻對應(yīng)溫度，Tsw為開關(guān)溫度，Ts為發(fā)熱表面溫度，Tmax最大電阻對應(yīng)溫度。當(dāng) PTC熱敏電阻的溫度上升到開關(guān)溫度Tsw以上時(shí)，其電阻將迅速增加1000倍以上。2. 電流一一時(shí)間特性。戕坊越昵片或岌怛詛件 眇j輻誌定的時(shí)同超冶律 左電沛鈦也是毗電魁 斗不芙tttli IS軸功耶戀.“

2、 J Uti I 賞間藥怪,橢噸血電斤可頃帝町國右吃曠#州現(xiàn)吒越低,I- At竝話醋丨 iT 料二電詢的時(shí)碉電 會(huì)定亀圖1«卻PTC熱敏電阻的起始電阻比較小，所以，當(dāng)穩(wěn)定的電壓施加到其上時(shí)，會(huì)出現(xiàn)比較大的起始電流；然后，TC的溫度上升，電流達(dá)到最大電流；隨后，PTC的電阻增加，電流因而下降，最后降到穩(wěn)定值。從另一個(gè)角度考慮，PTC具有比較大的起始電流，使 PTC的發(fā)熱速度加快，有利于盡快使溫度達(dá)到穩(wěn)定。3. 穩(wěn)定功率。對于同一個(gè)PTC發(fā)熱體，其穩(wěn)定功率隨著散熱條件的不同而改變。相關(guān)材料的導(dǎo)熱系數(shù)，絕緣層的厚度， 導(dǎo)熱面的間隙，都會(huì)影響散熱，從而影響穩(wěn)定功率。各種因素對PTC穩(wěn)定功率的

3、影響，見熱平衡節(jié)的詳細(xì)描述。此外，PTC片的厚度減薄時(shí)，會(huì)使導(dǎo)熱加快，從而使功率增加。散熱較快時(shí)的PTC穩(wěn)定功率可能會(huì)比散熱較慢時(shí)大幾十倍。PTC發(fā)熱體的開關(guān)溫度越高，則穩(wěn)定功率也越大。大多數(shù)的新用戶都要求 PTC生產(chǎn)廠提供PTC發(fā)熱體的功率數(shù)據(jù)，但是應(yīng)當(dāng)知道，功率是隨散熱條件而變化的。 在確定的電壓下，PTC發(fā)熱體的起始功率和最大功率基本上不受散熱條件的影響；但是穩(wěn)定功率取決于使用場合 的散熱條件。雖然在不同的使用電壓下，PTC的起始功率不同，但穩(wěn)定功率相差不大。和叨件吋：七古汀同二三曲Im-龍譏苗怏 PTC片粒世坪鍛件達(dá)刮；-隨盤竝尢：堆虬汗耗4. 發(fā)熱與散熱的平衡。發(fā)熱與散熱平衡，是指

4、PTC的發(fā)熱功率與散熱功率一致，PTC相對穩(wěn)定在某個(gè)溫度點(diǎn)。以下是各種因素對PTC熱平衡的影響的示意圖。在昇詵字件KI三£ W旣，PTC 的斥星 品序曲裔，櫛葉的功環(huán)站大凰逼箱16： 岸黑溫慮榨務(wù)、爍曲詢配藥洩疋*誇攙更理對PTC豈巫荀劇=呃* 陣昇他矛用fl冋酌書匹卩、坦杵的血搬0 私齊匸、干禹廠的乃迪古，苗*瀘:叮豈期副JTT執(zhí)罕証歯豈吶.在真他律麗阿対唔+.兒JTC呻蟲毘陽 曲扁平啊罰卯罐丸，富堤蘇瞞口在LfSf帀用立沖-$*1護(hù)誓宦瞬小*惶*丸黒W過大* MT*4 料功睪和砂即Ji下匪-7：柞電屋時(shí)PTC以蘋騎獷專血 布札花母井瑪封*.*匚p-二片旳膽 SffiKr平御酎旳阿

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6、的導(dǎo)熱系數(shù)，絕緣材料的厚度，接觸面的狀況，散熱 面的尺寸和形狀，冷卻風(fēng)流、水流等。金屬導(dǎo)熱系數(shù)比較大，約為絕緣材料的10100倍，所以，絕緣材料對導(dǎo)熱的影響更大。當(dāng)有風(fēng)吹時(shí)，PTC發(fā)熱組件的散熱系數(shù) H會(huì)增加510倍。Ts是PTC發(fā)熱體的表面溫度，Te是環(huán)境溫度。散熱功率與 Ts和Te的差成正比。當(dāng)發(fā)熱功率與散熱功率相等時(shí)，發(fā)熱與散熱達(dá)成平衡，PTC的溫度不再變化。發(fā)熱功率曲線與散熱功率曲線的交叉點(diǎn)，是發(fā)熱與散熱的平衡點(diǎn)，它決定了PTC發(fā)熱體的溫度和發(fā)熱功率。溫度低于交叉點(diǎn)溫度時(shí)，發(fā)熱功率大于散熱功率，PTC溫度上升；溫度高于交叉點(diǎn)溫度時(shí)，發(fā)熱功率小于散熱功率，PTC溫度自動(dòng)下降，保持溫度恒定

