華巨電阻是生產(chǎn)PTC熱敏電阻廠家,本文主要介紹了ptc熱敏電阻PTC,ptc熱敏電阻原理,ptc熱敏陶瓷,熱敏電阻,熱敏電阻的作用,ptc熱敏電阻用途,ptc熱敏電阻參數(shù),ptc熱敏電阻型號,ptc熱敏電阻參數(shù),ptc熱敏電阻應(yīng)用,ptc熱敏電阻規(guī)格,ptc熱敏電阻型號,ptc熱敏電阻生產(chǎn)廠家,ptc熱敏電阻器,ptc熱敏電阻價格,ptc熱敏電阻廠家,ptc熱敏電阻參數(shù)選擇,ptc熱敏電阻原理,ptc熱敏電阻型號,ptc熱敏電阻阻值
概述:
熱敏電阻器按其電阻-溫度特性可分為正溫度系數(shù)熱敏電阻器(PTCR)及負溫度系數(shù)熱敏電阻器(NTCR)。PTC是Positive
Temperature Coefficient的縮寫,為正溫度系數(shù)的意思。NTC是Negative
Temperature Coefficient
的縮寫,為負溫度系數(shù)的意思。其中正溫度系數(shù)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(dǎo)化元素后都可發(fā)現(xiàn)PTC效應(yīng)。目前得到廣泛應(yīng)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(yīng)。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(shù)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(shù)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。基于以上特性PTC在電路中可以用作過流保護,過熱保護,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(yīng)用。
PTC熱敏電阻器的應(yīng)用及優(yōu)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(guān)用的陶瓷PTC元件,具有過流、過熱保護功能,避免電器設(shè)備損壞,結(jié)構(gòu)簡單、可靠; 3、作為溫度保護用的陶瓷PTC元件,在溫控點附近有很大的電阻溫度系數(shù),配置一個簡單的比較器電路可實現(xiàn)較精確的溫度控制;
4、開關(guān)溫度調(diào)整范圍大:-40℃~320℃; 5、電阻溫度系數(shù)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
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(shù)高達104,是一種優(yōu)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(shù)的半導(dǎo)體陶瓷材料,在居里溫度以上幾十度的溫度范圍內(nèi),其電阻率可增大4-10個數(shù)量級,產(chǎn)生PTC效應(yīng)。這種效應(yīng)是一種晶界效應(yīng),只有多晶陶瓷材料才具有。正是由于這種PTC效應(yīng),PTC熱敏電阻器得到了極其廣泛的應(yīng)用。根據(jù)應(yīng)用領(lǐng)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(guī)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(guān)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(wěn)態(tài)條件下的電流之間的關(guān)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。開始加電壓瞬間的電流稱為起始電流,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(guī)定的電壓可導(dǎo)致PTC熱敏電阻器短路擊穿,施加高電壓可淘汰耐壓低的產(chǎn)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(guī)定的電流或開關(guān)次數(shù)可導(dǎo)致PTC熱敏電阻器呈現(xiàn)不可恢復(fù)的高阻態(tài)而失效,循環(huán)通斷試驗不能全部淘汰早期失效的產(chǎn)品。
●在規(guī)定的使用條件下,PTC失效后呈現(xiàn)高電阻態(tài)。長期(一般大于1000小時)施加在PTC熱敏電阻器上的電壓導(dǎo)致其常溫電阻升高的幅度極小,居里溫度超過200℃的PTC發(fā)熱元件相對要明顯。除PTC發(fā)熱元件外,PTC失效的主要原因是由于開關(guān)操作中陶瓷體中心產(chǎn)生應(yīng)力開裂。如下圖,在PTC熱敏電阻器動作動過程中,PTC瓷片內(nèi)溫度、電阻率、電場、和功率密度的分布不均勻?qū)е轮行膽?yīng)力大而分層裂開。

