PTC特性与各种使用条件对PTC发热体的影响_教学计划_教学研究_教育专区。word 格式文档 PTC 特性与各种使用条件对 PTC 发热体的影响 时间:03-21 11:39 阅读:1338 次 *温馨提示：点击图片可以放大观看高清大图 简介：PTC 特性与各种使用条件对

　　word 格式文档 PTC 特性与各种使用条件对 PTC 发热体的影响 时间:03-21 11:39 阅读:1338 次 *温馨提示：点击图片可以放大观看高清大图 简介：PTC 特性与各种使用条件对 PTC 发热体的影响 一、PTC 特性: 1. 电阻—温度特性。 Rmax 为电阻，Rmin 为小电阻，R25 为常温电阻，Tmin 为小电阻对应温度，Tsw 为开关温度，T s 为发热表面温度，Tmax 电阻对应温度。当 PTC 热敏电阻的温度上升到开关温度 Tsw 以上时，其电阻将 迅速增加 1000 倍以上。 2. 电流——时间特性。 专业整理 word 格式文档 PTC 热敏电阻的起始电阻比较小，所以，当稳定的电压施加到其上时，会出现比较大的起始电流；然后， PTC 的温度上升，电流达到电流；随后，PTC 的电阻增加，电流因而下降，后降到稳定值。从另一个角 度考虑，PTC 具有比较大的起始电流，使 PTC 的发热速度加快，有利于尽快使温度达到稳定。 3. 稳定功率。 对于同一个 PTC 发热体，其稳定功率随着散热条件的不同而改变。相关材料的导热系数，绝缘层的厚度， 导热面的间隙，都会影响散热，从而影响稳定功率。各种因素对 PTC 稳定功率的影响，见热平衡节的详细描述。 此外，PTC 片的厚度减薄时，会使导热加快，从而使功率增加。散热较快时的 PTC 稳定功率可能会比散热较慢 时大几十倍。PTC 发热体的开关温度越高，则稳定功率也越大。 专业整理 word 格式文档 大多数的新用户都要求 PTC 生产厂提供 PTC 发热体的功率数据，但是应当知道，功率是随散热条件而变化 的。在确定的电压下，PTC 发热体的起始功率和功率基本上不受散热条件的影响；但是稳定功率取决于使用 场合的散热条件。虽然在不同的使用电压下，PTC 的起始功率不同，但稳定功率相差不大。 4. 发热与散热的平衡。 发热与散热平衡，是指 PTC 的发热功率与散热功率一致，PTC 相对稳定在某个温度点。以下是各种因素对 PTC 热平衡的影响的示意图。 专业整理 word 格式文档 散热功率 专业整理 P(dis) = H*(Ts-Te) word 格式文档 H 是散热系数，其取决于传热用的金属材料、绝缘材料的导热系数，绝缘材料的厚度，接触面的状况，散 热面的尺寸和形状，冷却风流、水流等。金属导热系数比较大，约为绝缘材料的 10~100 倍，所以，绝缘材料对 导热的影响更大。当有风吹时，PTC 发热组件的散热系数 H 会增加 5~10 倍。 Ts 是 PTC 发热体的表面温度，Te 是环境温度。散热功率与 Ts 和 Te 的差成正比。 当发热功率与散热功率相等时，发热与散热达成平衡，PTC 的温度不再变化。 发热功率曲线与散热功率曲线的交叉点，是发热与散热的平衡点，它决定了 PTC 发热体的温度和发热功率。 温度低于交叉点温度时，发热功率大于散热功率，PTC 温度上升；温度高于交叉点温度时，发热功率小于散热功 率，PTC 温度自动下降，保持温度恒定。但是如果散热极慢，发热曲线与散热曲线没有交叉点，发热功率总是大 于散热功率， PTC 无法达到平衡，从而导致 PTC 的热击穿。 因此，在使用 PTC 发热片时，应使 PTC 能够比较好地散热，以防 PTC 击穿。 为了获得较大的功率，应当 增加散热，或选择较高开关温度、较小电阻的 PTC，或者较低的环境温度。 在大多数场合下，我们需要 PTC 发 热体具有确定的表面温度，而不是确定的功率。此时，我们不必考虑它的功率。在空气加热、煮水等场合下，我 们应更多地考虑发热功率。 二、各种使用条件对 PTC 发热体的影响 1. 表面温度。 电压的影响: 在发热/散热平衡图中，若 PTC 工作在正常工作点 B 段时，工作电压对 PTC 的表面温度的影 响不大。性能优异、电阻适当的 PTC 发热片，电压增加 1 倍，表面温度提高 10℃左右。若 PTC 电阻随温度的 变化过缓，性能不佳，则在正常工作点 B 段时，电压变化对其表面温度的影响比较大，这对于需要同时在不同电 压使用下的情形不利。 专业整理 word 格式文档 当 PTC 发热片在工作点 A 段（比如工作电压太低、PTC 电阻太大、散热太快等情况）时，电压对表面温 度的影响比较大。对于电压太低或 PTC 电阻太大的情况，应避免；对于只重视输出功率的情况，散热快可以提 高输出功率，表面温度则可以不必重视。 当电压过高，使 PTC 发热片的工作点处在 C 段时，温度将会失去控制， 使表面温度快速上升，导致 PTC 的热击穿。 PTC 常温电阻的影响: PTC 电阻减小与工作电压增加所产生的影响相似。在工作点 B 段，电阻减小，表面 温度则稍微上升。但是若 PTC 电阻过大，工作点处在 A 段，PTC 电阻变化则对表面温度产生较大的影响。