Использование термисторов для ограничения бросков тока в источниках питания
Часто в различных источниках питания возникает задача ограничить стартовый бросок тока при включении. Причины могут быть разные – быстрый износ контактов реле или выключателей, сокращение срока службы конденсаторов фильтра итд. Такая задача недавно возникла и у меня. В компьютере я использую неплохой серверный блок питания, но за счет неудачной реализации секции дежурного режима, происходит сильный ее перегрев при отключении основного питания. Из-за этой проблемы уже 2 раза пришлось ремонтировать плату дежурного режима и менять часть электролитов, находящихся рядом с ней. Решение было простое – выключать блок питания из розетки. Но оно имело ряд минусов – при включении происходил сильный бросок тока через высоковольтный конденсатор, что могло вывести его из строя, кроме того, уже через 2 недели начала обгорать вилка питания блока. Решено было сделать ограничитель бросков тока. Параллельно с этой задачей, у меня была подобная задача и для мощных аудио усилителей.
Рис.1 Термистор
Термистор – это полупроводниковый резистор, сопротивление которого резко изменяется при нагреве. Для наших целей нужны термисторы с отрицательным температурным коэффициентом – NTC термисторы. При протекании тока через NTC термистор он нагревается и его сопротивление падает.
Рис.2 ТКС термистора
Нас интересуют следующие параметры термистора:
Сопротивление при 25˚С
Максимальный установившийся ток
Оба параметра есть в документации на конкретные термисторы.
По первому параметру мы можем определить минимальный ток, который пройдет через сопротивление нагрузки при подключении ее через термистор. Второй параметр определяется максимальной рассеиваемой мощностью термистора и мощность нагрузки должна быть такой, что бы средний ток через термистор не превысил это значение. Для надежной работы термистора нужно брать значение этого тока меньшее на 20 процентов от параметра, указанного в документации. Казалось бы, что проще – подобрать нужный термистор и собрать устройство. Но нужно учитывать некоторые моменты:
- Термистор достаточно долго остывает. Если выключить устройство и сразу включить опять, то термистор будет иметь низкое сопротивление и не выполнит свою защитную функцию.
- Нельзя соединять термисторы параллельно для увеличения тока – из-за разброса параметров ток через них будет сильно различаться. Но вполне можно соединять нужное к-во термисторов последовательно.
- При работе происходит сильный нагрев термистора. Греются также элементы рядом с ним.
- Максимальный установившийся ток через термистор должен ограничиваться его максимальной мощностью. Этот параметр указан в документации. Но если термистор используется для ограничения коротких бросков тока (например, при первоначальном включении блока питания и зарядке конденсатора фильтра), то импульсный ток может быть больше. Тогда выбор термистора ограничен его максимальной импульсной мощностью.
Энергия заряженного конденсатора определяется формулой:
E = (C*Vpeak²)/2
где E – энергия в джоулях, C – емкость конденсатора фильтра, Vpeak – максимальное напряжение, до которого зарядится конденсатор фильтра (для наших сетей можно взять значение 250В*√2 = 353В).
Если в документации указана максимальная импульсная мощность, то исходя из этого параметра можно подобрать термистор. Но, как правило, этот параметр не указан. Тогда максимальную емкость, которую безопасно можно зарядить термистором, можно прикинуть по уже рассчитанным таблицам для термисторов стандартных серий.
Я взял таблицу с параметрами термисторов NTC фирмы Joyin. В таблице указаны:
Rном — номинальное сопротивление термистора при температуре 25°С
Iмакс — максимальный ток через термистор (максимальный установившийся ток)
Смакс — максимальная емкость в тестовой схеме, которую разряжают на термистор без его повреждения (тестовое напряжение 350v)
Как проводится тестовое испытание, можно посмотреть тут на седьмой странице.