PTC瓷片內(nèi)溫度、電阻率、電場、和功率密度沿片厚度方向的分布 |
過流保護用PTC熱敏電阻
產(chǎn)品概述
過流保護用PTC熱敏電阻是一種對異常溫度及異常電流自動保護、自動恢復(fù)的保護元件,俗稱"自復(fù)保險絲""萬次保險絲"。它取代傳統(tǒng)的保險絲,可廣泛用于馬達、變壓器、開關(guān)電源、電子線路等的過流過熱保護,過流保護用PTC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(tǒng)的保險絲在線路熔斷后無法自行恢復(fù),而過流保護用PTC熱敏電阻在故障撤除后即可恢復(fù)到預(yù)保護狀態(tài),當再次出現(xiàn)故障時又可以實現(xiàn)其過流過熱保護功能。
選用過流保護用PTC熱敏電阻作為過流過熱保護元件,首先確認線路最大正常工作電流(就是過流保護用PTC熱敏電阻的不動作電流)和過流保護用PTC熱敏電阻安裝位置(正常工作時)最高環(huán)境溫度、其次是保護電流(就是過流保護用PTC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(yīng)考慮元件的外形尺寸等因素。
如下圖所示:使用環(huán)境溫度,不動作電流及動作電流三者之間的關(guān)系。

應(yīng)用原理
當電路處于正常狀態(tài)時,通過過流保護用PTC熱敏電阻的電流小于額定電流,過流保護用PTC熱敏電阻處于常態(tài),阻值很小,不會影響被保護電路的正常工作。當電路出現(xiàn)故障,電流大大超過額定電流時,過流保護用PTC熱敏電阻陡然發(fā)熱,呈高阻態(tài),使電路處于相對"斷開"狀態(tài),從而保護電路不受破壞。當故障排除后,過流保護用PTC熱敏電阻亦自動回復(fù)至低阻態(tài),電路恢復(fù)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(tài);由B點到E點,電壓逐步升高,PTC熱敏電阻由于發(fā)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熱敏電阻進入保護狀態(tài)。正常的負載曲線低于B點,PTC熱敏電阻就不會進入保護狀態(tài)。
通常而言有三種過流過熱保護的類型:
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?yōu)镽L2,超過B點,
PTC熱敏電阻器進入保護狀態(tài);

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?yōu)镽L2,超過B點,
PTC熱敏電阻器進入保護狀態(tài);

3、溫度過熱(圖5):當環(huán)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熱敏電阻器進入保護狀態(tài);

過流保護電路圖

型號參數(shù)

過流保護PTC熱敏電阻器選用指南
1.最大工作電壓
PTC熱敏電阻器串聯(lián)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(tài)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(chǎn)生的波動。
2.不動作電流和動作電流
為得到可靠的開關(guān)功能,動作電流至少要超過不動作電流的兩倍。
由于環(huán)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(yīng)用在允許的最高環(huán)境溫度時的值,對動作電流來說,選應(yīng)用在較低環(huán)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(zhí)行保護功能時,要檢查電路中是否有產(chǎn)生超過允許的最大電流的條件,一般是指用戶存在產(chǎn)生短路可能性的情況。規(guī)格書已經(jīng)給出了最大電流值,超過這個值使用時,可導(dǎo)致PTC熱敏電阻器破壞或早期失效。
4.開關(guān)溫度(居里溫度)
我們可提供居里溫度80 ℃、100 ℃、120 ℃、140
℃的的過流保護元件,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(yīng)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(dǎo)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(huán)境溫度20
~ 40 ℃。
5.使用環(huán)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(dǎo)致PTC熱敏電阻器效應(yīng)下降,以及由于灌注造成的導(dǎo)熱條件變化,都可能導(dǎo)致PTC熱敏電阻器局部過熱而損壞。
附:電源變壓器過流保護PTC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(nèi)應(yīng)進入保護狀態(tài),變壓器工作環(huán)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保護。 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(yīng)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(jīng)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(huán)境溫最高可達60