7、。但是如果散熱極慢，發(fā)熱曲線與散熱曲線沒有交叉點(diǎn)，發(fā)熱功率總是大 于散熱功率，PTC無法達(dá)到平衡，從而導(dǎo)致 PTC的熱擊穿。因此，在使用PTC發(fā)熱片時(shí)，應(yīng)使 PTC能夠比較好地散熱，以防 PTC擊穿。 為了獲得較大的功率，應(yīng)當(dāng)增加散熱，或選擇較高開關(guān)溫度、較小電阻的PTC或者較低的環(huán)境溫度。在大多數(shù)場合下，我們需要 PTC發(fā)熱體具有確定的表面溫度，而不是確定的功率。此時(shí)，我們不必考慮它的功率。在空氣加熱、煮水等場合下，我們應(yīng) 更多地考慮發(fā)熱功率。二、各種使用條件對 PTC發(fā)熱體的影響1. 表面溫度。電壓的影響：在發(fā)熱/散熱平衡圖中，若 PTC工作在正常工作點(diǎn) B段時(shí)，工作電壓對 PTC的表面溫

8、度的影 響不大。性能優(yōu)異、電阻適當(dāng)?shù)腜TC發(fā)熱片，電壓增加1倍，表面溫度提高10C左右。若PTC電阻隨溫度的變化過緩，性能不佳，則在正常工作點(diǎn)B段時(shí)，電壓變化對其表面溫度的影響比較大，這對于需要同時(shí)在不同電壓使用下的情形不利。當(dāng)PTC發(fā)熱片在工作點(diǎn) A段(比如工作電壓太低、PTC電阻太大、散熱太快等情況)時(shí)，電壓對表面溫度的 影響比較大。對于電壓太低或PTC電阻太大的情況，應(yīng)避免；對于只重視輸出功率的情況，散熱快可以提高輸出功率，表面溫度則可以不必重視。當(dāng)電壓過高，使 PTC發(fā)熱片的工作點(diǎn)處在 C段時(shí)，溫度將會(huì)失去控制，使表面溫度快速上升，導(dǎo)致 PTC的熱擊穿。PTC常溫電阻的影響：PTC電阻

9、減小與工作電壓增加所產(chǎn)生的影響相似。在工作點(diǎn)B段，電阻減小，表面溫度則稍微上升。但是若 PTC電阻過大，工作點(diǎn)處在 A段，PTC電阻變化則對表面溫度產(chǎn)生較大的影響。如果PTC的電阻過小，工作點(diǎn)可能會(huì)處于C點(diǎn)，PTC發(fā)熱片容易出現(xiàn)熱擊穿。若 PTC的電極制作有問題，則可能出現(xiàn)假電阻，即PTC成品的電阻比陶瓷體的電阻要大得多，則電阻對表面溫度的影響將被假電阻現(xiàn)象掩蓋，因而無法判定 表面溫度與電阻的變化關(guān)系。散熱的影響：在工作點(diǎn)B段，散熱加快，表面溫度則稍微下降。但是由于散熱過快，工作點(diǎn)處在A段，PTC散熱則對表面溫度產(chǎn)生較大的影響。當(dāng)散熱過慢，工作點(diǎn)處在C段，則PTC將出現(xiàn)熱擊穿。開關(guān)溫度的影響：

10、在工作點(diǎn)B段，開關(guān)溫度的降低或提高，將使PTC發(fā)熱片的表面溫度降低或提高。這是改變PTC發(fā)熱片表面溫度最常用的做法。但是，當(dāng)開關(guān)溫度接近室溫時(shí)，單純降低開關(guān)溫度很難使表面溫度下降， 必須同時(shí)增加PTC的常溫電阻才能使表面溫度下降。當(dāng)用PTC發(fā)熱片組裝成組件時(shí)，組件的溫度與發(fā)熱片的溫度會(huì)有一差距。通常這一差距在1040 C之間。影響組件與發(fā)熱片的溫度差的因素有：組件外部散熱條件（組件外部散熱快則溫度差大），PTC與組件之間的散熱（散熱快則溫度差?。?，發(fā)熱溫度與環(huán)境溫度之差（此溫差大則組件與發(fā)熱片的溫度差大），以及裝配方 法。發(fā)熱片與組件間的導(dǎo)熱不良，絕緣材料太厚，絕緣材料的導(dǎo)熱系數(shù)小，組件表面與