Несколько слов о параметре Смакс – в документации показано, что в тестовой схеме конденсатор разряжается через термистор и ограничительный резистор, на котором выделяется дополнительная энергия. Поэтому максимальная безопасная емкость, которую сможет зарядить термистор без такого сопротивления, будет меньше. Я поискал информацию в зарубежных тематических форумах и посмотрел типовые схемы с ограничителями в виде термисторов, на которые приведены данные. Исходя из этой информации, можно взять коэффициент для Смакс в реальной схеме 0.
65, на который умножить данные из таблицы.
Наименование | Rном, Ом | Iмакс, А | Смакс, мкФ | |
диаметр 8мм |
| |||
JNR08S4R7M | 4,7 | 2 | 100 |
|
JNR08S040M | 4 | 2 | 100 |
|
JNR08S050M | 5 | 2 | 100 |
|
JNR08S060L | 6 | 100 |
| |
JNR08S070L | 7 | 2 | 100 |
|
JNR08S080L | 8 | 2 | 100 |
|
JNR08S100L | 10 | 2 | 100 |
|
JNR08S150L | 15 | 2 | 100 |
|
JNR08S180L | 18 | 2 | 100 |
|
JNR08S200L | 20 | 1 | 100 |
|
JNR08S220L | 22 | 1 | 100 | |
диаметр 10мм | ||||
JNR10S2R5M | 2,5 | 5 | 150 | |
JNR10S030M | 3 | 4 | 150 | |
JNR10S040M | 4 | 4 | 150 | |
JNR10S050M | 5 | 4 | 150 | |
JNR10S060L | 6 | 3 | 330 | |
JNR10S070L | 7 | 3 | 330 | |
JNR10S080L | 8 | 3 | 330 | |
JNR10S100L | 10 | 3 | 330 | |
JNR10S120L | 12 | 2,5 | 330 | |
JNR10S130L | 13 | 2,5 | 330 | |
JNR10S150L | 15 | 2,5 | 330 | |
JNR10S160L | 16 | 2,5 | 330 | |
JNR10S200L | 20 | 2 | 330 | |
JNR10S250L | 25 | 2 | 330 | |
JNR10S300L | 30 | 2 | 330 | |
JNR10S470L | 47 | 2 | 330 | |
JNR10S500L | 50 | 2 | 330 | |
JNR10S800L | 80 | 1 | 390 | |
JNR10S121L | 120 | 1 | 390 | |
диаметр 13мм | ||||
JNR13S1R3M | 1,3 | 7 | 47 | |
JNR13S2R5M | 2,5 | 5 | 68 | |
JNR13S030M | 3 | 5 | 68 | |
JNR13S050M | 5 | 5 | 100 | |
JNR13S060L | 6 | 5 | 150 | |
JNR13S070L | 7 | 4 | 330 | |
JNR13S080L | 8 | 4 | 330 | |
JNR13S100L | 10 | 4 | 330 | |
JNR13S120L | 12 | 3 | 390 | |
JNR13S150L | 15 | 3 | 560 | |
JNR13S160L | 16 | 3 | 560 | |
JNR13S180L | 18 | 2,8 | 470 | |
JNR13S200L | 20 | 2,8 | 470 | |
JNR13S250L | 25 | 2 | 560 | |
JNR13R500L | 50 | 2 | 560 | |
диаметр 15мм | ||||
JNR15S1R3M | 1,3 | 8 | 47 | |
JNR15S1R5M | 1,5 | 8 | 100 | |
JNR15S2R5M | 2,5 | 8 | 150 | |
JNR15S030M | 3 | 7 | 330 | |
JNR15S040M | 4 | 6 | 330 | |
JNR15S050M | 5 | 6 | 390 | |
JNR15S060L | 6 | 5 | 390 | |
JNR15S070L | 7 | 5 | 470 | |
JNR15S080L | 8 | 5 | 470 | |
JNR15S100L | 10 | 5 | 560 | |
JNR15S120L | 12 | 4 | 560 | |
JNR15S150L | 15 | 4 | 680 | |
JNR15S160L | 16 | 4 | 680 | |
JNR15S180L | 18 | 4 | 680 | |
JNR15S200L | 20 | 4 | 680 | |
JNR15S250L | 25 | 3 | 680 | |
JNR15S300L | 30 | 3 | 680 | |
JNR15S400L | 40 | 3 | 1000 | |
JNR15S470L | 47 | 3 | 1000 | |
JNR15S800L | 80 | 2,5 | 680 | |
JNR15S121L | 120 | 2 | 1000 | |
JNR15S221L | 220 | 1 | 1500 | |
диаметр 20мм | ||||
JNR20S0R7M | 0,7 | 12 | 470 | |
JNR20S1R3M | 1,3 | 8 | 470 | |
JNR20S2R5M | 2,5 | 8 | 330 | |
JNR20S050M | 5 | 7 | 390 | |
Таблица параметров NTC термисторов фирмы Joyin
Соединяя несколько одинаковых NTC термисторов последовательно, мы уменьшаем требования к максимальной импульсной энергии каждого из них.