℃,可確定不動作電流在60 ℃時應(yīng)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(huán)境溫度最低可達到-10
℃或25℃,可確定動作電流在-10 ℃或25℃時應(yīng)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(lián)在初級中,產(chǎn)生的電壓降應(yīng)盡量小,PTC熱敏電阻器自身的發(fā)熱功率也應(yīng)盡量小,一般PTC熱敏電阻器的壓降應(yīng)小于總電源的1%,R25經(jīng)計算: 220V
× 1% ÷0.125A=17.6
Ω 5.確定最大電流 經(jīng)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(fā)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(huán)境溫最高可達60 ℃,選擇居里溫度時在此基礎(chǔ)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(nèi),其較高的表面溫度不會對變壓器產(chǎn)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(jù)以上要求,查閱我們公司的規(guī)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(guī)定的電壓可導(dǎo)致PTC熱敏電阻器短路擊穿,施加高電壓可淘汰耐壓低的產(chǎn)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(guī)定的電流或開關(guān)次數(shù)可導(dǎo)致PTC熱敏電阻器呈現(xiàn)不可恢復(fù)的高阻態(tài)而失效,循環(huán)通斷試驗不能全部淘汰早期失效的產(chǎn)品。
在規(guī)定的使用條件下,PTC失效后呈現(xiàn)高電阻態(tài)。長期(一般大于1000小時)施加在PTC熱敏電阻器上的電壓導(dǎo)致其常溫電阻升高的幅度極小,居里溫度超過200℃的PTC發(fā)熱元件相對要明顯。除PTC發(fā)熱元件外,PTC失效的主要原因是由于開關(guān)操作中陶瓷體中心產(chǎn)生應(yīng)力開裂。在PTC熱敏電阻器動作動過程中,PTC瓷片內(nèi)溫度、電阻率、電場、和功率密度的分布不均勻?qū)е轮行膽?yīng)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(xiàn)機械應(yīng)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(dǎo)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(dǎo)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(yīng)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(yīng)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(dǎo)致可焊性能降低。暴露在過潮或過高溫度下,一些規(guī)格產(chǎn)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(fā)生失效/短路/燒毀等事故,使用(測試)PTC熱敏電阻器時應(yīng)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。
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節(jié)能燈用PTC熱敏電阻
1.前言
目前的熒光燈絕大多數(shù)為陰極預(yù)熱式產(chǎn)品。人們?yōu)榱颂岣邿晒鉄艄艿墓庑Р⒀娱L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(zhèn)流器線路拓撲的選擇和陰極預(yù)熱方式的選擇等。以期電子器件與對應(yīng)的熒光燈管相匹配,達到充分發(fā)揮熒光燈管的光效和使照明環(huán)境更舒適更節(jié)能的效果。本文參照熒光燈IEC標準和我國GB標準中關(guān)于陰極預(yù)熱起動的要求,對常見的陰極預(yù)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(yù)熱啟動的最佳方案。
2.陰極預(yù)熱的目的
陰極預(yù)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(fā)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(fā)射電子。另一方面,陰極通過預(yù)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(yù)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(guān)電子元器件所承受的電應(yīng)力,從而降低了整燈的故障率,延長了使用壽命。為此,陰極預(yù)熱納入了IEC和我國GB標準,明確規(guī)定此類熒光燈在點亮前必須經(jīng)過陰極預(yù)熱,并對各種型號規(guī)格熒光燈的預(yù)熱時間和預(yù)熱電流參數(shù)提出了要求。