11、發(fā)熱片的距離較遠(yuǎn)，PTC發(fā)熱片的發(fā)熱面積與散熱面積比相對較小，組件表面散熱較快，則組件的表面溫度下降較多。2. 最大電流（沖擊電流）PTC電阻的影響：從電流-時(shí)間曲線可以看出，當(dāng)施加固定電壓到PTC發(fā)熱片時(shí)，其初始一段時(shí)間，電流比較大。電流達(dá)到最大時(shí)的電流即是最大電流。電阻越小，則最大電流越大。若需要多個(gè)PTC并聯(lián)時(shí)，最大電流會(huì)較大，可能超過電流的允許電流，此時(shí)應(yīng)選用電阻大些的PTC發(fā)熱片。有時(shí)，需要發(fā)熱片的發(fā)熱速度快些，則應(yīng)選用電阻小些的發(fā)熱片。但是，若PTC發(fā)熱片存在假電阻，則無法判定最大電流與電阻之間的關(guān)系。最小電阻的影響：在PTC電阻一溫度曲線中，介紹了常溫電阻R25和最小電阻 Rmi

12、n。R25/Rmin的比值越大，則最大電流越大。開關(guān)溫度較高的PTC, R25/Rmin的比值往往要比開關(guān)溫度較低的大。電壓效應(yīng)影響：用較高的電壓來測量 PTC的電阻，會(huì)比較低電壓測量的電阻小，稱為電壓效應(yīng)。電壓效應(yīng)大，則最大電流也大。電阻搭配的影響。不同電阻的發(fā)熱片的電流一時(shí)間曲線不同，到達(dá)最大最大電流的時(shí)間也不同。多個(gè)PTC發(fā)熱片并聯(lián)使用時(shí)，若各片的電阻差別較大，最大電流的峰值被拉平，最大電流則比電阻接近的情 況小。但是，如果 PTC發(fā)熱體不是在室溫下通電加熱，而是在較高溫度下通電，特別是在R-T曲線的Tmin的溫度下通電，組裝在一起的每片 PTC的電阻同時(shí)是最小值， 最大電流的峰值不會(huì)被

13、拉平，組件的最大電流將會(huì)很大。單片PTC最大電流的估算。I max = A * U / R25其中I max為最大電流A是與材料開關(guān)溫度，生產(chǎn)配方和工藝有關(guān)的系數(shù)。對于我公司生產(chǎn)的PTC發(fā)熱片，A值基本符合下表的經(jīng)驗(yàn)值：表面溫度 / C 50 100 150 200 250 300 A 值 1.1 1.5 1.8 2.5 3.8 6.03. 發(fā)熱（升溫）速度。PTC電阻的影響：在電壓相同的情況下，電阻越小，初始的發(fā)熱功率越大，發(fā)熱速度也越快，達(dá)到最大最大電流以及恒定表面溫度的時(shí)間也越短。但PTC存在較大假電阻的情況除外。使用電壓的影響：對于同一 PTC發(fā)熱片，電壓越高，初始的發(fā)熱功率越大，發(fā)熱

14、速度也越快，達(dá)到最大最大 電流以及恒定表面溫度的時(shí)間也越短。組件導(dǎo)熱情況的影響：正常使用的PTC發(fā)熱片，在非強(qiáng)制散熱（如吹風(fēng)、直接浸水等）的情況下，一般1030秒即可達(dá)到恒定表面溫度。但是，若將PTC發(fā)熱片組裝成組件，組件的達(dá)到恒定表面溫度的時(shí)間要長得多。許多初初使用PTC發(fā)熱片的廠商，由于不了解PTC發(fā)熱片的特性，不重視導(dǎo)熱問題，以致使導(dǎo)熱嚴(yán)重不良。導(dǎo)熱不良的原因有：導(dǎo)熱面不平整，存在較大的空氣間隙， 絕緣層太厚。導(dǎo)熱不良會(huì)使傳導(dǎo)功率的速度減慢， 組件到達(dá)恒定表面溫度的時(shí)間延長。PTC導(dǎo)熱面積的影響：PTC導(dǎo)熱面積的增加， 可使傳導(dǎo)功率增加， 組件到達(dá)恒定表面溫度的時(shí)間縮短。對于同樣的散熱結(jié)構(gòu)，多用一些同樣的種類的發(fā)熱片，也可以使組件到達(dá)恒定表面溫度的時(shí)間縮短。組件熱容量的影響：若組件的熱容量增加，溫升時(shí)所需要的熱量增加，組件到達(dá)恒定表面溫度的時(shí)間延長。