Приведу пример. Например, нам необходимо подобрать термистор для включения блока питания компьютера. Максимальная мощность потребления компьютера – 700 ватт. Мы хотим ограничить стартовый ток величиной 2-2.5А. В блоке питания установлен конденсатор фильтра 470мкФ.
Считаем действующее значение тока:
I = 700Вт/220В = 3.18А
Как писал выше, для надежной работы термистора, выберем максимальный установившийся ток из документации на 20% больше этой величины.
Iмакс = 3.8А
Считаем нужное сопротивление термистора для стартового тока 2.5А
R = (220В*√2)/2.5А = 124 Ом
Из таблицы находим нужные термисторы. 6 штук последовательно включенных термисторов JNR15S200L подходят нам по Iмакс, общему сопротивлению. Максимальная емкость, которую они могут зарядить будет равна 680мкФ*6*0.65=2652мкФ, что даже больше, чем нам нужно. Естественно, при понижении Vpeak, понижаются и требования к максимальной импульсной мощности термистора.
Зависимость у нас от квадрата напряжения.
И последний вопрос по поводу выбора термисторов. Что, если мы подобрали необходимые по максимальной импульсной мощности термисторы, но они нам не подходят по Iмакс (постоянная нагрузка для них слишком велика), либо в самом устройстве нам не нужен источник постоянного нагрева? Для этого мы применим простое решение – добавим в схему еще один выключатель параллельно термистору, который включим после зарядки конденсатора. Что я и сделал в своем ограничителе. В моем случае параметры такие – максимальная мощность потребления компьютера 400вт, ограничение стартового тока – 3.5А, конденсатор фильтра 470мкФ. Я взял 6 штук термисторов 15d11 (15 ом). Схема приведена ниже.
Рис. 3 Схема ограничителя
Пояснения по схеме. SA1 отключает фазовый провод. Светодиод VD2 служит для индикации работы ограничителя. Конденсатор C1 сглаживает пульсации и светодиод не мерцает с частотой сети. Если он вам не нужен, то уберите из схемы C1, VD6, VD1 и просто соедините параллельно светодиод и диод по аналогии элементов VD4, VD5.
Для индикации процесса зарядки конденсатора, параллельно термисторам включен светодиод VD4. В моем случае при зарядке конденсатора блока питания компьютера, весь процесс занимает менее секунды. Итак, собираем.
Рис.4 Набор для сборки
Индикацию питания я собрал непосредственно в крышке от выключателя, выкинув из нее китайскую лампу накаливания, которая бы прослужила недолго.
Рис. 5 Индикация питания
Блок термисторов.
Рис.6 Блок термисторов
В сборе.
Рис. 7 Собранный ограничитель
На этом можно было бы закончить, если бы через неделю работы не вышли из строя все термисторы. Выглядело это так.