圖1電子鎮(zhèn)流器簡化電路圖
3.陰極預(yù)熱啟動技術(shù)的發(fā)展狀況
以往,熒光燈多采用電感式工頻鎮(zhèn)流器。隨著電子技術(shù)的發(fā)展,電子鎮(zhèn)流器以其體積小、重量輕、功耗少、無頻閃、無噪音、光效高等優(yōu)點,逐步取代電感式鎮(zhèn)流器已成為必然趨勢。在電子鎮(zhèn)流器發(fā)展過程中,陰極預(yù)熱問題一直是電子鎮(zhèn)流器技術(shù)研究的重點之一。
電子鎮(zhèn)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(lián)諧振電路在C1兩端產(chǎn)生的諧振電壓。簡化電路如圖1所示。L-C1的品質(zhì)因數(shù)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(shè)計限流電感L和電容C1的參數(shù),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(yù)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(yù)熱問題,人們利用了正溫度系數(shù)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(guān)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(shè)計的預(yù)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(gòu)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(yù)熱,經(jīng)過t1(GB規(guī)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(xiàn)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(yù)熱啟動過程結(jié)束,燈管轉(zhuǎn)入正常工作。

圖2PTCR溫阻曲線圖

圖3PTCR預(yù)熱啟動電路

圖4PTCR預(yù)熱啟動過程圖

圖5PTCR的電壓效應(yīng)
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(tài),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(xiàn)高阻狀態(tài)時,電流減小,PTCR體溫隨之降低,阻值便減小,又導(dǎo)致流過PTCR的電流增大,如此循環(huán)使熱敏電阻始終處于變化狀態(tài)之中。這種狀態(tài)有如下危害:
⑴PTCR在預(yù)熱啟動電路中始終有功耗,一般為總功率的4%。使電子鎮(zhèn)流器或電子節(jié)能燈的流明系數(shù)降低。經(jīng)測試,40W熒光燈電子鎮(zhèn)流器PTCR的功耗大于1.6W,18W電子節(jié)能燈PTCR的功耗在0.8W左右。按每瓦功率發(fā)出光通量50流明計,40W和18W的電子鎮(zhèn)流器因此而分別損失70和40流明。
⑵PTCR的功耗產(chǎn)生的熱量使緊湊型熒光燈和電子鎮(zhèn)流器殼內(nèi)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(fā)射電流,縮短了陰極的使用壽命。
⑷預(yù)熱電路中的PTCR在燈管點亮后,仍處于80℃以上的高溫環(huán)境下,易造成PTCR晶界電阻性能的蛻化,使溫阻系數(shù)改變,預(yù)熱時間變長。蛻化嚴重時啟動瞬間產(chǎn)生的沖擊電流會燒壞功率管。如果陰極長時間處在預(yù)熱啟動狀態(tài),最終將會損壞燈管和電子鎮(zhèn)流器。
⑸PTCR最難滿足耐高壓這一指標。當PTCR并聯(lián)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(guān)溫度以后,上升遲緩,如圖5所示。另外,當高頻電流經(jīng)過PTCR時,也會使其溫阻特性曲線在高于開關(guān)溫度TB后上升遲緩,如圖6所示。這些都會使PTCR對燈絲的預(yù)熱性能變差。
另外,我們測試證明PTCR呈現(xiàn)有相當?shù)碾娙萘俊T陬l率較高的線路中,使用PTCR與啟動電容C1并聯(lián),會直接破壞鎮(zhèn)流器的輸出特性。特別是T5型熒光燈,一般要求電子鎮(zhèn)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(yīng)

圖7氧化鋅壓敏電阻伏安特性
盡管采用PTCR對陰極進行預(yù)熱的方式存在著上述缺點,但目前照明行業(yè)生產(chǎn)的電子鎮(zhèn)流器,凡具備預(yù)熱功能的,絕大多數(shù)仍著采用PTCR預(yù)熱方式,在緊湊型電子節(jié)能燈中,幾乎全部采用PTCR作為預(yù)熱啟動元件。雖然在陰極預(yù)熱方式上存在許多其它的預(yù)熱電路和器件,并有不少專利,但或者因其電路復(fù)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(yù)熱啟動的基礎(chǔ)上,改進預(yù)熱元件的性能,使其既能實現(xiàn)預(yù)熱啟動的要求,又能在燈管點亮后,自動關(guān)斷預(yù)熱電路,就成為眾多照明器件廠家進行技術(shù)攻關(guān)的目標。
使用指南
1、線路參數(shù)不同,使用環(huán)境溫度不同,延時時間也不同。在特殊環(huán)境使用的燈具,如用作冰柜照明等由于環(huán)境溫度較低建議作環(huán)境模擬試驗。出口不同地區(qū)的燈具,要考慮該地區(qū)冬天時的環(huán)境溫度,如出口到北歐地區(qū)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(guī)格(下表為我公司長期試驗的結(jié)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(jié)能燈、鎮(zhèn)流器
功率(W) 選用PTC規(guī)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(zhèn)流器、節(jié)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(xiàn),確定以下基本原則: 1.節(jié)能燈工作時燈內(nèi)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(yù)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(yīng)優(yōu)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(yīng)較低,可能造成燈管不啟動; 5.PTC熱敏電阻器的開關(guān)壽命最好大于100,000次; 6.預(yù)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(yīng)符合有關(guān)規(guī)定。
外形結(jié)構(gòu)

應(yīng)用原理 將PTC熱敏電阻用在節(jié)能燈電子鎮(zhèn)流器上,不必改動線路將產(chǎn)品直接跨接在燈管的諧振電容兩端,可以改變電子鎮(zhèn)流器、電子節(jié)能燈的硬啟動為預(yù)熱啟動,燈絲的預(yù)熱時間達0.4-2.0秒,可延長燈管壽命四倍以上。
應(yīng)用PTC熱敏電阻實現(xiàn)預(yù)熱啟動如下圖:剛接通開關(guān)時,Rt處于常溫態(tài),其阻值遠遠低于C2阻值,電流通過C1,Rt形成回路預(yù)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(tài),其阻值遠遠高于C2阻抗,電流通過C1、C2形成回路導(dǎo)致L諧振,產(chǎn)生高壓點亮燈管。
對某一特定的電子鎮(zhèn)流器、電子節(jié)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(yù)熱時間亦越短;反之功耗就越大,預(yù)熱時間亦越長。

