Cómo usar el termistor NTC para limitar la sobretensión?
En el momento en que se energiza el circuito de alimentación, la energía de la fuente de alimentación externa se transfiere primero al condensador del filtro de entrada. Este instante genera una gran sobretensión, si no se limita, es fácil dañar el fusible y los diodos rectificadores subsiguientes y otros componentes electrónicos periféricos. Por lo tanto, en el diseño del circuito, debe considerar cómo limitar la corriente de entrada. En este artículo, primero presentaremos cómo usar el termistor NTC para limitar la corriente de entrada, luego cómo elegir el termistor NTC y, finalmente, cómo usar el relé para reducir aún más el consumo de energía en el termistor NTC.
Limitación de la corriente de entrada, ¿por qué usar NTC?
NTC (coeficiente de temperatura negativo) Un termistor es un termistor que tiene un coeficiente de temperatura negativo con una relación exponencial decreciente con el aumento de la temperatura.
La Figura 1 a continuación muestra el extremo frontal de un circuito típico de fuente de alimentación de CA-CC. En la figura, Z1 es un termistor NTC. Esta resistencia actúa como una protección instantánea del límite de corriente cuando se energiza la fuente de alimentación.
El momento en que se energiza el circuito de alimentación, puede verse como el proceso de carga del condensador del filtro (C1, C2 en la Figura 1 a continuación). La magnitud de la corriente de sobretensión puede estimarse dividiendo el voltaje por la resistencia en serie equivalente del condensador de filtro.
Cuanto mayor sea el valor actual, mayor será el poder destructivo de los circuitos circundantes.
Para resolver este problema, la forma más fácil es agregar un termistor NTC (Z1 en la Figura 1 a continuación) para reducir la magnitud de la sobretensión. La resistencia de sobretensión en el momento del encendido es equivalente al voltaje dividido por la suma de la resistencia en serie equivalente del termistor NTC y el condensador de filtro.
Por ejemplo, si utiliza un termistor NTC de 10Ω a 25 ° C, suponiendo que la resistencia en serie equivalente del condensador del filtro es de 1Ω, la corriente de entrada se reducirá a aproximadamente una décima parte. Se puede ver que cuanto mayor es la resistencia del termistor NTC, mejor es el efecto de limitar la corriente de entrada.
Figura 1, extremo frontal del circuito de alimentación de CA-CC
Por supuesto, el valor de resistencia del termistor NTC no es mayor cuanto mejor. Cuanto mayor es la resistencia, mayor es el poder consumido. El coeficiente de temperatura negativo del termistor NTC se equilibra bien con la limitación de la corriente de entrada y el consumo de energía.
Para un circuito de alimentación de 100 W, suponga un termistor NTC de 10Ω a 25 ° C. El termistor NTC tendrá una pérdida de potencia de aproximadamente 2 W cuando se enciende y la temperatura ambiente es de 25 ° C:
Luego, a medida que la corriente fluye a través del termistor NTC, la temperatura aumenta gradualmente. Suponiendo que el termistor NTC se calienta a 85 ° C, la resistencia cae a aproximadamente 2 Ω, y la pérdida en el termistor NTC caerá a aproximadamente 0.4 W. Como se muestra a continuación
¿Cómo elegir el termistor NTC?
El sitio web de YAXUN enumera una serie de parámetros de termistor NTC, donde el "valor óhmico de 25 ° C" y el valor B son dos parámetros importantes. El "valor óhmico de 25 ° C" determina la capacidad de limitación de corriente del termistor NTC en el momento en que se energiza el circuito de alimentación. Según el valor B, se puede calcular el valor de resistencia del termistor NTC a la temperatura final.
Termistor YAXUN NTC
Figura 2, comparación y selección de parámetros NTC en el sitio web de YAXUN
Entonces, ¿cómo elegir y calcular B? El rango de valor B (K) es el índice térmico del termistor de coeficiente de temperatura negativo, que refleja el cambio de resistencia entre las dos temperaturas.
Se define como la relación de la diferencia entre el logaritmo natural del valor de resistencia de potencia cero a dos temperaturas y la diferencia entre el recíproco de esta temperatura.
De la ecuación anterior, R1 y R2 son valores de resistencia (Ω) a temperaturas absolutas T1 y T2, respectivamente. Entre ellos, B0 / 50, B25 / 50, B25 / 75, B25 / 85 y B25 / 100 corresponden a valores B entre diferentes temperaturas.
Si queremos que la resistencia sea de 10Ω a 25 ° C, la resistencia es de 2Ω cuando la temperatura es de 85 ° C, y se puede obtener la ecuación anterior. El valor B necesita 2864 K o más.
Figura 3. Detección de parámetros de termistor NTC apropiados del sitio web de YAXUN
Finalmente, el cribado completo, rápidamente encontró el valor EPCOS (TDK) B57234S0100M000 B de 3060K, 25 ° C 10, potencia 3.2W, básicamente cumple con los requisitos.
¿Qué debo hacer para reducir aún más la pérdida en el NTC?
Para algunas aplicaciones, reducir el consumo de energía es especialmente crítico, y la pérdida de energía en los termistores NTC no es despreciable.
Se puede conectar un relé en paralelo con el termistor NTC para reducir el consumo de energía del termistor NTC. Como se muestra a continuación, Vaa es una fuente de alimentación digital / analógica para circuitos posteriores convertidos de CA a CC, como 5 V / 12 V.
El relé está inicialmente desconectado. Cuando Vaa alcanza gradualmente su propio voltaje, el diodo Zener D1 se enciende, el transistor Q1 se enciende y el relé RY1 se cierra, lo que equivale a un cortocircuito en el termistor ZTC limitador de corriente Z1.
Por supuesto, una resistencia normal también se puede usar aquí en lugar del termistor NTC para actuar como una resistencia limitadora de corriente. En el caso de resistencias ordinarias usadas junto con relés, la resistencia es más estable sin temperatura y el efecto de limitación de corriente es más estable.
Figura 4. Uso de un relé para reducir el consumo de energía del termistor NTC
Para algunos circuitos de bajo costo y bajo suministro de energía, a menudo es común usar termistores NTC para limitar la corriente de entrada. Para circuitos y aplicaciones de suministro de potencia media / alta donde la eficiencia de conversión de potencia es crítica, los relés se pueden utilizar para reducir aún más la disipación de potencia en los termistores NTC.
Relé de potencia YAXUN
YAXUN más opciones de relé diferentes
para resumir
En el momento en que se energiza el circuito de alimentación, la energía de la fuente de alimentación externa se transfiere primero al condensador del filtro de entrada. El termistor NTC se puede utilizar para limitar la corriente de entrada mientras se reduce la resistencia cuando la temperatura aumenta, reduciendo así el consumo de energía del propio termistor NTC.
Finalmente, los circuitos periféricos como los relés se pueden usar para reducir aún más la disipación de potencia del termistor NTC como resistencia limitadora de corriente.