Рис. 8 Выход из строя NTC термисторов
Несмотря на то, что запас по допустимой величине емкости был очень большой – 330мкФ*6*0.65=1287мкФ.
Термисторы брал в одной известной фирме, причем разных номиналов – все брак. Производитель неизвестен. Либо китайцы заливают в большие корпуса термисторы меньших диаметров, либо качество материалов очень плохое.
В итоге купил даже меньшего диаметра — SCK 152 8мм. То же Китай, но уже фирменные. По нашей таблице допустимая емкость 100мкФ*6*0.65=390мкФ, что даже немного меньше, чем нужно. Тем не менее, все работает отлично.
Рис. 9 Замена термисторов
Вывод – термисторы неизвестных производителей брать не рекомендую
Список радиоэлементов
| Обозначение | Тип | Номинал | Количество | Примечание | Магазин | Мой блокнот |
|---|---|---|---|---|---|---|
| VD1, VD5 | Выпрямительный диод | 1N4007 | 2 | Поиск в магазине Отрон | В блокнот | |
| VD2, VD4 | Светодиод | 1 | Поиск в магазине Отрон | В блокнот | ||
| VD5 | Стабилитрон | 1N4742 | 1 | Поиск в магазине Отрон | В блокнот | |
| C1 | Электролитический конденсатор | 10 мкФ 16 В | 1 | Поиск в магазине Отрон | В блокнот | |
| R1 | Резистор | 50 кОм | 1 | 2 Вт | Поиск в магазине Отрон | В блокнот |
| R2-R9 | Термистор | 15D11 | 6 | 15 Ом | Поиск в магазине Отрон | В блокнот |
| R3 | Резистор | 20 кОм | 1 | 2 Вт | Поиск в магазине Отрон | В блокнот |
| SA1-SA2 | Выключатель | 2 | Поиск в магазине Отрон | В блокнот | ||
| Разъём | 1 | Поиск в магазине Отрон | В блокнот | |||
| Евровилка с заземлением | 1 | Поиск в магазине Отрон | В блокнот | |||
| Добавить все | ||||||
Скачать список элементов (PDF)
Отрицательный температурный коэффициент » Заметки по электронике
Термистор NTC с отрицательным температурным коэффициентом используется для многих целей, от измерения температуры до управления.
Учебное пособие по резисторам Включает:
Обзор резисторов
Углеродный состав
Карбоновая пленка
Пленка оксида металла
Металлическая пленка
Проволочный
SMD-резистор
МЭЛФ резистор
Переменные резисторы
Светозависимый резистор
Термистор
варистор
Цветовая маркировка резисторов
Маркировка и коды резисторов SMD
Характеристики резистора
Где и как купить резисторы
Стандартные номиналы резисторов и серия E
Термистор NTC широко используется во многих приложениях для различных целей, где требуется отрицательный температурный коэффициент.
Будучи термистором NTC, сопротивление падает с повышением температуры, что делает его особенно полезным в ряде различных областей.
Основы термистора NTC
Как видно из названия, термистор NTC обеспечивает снижение сопротивления при повышении температуры тела термистора.
Изменение температуры тела термистора NTC может быть вызвано двумя основными способами:
- Повышение внешней температуры: Повышение температуры внешней жидкости, возможно, воздуха, в котором находится термистор NTC, приведет к изменению температуры корпуса устройства и, следовательно, к изменению его сопротивления. Чтобы термисторы реагировали при таком использовании, они должны находиться в таком положении, чтобы можно было как можно лучше определить температуру окружающей среды. Необходима хорошая теплопроводность к термистору, либо путем помещения его в поток жидкости, т.е. воздуха или обеспечив его термическое соединение с шасси или другим механическим элементом, на котором необходимо измерять температуру.
- Прохождение тока через устройство: Прохождение тока через любой резистор, включая термистор NTC, приведет к рассеиванию тепла (Ватт = Вольт x Ампер). Это приведет к повышению температуры.