電子節(jié)能燈預(yù)熱軟啟動電路圖
5.新型熒光燈陰極預(yù)熱啟動元件——智能型PTC熱敏電阻
在對熒光燈陰極預(yù)熱技術(shù)進行了充分研究的基礎(chǔ)上,從理論上突破了對敏感材料應(yīng)用方面的傳統(tǒng)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(yù)熱要求,又能自動關(guān)斷的智能元件。
其實施方案是:把具有適當阻值及開關(guān)溫度TB的PTC延遲型熱敏電阻同具有適當?shù)膲好綦妷篣1mA(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(lián)復(fù)合,使成為智能電阻Ri,用以取代電子鎮(zhèn)流器及電子節(jié)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(lián)復(fù)合成智能電阻Ri,接在電子鎮(zhèn)流器的燈絲預(yù)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(zhèn)流器的開路輸出電壓(一般為1000VP-P左右),使壓敏電阻Rz導(dǎo)通。適當選擇U1mA,使導(dǎo)通電流等于該燈管的燈絲預(yù)熱電流)燈絲電流經(jīng)Ri流過。適當?shù)剡x擇PTCR阻值、體積及開關(guān)溫度TB,使在0.4s(1s達到此開關(guān)溫度后,Ri中的PTCR阻值驟增至高阻狀態(tài)。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(gòu)成的串聯(lián)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(guān)斷。Ri=Rz+PTCR處于“休閑狀態(tài)”。
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(yù)熱時間和PTC熱敏電阻的限流特性來保護壓敏電阻Rz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(yù)熱電流并關(guān)斷預(yù)熱回路。這樣Rz與PTCR的串聯(lián)復(fù)合體-智能熱敏電阻Ri,就能完成熒光燈燈絲預(yù)熱及"關(guān)斷”功能。使用智能熱敏電阻Ri,不需要改變原電子鎮(zhèn)流器的電路參數(shù),只需用相應(yīng)規(guī)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(yù)熱,在燈管點亮后,智能熱敏電阻近于開路狀態(tài),關(guān)斷了預(yù)熱回路,自身功耗近于零,相當于一個無觸點的自動開關(guān)。
在電子鎮(zhèn)流器或電子節(jié)能燈上使用智能熱敏電阻有如下特點和優(yōu)越性:
(1)完全可以按各種規(guī)格的熒光燈預(yù)熱電流的要求,在0.4s~2s的時間里,使燈絲達到預(yù)熱要求。如菲利浦照明電子(上海)公司對燈絲的預(yù)熱效果,是用燈絲的熱態(tài)與冷態(tài)電阻之比描述的。他們測試了智能熱敏電阻的預(yù)熱效果,熱態(tài)電阻與冷態(tài)電阻與之比在4~5之間,完全符合其預(yù)熱要求。又如上海浦東某獨資照明公司在26W電子節(jié)能燈上使用智能熱敏電阻,各項參數(shù)均符合標準要求。
(2)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(yīng)提高光通量(40~80)流明。同時可使電子鎮(zhèn)流器或電子節(jié)能燈殼體內(nèi)溫度降低,在18W電子節(jié)能燈殼內(nèi)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。
(3)智能熱敏電阻在燈管點亮后,關(guān)斷了預(yù)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(fā)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(jié)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(fā)黑的程度要輕得多,只有PTCR的一半左右,他們的結(jié)論是:采用智能熱敏電阻預(yù)熱啟動,可延長燈管壽命。
(4)智能熱敏電阻由于其結(jié)構(gòu)上的原因,能充分適應(yīng)電子鎮(zhèn)流器和電子節(jié)能燈產(chǎn)生的高頻高壓的作用條件。經(jīng)過10000次的模擬開關(guān)試驗后,智能熱敏電阻的預(yù)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(zhèn)流器輸出呈開路狀態(tài),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(zhèn)流器元件能耐異常狀態(tài)的持續(xù)時間為5s)的高頻高壓,經(jīng)過200次的異常狀態(tài)試驗,預(yù)熱啟動特性變化不顯著。(一般電子鎮(zhèn)流器均有異常狀態(tài)保護電路,當燈管老化、燈不易啟動、輸出端出現(xiàn)高壓、大電流時,保護電路一般會在2s內(nèi)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。
(5)智能熱敏電阻自身呈現(xiàn)的電容值很小,對電子鎮(zhèn)流器的輸出特性沒有影響。
總之,節(jié)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(yù)熱問題上存在的缺點,而且性能價格比也比較優(yōu)越,使用安全可靠,是電子鎮(zhèn)流器和電子節(jié)能燈比較理想的預(yù)熱元件。
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