Eine vollständige Anleitung zu NTC- und PTC-Thermistortypen, Parametern, Funktionsprinzipien und Schaltungsanwendungen. Enthält Temperaturempfindungs- und Einstrombegrenzungsdesigns. Ideal für den Einsatz in Netzwerksystemen, Temperaturregelung, Haushaltsgeräten und Industrieanlagen.
In Schaltplänen werden Thermistoren durch spezifische Symbole dargestellt, und ihre physikalische Form erscheint wie in den Abbildungen gezeigt.
1. Klassifikation von Thermistoren
Thermistor mit positivem Temperaturkoeffizienten (PTC): Der Widerstand eines PTC-Thermistors steigt erheblich, wenn die Temperatur ansteigt. Aufgrund dieser Eigenschaft werden PTC-Thermistoren häufig in Anwendungen wie wiederherstellbare Sicherungen und Heizelemente verwendet.
Thermistor mit negativem Temperaturkoeffizienten (NTC): Diese Thermistoren zeigen einen starken Rückgang des Widerstands bei steigender Temperatur. Sie werden weit verbreitet in Temperaturkompensationschaltungen, thermischen Steuersystemen und zur Unterdrückung von Stoßströmen eingesetzt.
Das Diagramm unten vergleicht die Widerstand-Temperatur-Kurven von NTC- und PTC-Thermistoren.
2. Schlüsselparameter von Thermistoren
Nennwert des Null-Leistungswiderstands R<sub>25</sub> (Ω)
Wie in nationalen Normen definiert, ist dies der bei 25°C gemessene Widerstandswert ohne angewandte Leistung. Dieser Wert wird auch als Nennwiderstand bezeichnet und wird häufig genannt, wenn der Widerstand eines NTC-Thermistors spezifiziert wird.
Thermischer B-Faktor (K)
Der B-Wert quantifiziert die Empfindlichkeit des Thermistors gegenüber der Temperatur und wird als das Verhältnis des natürlichen Logarithmus des Widerstands bei zwei Temperaturen zum Unterschied der Kehrwerte dieser Temperaturen berechnet. Sobald er definiert ist, bleibt er fest. Typische B-Werte für NTC-Thermistoren liegen zwischen 2000K und 6000K. Höhere Werte deuten auf eine größere Widerstandsempfindlichkeit gegenüber Temperaturschwankungen hin.
Verlustfaktor (δ)
Dieser Faktor stellt das Verhältnis der Änderung des dissipierten Leistungsanteils zur resultierenden Änderung der Thermistor-Kerntemperatur unter bestimmten Umgebungsbedingungen dar.
Thermische Zeitkonstante (T)
Bei Nullleistung ist es die Zeit, die der Thermistor benötigt, um nach einem plötzlichen Temperaturwechsel 63,2 % der Gesamttemperaturänderung zu erreichen. Diese Konstante ist direkt proportional zur thermischen Kapazität des Thermistors und umgekehrt proportional zu seinem Verlustfaktor.
Nennleistung (P)
Dies ist die maximale kontinuierliche Leistung, die der Thermistor unter definierten Bedingungen abgeben kann, ohne dass seine Gehäusetemperatur den spezifizierten maximalen Betriebsschwellenwert überschreitet.
Maximale Betriebstemperatur (Tmax)
Die höchste Temperatur, bei der der Thermistor unter definierten technischen Parametern kontinuierlich betrieben werden kann, ohne dass es zu einer Leistungsabnahme kommt.
3. Praktische Schaltungsanwendungen
NTC-Thermistoren werden in zwei Hauptanwendungsbereichen häufig verwendet: Temperaturmessung und Stromschutz.
Beispiel 1: Temperaturmesskreis
Beispiel 2: Einschaltstrombegrenzung
NTC-Thermistoren werden oft in der Eingangsstufe der Spannungsversorgung montiert, wie in den Positionen RT1 bis RT4 im Schaltplan gezeigt. Für Geräte, die sowohl 110Vac- als auch 220Vac-Eingänge unterstützen, sollten zwei NTC-Thermistoren an den Positionen R1 und R2 platziert werden, um einen konsistenten Überspannungsschutz zu gewährleisten. In Einspannungssystemen (220Vac) reicht ein NTC-Thermistor an entweder R3 oder R1 aus.
Funktionsprinzip:
Beim Einschalten verursachen Bulk-Kondensatoren in der Spannungsversorgung einen starken Einschaltstrom. Ein NTC-Thermistor mit hoher Anfangswiderstand (bei Raumtemperatur) kann diesen Strom effektiv begrenzen. Während der Strom fließt, erwärmt sich der Thermistor schnell und sein Widerstand sinkt innerhalb von Millisekunden auf wenige Ohm oder weniger. Diese Abnahme hat nur einen minimalen Einfluss auf den Betriebsstrom und sein Energieverbrauch ist vernachlässigbar.
Im Vergleich zu festen Widerständen verringert dieser Ansatz die Leistungsabgabe um ein Zehn- bis Hundertfaches, was ihn besonders für energieeffiziente und leistungsstarke Anwendungen wie Schaltnetzteile geeignet macht.
Nachdem die Spannung abgeschaltet wurde, kühlt der Thermistor allmählich ab, und sein Widerstand kehrt zum anfänglichen Null-Leistungs-Wert zurück. Wenn die Spannung erneut angewendet wird, wiederholt sich der Unterdrückungszyklus.
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