Чтобы термисторы реагировали при таком использовании, они должны находиться в таком положении, чтобы можно было как можно лучше определить температуру окружающей среды. Необходима хорошая теплопроводность к термистору, либо путем помещения его в поток жидкости, т.е. воздуха или обеспечив его термическое соединение с шасси или другим механическим элементом, на котором необходимо измерять температуру.Обычно термисторы NTC демонстрируют изменение сопротивления примерно от -3%/°C до -6%°C при 25°C. Фактическое соотношение следует кривой, которая является приблизительно экспоненциальной, с гораздо более высокими изменениями сопротивления при более низких температурах и значительно снижающимися при более высоких температурах. График температуры сопротивления термистора NTC
Тип используемого материала будет определять многие свойства, но при температурах около -40°C изменение сопротивления может составлять до -8%/°C, но в более плоской части кривой термистора NTC оно может быть до -1%/°C при температурах выше 200°C или около того.
Структура термистора NTC и материалы
Термисторы могут физически принимать различные формы. Термисторы NTC могут быть изготовлены в виде прессованных дисков, стержней, пластин, шариков или даже полупроводниковых чипов, например, с использованием спеченного оксида металла.
Часто термисторы NTC из оксида металла изготавливаются из тонких материалов, которые сжимаются и спекаются при высокой температуре. Используемые материалы включают Mn2O3, NiO, Co2O3, Cu2O, Fe2O3, TiO2 и т.п. Они также могут быть изготовлены из кристаллов кремния или германия, легированных для обеспечения требуемого уровня проводимости.
ТермисторыNTC работают, потому что повышение температуры приводит к увеличению количества активных носителей заряда, поскольку они освобождаются от кристаллической решетки.
Способ проведения зависит от типа материала. В случае оксида железа Fe2O3, легированный титаном, дает полупроводник N-типа, и в этом случае основными носителями заряда являются электроны.
В других материалах, таких как оксид никеля, NiO, легированный литием, Li образуют полупроводник p-типа, в котором основными носителями заряда являются дырки. В любом случае проявляются те же основные характеристики термистора NTC.
Выбор материала для термистора NTC зависит от многих факторов, хотя одним из основных является требуемый диапазон температур.
Германиевые термисторы NTCобычно используются для температур в диапазоне 1–100 ° K (т. е. абсолютных градусов). Кремниевые для температур до 250°К — их нельзя использовать выше этой температуры, т.к. выше этой температуры вступает в силу положительный температурный коэффициент. Металлооксидные термисторы NTC используются для диапазона 200–700°K. Для еще более высоких температур требуются очень стабильные соединения, и термисторы NTC для этих температур могут быть изготовлены из материалов, включая: Al2O3, BeO, MgO, ZrO2, Y2O3 и Dy2O3.
Термисторы NTC широко используются в электронной промышленности для многих основных целей измерения температуры.
Сами термисторы могут быть очень маленькими, часто размером с небольшую бусину, но с двумя отходящими от них выводами. Существуют другие типы и размеры, которые обеспечивают множество характеристик.
Другие электронные компоненты:
Батарейки
конденсаторы
Соединители
Диоды
полевой транзистор
Индукторы
Типы памяти
Фототранзистор
Кристаллы кварца
Реле
Резисторы
ВЧ-разъемы
Переключатели
Технология поверхностного монтажа
Тиристор
Трансформеры
Транзистор
Клапаны/трубки
Вернуться в меню «Компоненты». . .
Хата 404
Хата 404 изображение/svg+xmlSeçilen ülke ve dil, alışveriş şartlarınızı, ürün fiyatlarını ve özel teklifleri belirler
Пара Бирими
Фиятлар
нетто
брют
сеть
брют
İlgilendiğiniz konuları bulmak için arama motorunu kullanın veya aşağıdaki alanlardan birine gidin:
Каталог Nasil сатиновый алинир Ярдим
вейя гери гидин: Ана Сайфа
Абоне олманызы тавсие эдиёруз
Her bültende yeni ürünler, dağıtım ve TME web siteindeki değişiklikler hakkinda önemli ve ilgi çekici bilgiler bulacaksınız.
