PTC特性各種使用條件對PTC發(fā)熱體影響

1、.PTC特性與各種使用條件對PTC發(fā)熱體的影響時間:03-21 11:39 閱讀:1338次*溫馨提示：點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. 電阻溫度特性。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，其電阻將迅速增加1000倍以上。2. 電流時間特性。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，會出現(xiàn)比較大的起始電流；然后，PTC的溫度上升，電流

2、達到最大電流；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到穩(wěn)定。3. 穩(wěn)定功率。對于同一個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)定功率的影響，見熱平衡節(jié)的詳細描述。此外，PTC片的厚度減薄時，會使導(dǎo)熱加快，從而使功率增加。散熱較快時的PTC穩(wěn)定功率可能會比散熱較慢時大幾十倍。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

3、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。4. 發(fā)熱與散熱的平衡。發(fā)熱與散熱平衡，是指PTC 的發(fā)熱功率與散熱功率一致，PTC相對穩(wěn)定在某個溫度點。以下是各種因素對PTC熱平衡的影響的示意圖。散熱功率P(dis) = H*(Ts-Te)H 是散熱系數(shù)，其取決于傳熱用的金屬材料、絕緣材料的導(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

4、對導(dǎo)熱的影響更大。當(dāng)有風(fēng)吹時，PTC發(fā)熱組件的散熱系數(shù)H 會增加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，發(fā)熱與散熱達成平衡，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，是發(fā)熱與散熱的平衡點，它決定了PTC發(fā)熱體的溫度和發(fā)熱功率。溫度低于交叉點溫度時，發(fā)熱功率大于散熱功率，PTC溫度上升；溫度高于交叉點溫度時，發(fā)熱功率小于散熱功率，PTC溫度自動下降，保持溫度恒定。但是如果散熱極慢，發(fā)熱曲線與散熱曲線沒有交叉點，發(fā)熱功率總是大于散熱功率， PTC無法達到平衡，從而導(dǎo)致PTC的熱擊穿。因此，在使用PTC發(fā)

5、熱片時，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，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B段時，工作電壓對PTC 的表面溫度的影響不大。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10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B

6、段時，電壓變化對其表面溫度的影響比較大，這對于需要同時在不同電壓使用下的情形不利。當(dāng)PTC 發(fā)熱片在工作點A段（比如工作電壓太低、PTC電阻太大、散熱太快等情況）時，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)熱片的工作點處在C段時，溫度將會失去控制，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電阻減小與工作電壓增加所產(chǎn)生的影響相似。在工作點B段，電阻減小，表面溫度則稍微上升。但是若PTC電阻過大，工作點處在A段，PTC電阻變化則對表

7、面溫度產(chǎn)生較大的影響。如果PTC的電阻過小，工作點可能會處于C點，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，工作點處在C段，則PTC將出現(xiàn)熱擊穿。開關(guān)溫度的影響: 在工作點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

8、，當(dāng)開關(guān)溫度接近室溫時，單純降低開關(guān)溫度很難使表面溫度下降，必須同時增加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，組件的溫度與發(fā)熱片的溫度會有一差距。通常這一差距在1040 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（散熱快則溫度差小），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，組件表面與發(fā)熱片的距離較遠，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

9、擊電流）PTC電阻的影響:從電流-時間曲線可以看出，當(dāng)施加固定電壓到PTC發(fā)熱片時，其初始一段時間，電流比較大。電流達到最大時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PTC并聯(lián)時，最大電流會較大，可能超過電流的允許電流，此時應(yīng)選用電阻大些的PTC發(fā)熱片。有時，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電阻溫度曲線中，介紹了常溫電阻R25和最小電阻Rmin。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

10、響:用較高的電壓來測量PTC的電阻，會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)熱片的電流時間曲線不同，到達最大最大電流的時間也不同。多個PTC發(fā)熱片并聯(lián)使用時，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的電阻同時是最小值，最大電流的峰值不會被拉平，組件的最大電流將會很大。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，

11、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)驗值：表面溫度/ 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，達到最大最大電流以及恒定表面溫度的時間也越短。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)熱速度也越快，達到最大最大電流以及恒定表面溫度的時間也越短。組件導(dǎo)熱情況的影響:正常使用的PTC發(fā)熱片，在非強制散熱（如吹風(fēng)、直接浸水等）的情況下，一

12、般1030秒即可達到恒定表面溫度。但是，若將PTC發(fā)熱片組裝成組件，組件的達到恒定表面溫度的時間要長得多。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)熱不良會使傳導(dǎo)功率的速度減慢，組件到達恒定表面溫度的時間延長。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，組件到達恒定表面溫度的時間縮短。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，也可以使組件到達恒定表面溫度的時間縮短。組件熱容量的影響:若組件的熱容量增加，溫升時所需要的熱量增加，組件到達恒定表面溫度的時間延長。導(dǎo)熱硅脂的使用:在PTC與電極片之間，或其他傳熱面之間涂上導(dǎo)熱硅脂，可使傳熱速度加快。但是導(dǎo)熱硅脂不要太厚，接觸面之間一定要壓緊。4.PTC發(fā)熱體的選擇方法。常溫電阻的選擇。根據(jù)使用電壓、發(fā)熱速度、最大電流、發(fā)熱面積、表面溫度等方面的要求，選擇