使用NTC热敏电阻抑制浪涌电流的机制原理

浪涌电流保护最常见的方法是使用NTC热敏电阻，因此本文将简单介绍使用NTC热敏电阻抑制浪涌电流的机制原理，这种类型的NTC浪涌电流限制器电路常见于AC-DC转换器或SMPS电路等电源单元中。

当然，除了浪涌电流保护外，设计人员在其电路设计当中还应包括许多其它类型的保护电路方法，例如：

• 过压保护
• 过流保护
• 反极性保护
• 短路保护

经济有效的浪涌电流保护电路

尽管NTC热敏电阻是一种广泛使用的方法来对抗由于负载的高输入电容而发生的浪涌启动电流，但更传统和直接的方法是在负载和输入电源之间串联一个固定电阻，不过这种方法有一些缺点，从而导致NTC 的流行使用。

如下图所示，其中在源电源和负载之间串联了一个电阻器。

上述电路可以在低成本SMPS或电源模块中找到，这是处理浪涌电流的正常且最便宜的方法。由于电阻器用作控制输入的主要元件，它起到了浪涌电流限制器的作用，但这不是将大电流负载与电源连接的正确方法。为什么？

很明显可以看出，电阻器在电路正常状态下阻止浪涌电流，但也阻止正常电流流动。因此，由于电阻值固定，流过电阻的恒定电流会消耗大量功率，从而影响电路的整体效率。

最糟糕的是，如果负载电路消耗大量功率，流过电阻的电流会增加，该电阻上的功耗也会增加，最终效率会降低。电阻器上需要消耗的功率越多，就需要更大功率的电阻器来满足功率要求。所以不难看出，现在在大功率电路中包含一个电阻器作为浪涌电流限制器并不是一个好的选择。

但是，如果采用特殊类型的电阻器，可以在电路启动状态下提供高阻值，而在电路正常状态下提供低阻值，效率会明显提高，功耗会非常小，这正是NTC热敏电阻的工作原理机制。NTC在启动期间提供高电阻，在电路正常状态下提供低电阻。

NTC热敏电阻检测浪涌电流的方法

正如之前所述，NTC是一种特殊类型的电阻元件，它在启动条件下提供高电阻，但在电路正常状态下提供低电阻。

NTC代表负温度系数，它与温度和电阻有直接关系。如果温度稍微升高，电阻就会显着降低。这是处理限制浪涌电流的有用功能。在第一次上电情况下，当负载第一次从电源获得电力时，NTC在正常环境温度下充当高阻值电阻，从而有效地阻止浪涌电流进入电路。

在很短的时间后，当大电流流过NTC时，NTC的内部温度会略微升高，最终影响电阻，电阻会显着降低，并与负载和电源形成直接路径。由于在正常工作状态下电阻较低，因此功耗会降低，效率也会提高。

NTC热敏电阻浪涌电流限制电路

一般在大容性负载接电源时，在电源单元的正极线之间加NTC。

但如果在交流电源单元或SMPS的情况下，NTC连接一般在热线中桥式整流二极管之前。

选择正确的NTC值

选择浪涌电流限制器的计算是确定峰值电压和峰值电流。由于NTC是电阻器，因此欧姆定律足以适应NTC电阻的值。

根据欧姆定律，R=V/I，在这种情况下也是如此。NTC电阻=峰值电压/峰值浪涌电流。例如，在230V AC中，Vrms可以是300V。在此Vrms下，为了阻止30A的峰值浪涌电流，需要10欧姆NTC。

NTC浪涌电流限制器电路的测试示例

为了评估浪涌电流的影响，在电源单元上连接了一个容性负载。测试是在带有10欧姆NTC的面包板上完成的，电路如下图所示。

电阻器R1用作分流电阻器来计算峰值电流。当电流流过电阻器时，会产生电压降。一个额外的示波器连接在这个电阻上，以检查电阻上的电压降，如下图所示：

电压降可以再次使用欧姆定律确定，其中电流 = 电压 / 电阻。在本文中，小编使用了1欧姆的电阻，因此，1A的电流流过这个电阻会产生1V的电压降。NTC跨接在电路的正极线上。

电阻R2是为电容器快速放电而发出的负载电阻，电容为100uF 50V通用电容。由于浪涌电流发生得非常快且持续时间很短，因此使用了示波器的触发功能。

在没有NTC的情况下测试电路后，流过电阻的峰值电流如下图所示：

由于示波器设置为每格1V，因此峰值电压为4.2V。因此，记录了4.2A的峰值电流。这是9V电源单元跨接100uF 50V电容器时的浪涌电流。

因此，为了阻止这种情况，在电路的正电源上连接了一个10欧姆的NTC ，输出如下图所示：

示波器设置保持不变，电源电压也和以前一样为9V，但浪涌峰值电流显着降低至接近500mA。

因此，通过使用NTC热敏电阻可以有效抑制巨大容性负载上的浪涌电流，这也让其成为当前抑制浪涌电流最为常用的方法。