Buradan ayrıca aboneliğinizi iptal ederek listen çıkabilirsiniz.
* zorunlu alan
Abone olAboneliği sonlandır
TME Haber Bülteni Politikasını okudum ve anladim, işbu vesile ile TME’nin dijital bilgi bülteninin e-posta adresime gönderilmesine izin veriyorum. TME Haber Bülteni Politikası
* 1. Трансфер Multisort Elektronik sp. о.о., ул. Ustronna 41, 93-350 Łódź işbu vesile ile kişisel verilerinizin sorumlusu olacağını bildirir.
2. Kişisel veri sorumlusu, bir veri koruma görevlisi atamış olup söz konusu görevliye [электронная почта защищена] e-posta adresinden ulaşabilirsiniz.
3. Verileriniz, Avrupa Parlamentosu ve Konseyinin, kişisel verilerin işlenmesi ve söz konusu verilerin serbest dolaşımı açısından bireylerin korunması hakkındaki 27 Nisan 2016 tarihli (EU) 2016/ 679 numaralı Düzenlemesinin 6(1) (a) Maddesi ve ilga edici Direktif 95/46 /EC (соответствующий GDPR olarak anılacaktır) uyarınca verilen e-posta adresine TME elektronik haber bültenini göndermek için işlenecektir.
4. Verilerin verilmesi zorunlu değildir ancak bilgi bülteni göndermek için gereklidir.
5. Kişisel verileriniz, kişisel verileriniz işleme izninizi iptal edene kadar saklanacaktır.
6. Veri sorumlusu, izninizi iptal ederseniz veya profile çıkarma durumunda kişisel verilerinizin bu maksatla işlenmesine itiraz ederseniz kişisel verilerinizin pazarlama amaçlarıyla kullanılmasına daha erken bir tarih те сын Верецектир.
7. Kişisel verilerinize erişme ve düzeltilmesini, silinmesini veya işlenmesinin sınırlandırılmasını isteme hakkınız vardır.
8. Kişisel verilerinizin veri sorumlusunun meşru çıkarına istinaden işlendiği kadarıyla kişisel verilerinizin işlenmesine itiraz etme hakkınız vardır. Özellikle kişisel verilerinizin pazarlama ve profil çıkarma maksatlarıyla kullanılmasına itiraz etme hakkınız bulunmaktadır.
9. Kişisel verilerinizin izninize istinaden işlendiği kadarıyla söz konusu izni iptal etme hakkınız vardır. İznin iptal edilmesi, iptal edilme öncesinde yapılan işlemenin meşruluğunu etkilemez.
10. Kişisel verilerinizin bir anlaşma yapmak veya hükümlerini gerçekleştirmek amacıyla ya da izninize istinaden işlendiği kadarıyla kişisel verilerinizi aktarma, yani verileriniz makine tarafından ok unabilir, yaygın kullanılan, yapılı bir formatta veri sorumlusundan alma, hakkınız vardır. Kişisel verilerinizi farklı bir veri sorumlusuna aktarabilirsiniz.
11. Denetleyici veri koruma mercine şikayette bulunma hakkınız da bulunmaktadır.
даха фазла даха аз
TME Haber Bültenine Абоне Ол
Özel teklifler — indirimler — yeni ürünler. TME tekliflerini takip edin
Haber Bülteni Hüküm ve Şartları Aboneliği sonlandır
Veri işlemesi yapılıyor
Görev başarıyla tamamlandı.
Beklenmeyen bir hata oluştu. Lütfen tekrar deneyin.
Отурум ач
Парола
Bir müşteri numarası ve bir parola girmeniz gerekiyor
Alana girilen değer çok kısa.