如果 PTC 的电阻过小，工作点可能会处于 C 点，PTC 发热片容易出现热击穿。若 PTC 的电极制作有问题，则可能 出现假电阻，即 PTC 成品的电阻比陶瓷体的电阻要大得多，则电阻对表面温度的影响将被假电阻现象掩盖，因 而无法判定表面温度与电阻的变化关系。 散热的影响: 在工作点 B 段，散热加快，表面温度则稍微下降。但是由于散热过快，工作点处在 A 段，PT C 散热则对表面温度产生较大的影响。当散热过慢，工作点处在 C 段，则 PTC 将出现热击穿。 开关温度的影响: 在工作点 B 段，开关温度的降低或提高，将使 PTC 发热片的表面温度降低或提高。这是 改变 PTC 发热片表面温度常用的做法。但是，当开关温度接近室温时，单纯降低开关温度很难使表面温度下 降，必须同时增加 PTC 的常温电阻才能使表面温度下降。 当用 PTC 发热片组装成组件时，组件的温度与发热 片的温度会有一差距。通常这一差距在 10~40 ℃之间。 影响组件与发热片的温度差的因素有：组件外部散热条件（组件外部散热快则温度差大），PTC 与组件之 间的散热（散热快则温度差小），发热温度与环境温度之差（此温差大则组件与发热片的温度差大），以及装配 方法。发热片与组件间的导热不良，绝缘材料太厚，绝缘材料的导热系数小，组件表面与发热片的距离较远，P TC 发热片的发热面积与散热面积比相对较小，组件表面散热较快，则组件的表面温度下降较多。 2. 电流（冲击电流） PTC 电阻的影响:从电流--时间曲线可以看出，当施加固定电压到 PTC 发热片时，其初始一段时间，电流比 较大。电流达到时的电流即是电流。电阻越小，则电流越大。若需要多个 PTC 并联时，电流 专业整理 word 格式文档 会较大，可能超过电流的允许电流，此时应选用电阻大些的 PTC 发热片。有时，需要发热片的发热速度快些， 则应选用电阻小些的发热片。但是，若 PTC 发热片存在假电阻，则无法判定电流与电阻之间的关系。 小电阻的影响:在 PTC 电阻—温度曲线中，介绍了常温电阻 R25 和小电阻 Rmin。R25/Rmin 的比值越 大，则电流越大。开关温度较高的 PTC，R25/Rmin 的比值往往要比开关温度较低的大。 电压效应影响:用较高的电压来测量 PTC 的电阻，会比较低电压测量的电阻小，称为电压效应。电压效应大， 则电流也大。 电阻搭配的影响。不同电阻的发热片的电流—时间曲线不同，到达电流的时间也不 同。多个 PTC 发热片并联使用时，若各片的电阻差别较大，电流的峰值被拉平，电流则比电阻接近的 情况小。但是，如果 PTC 发热体不是在室温下通电加热，而是在较高温度下通电，特别是在 R-T 曲线的 Tmin 的温度下通电，组装在一起的每片 PTC 的电阻同时是小值，电流的峰值不会被拉平，组件的电流将 会很大。 单片 PTC 电流的估算。 I max = A * U / R25 其中 I max 为电流 A 是与材料开关温度，生产配方和工艺有关的系数。对于我生产的 PTC 发热 片，A 值基本符合下表的经验值： 表面温度/℃ 50 100 150 200 250 300 A 值 1.1 1.5 1.8 2.5 3.8 6.0 3. 发热（升温）速度。 专业整理 word 格式文档 PTC 电阻的影响:在电压相同的情况下，电阻越小，初始的发热功率越大，发热速度也越快，达到 电流以及恒定表面温度的时间也越短。但 PTC 存在较大假电阻的情况除外。 使用电压的影响:对于同一 PTC 发热片，电压越高，初始的发热功率越大，发热速度也越快，达到 电流以及恒定表面温度的时间也越短。 组件导热情况的影响:正常使用的 PTC 发热片，在非强制散热（如吹风、直接浸水等）的情况下，一般 10~ 30 秒即可达到恒定表面温度。但是，若将 PTC 发热片组装成组件，组件的达到恒定表面温度的时间要长得多。 许多初初使用 PTC 发热片的厂商，由于不了解 PTC 发热片的特性，不重视导热问题，以致使导热严重不良。 导热不良的原因有：导热面不平整，存在较大的空气间隙，绝缘层太厚。导热不良会使传导功率的速度减慢， 组件到达恒定表面温度的时间延长。 PTC 导热面积的影响: PTC 导热面积的增加，可使传导功率增加，组件到达恒定表面温度的时间缩短。对于 同样的散热结构，多用一些同样的种类的发热片，也可以使组件到达恒定表面温度的时间缩短。 组件热容量的影响:若组件的热容量增加，温升时所需要的热量增加，组件到达恒定表面温度的时间延长。 导热硅脂的使用:在 PTC 与电极片之间，或其他传热面之间涂上导热硅脂，可使传热速度加快。但是导热硅 脂不要太厚，接触面之间一定要压紧。 专业整理 word 格式文档 4.PTC 发热体的选择方法。 常温电阻的选择。根据使用电压、发热速度、电流、发热面积、表面温度等方面的要求，选择适合的常 温电阻。需要发热速度快，功率大的场合，电阻可选择小些。用于恒温发热的片，电阻稍大些。用于延时电路的 发热体，电阻应更大些。多片并联使用时，为了防止电流过大，应选择电阻大些，而且大小电阻搭配使用。 专业整理
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