ویژگی‌های ترمیستور و کاربردهای مدار

در نمودارهای مدار، ترمیستورها با نمادهای خاصی نشان داده می‌شوند و شکل فیزیکی آن‌ها به صورت نشان داده شده در تصاویر ظاهر می‌شود.

۱. طبقه‌بندی ترمیستورها

ترمیستور ضریب مثبت دما (PTC): مقاومت ترمیستور PTC با افزایش دما به طور قابل توجهی افزایش می‌یابد. به علت این ویژگی، ترمیستورهای PTC معمولاً در کاربردهایی مانند جوشکرهای بازنشونده و عناصر گرمایی استفاده می‌شوند.

ترمیستور ضریب منفی دما (NTC): این ترمیستورها نشان دهنده کاهش سریع مقاومت با افزایش دما هستند. آن‌ها به طور گسترده در مدارهای جبران دما، سیستم‌های کنترل حرارتی و حذف جریان اولیه استفاده می‌شوند.

گراف زیر منحنی‌های مقاومت-دما را برای ترمیستورهای NTC و PTC مقایسه می‌کند.

۲. پارامترهای کلیدی ترمیستورها

مقاومت صفر قدرت نامیده شده R₂₅ (Ω)
همانطور که در استانداردهای ملی تعریف شده است، این مقدار مقاومت اندازه‌گیری شده در دمای ۲۵°C و بدون هرگونه قدرت اعمالی است. این مقدار همچنین به عنوان مقاومت اصلی شناخته می‌شود و زمانی که مقاومت یک ترمیستور NTC مشخص می‌شود، به آن اشاره می‌شود.

ثابت B حرارتی (K)
مقدار B حساسیت ترمیستور به دما را کمیت می‌کند و به عنوان نسبت لگاریتم طبیعی مقاومت در دو دما به تفاضل معکوس این دماها محاسبه می‌شود. پس از تعریف، این مقدار ثابت می‌ماند. مقدار B معمول برای ترمیستورهای NTC بین 2000K تا 6000K است. مقادیر بیشتر نشان‌دهنده حساسیت بیشتر مقاومت به تغییرات دماست.

فاکتور اخراج (δ)
این فاکتور نسبت تغییر قدرت اخراج شده به تغییر ناشی در دمای بدنه ترمیستور تحت شرایط محیطی مشخص را نشان می‌دهد.

ثابت زمانی حرارتی (T)
در شرایط صفر قدرت، زمان مورد نیاز برای رسیدن ترمیستور به 63.2٪ از کل تغییر دما پس از یک تغییر ناگهانی دماست. این ثابت به طور مستقیم با ظرفیت حرارتی ترمیستور متناسب و به طور معکوس با فاکتور اخراج آن متناسب است.

توان رتبه بندی شده (P)
این حداکثر توان مداوم است که ترمیستور می‌تواند تحت شرایط تعریف شده آن را دیسیپ کند بدون اینکه دمای بدن آن فراتر از حداقل عملیاتی مشخص شده عبور کند.

دمای عملیاتی حداکثر (Tmax)
بالاترین دما است که ترمیستور می‌تواند به طور مداوم در آن عمل کند بدون کاهش عملکرد تحت پارامترهای فنی تعریف شده.

۳. کاربردهای عملی مدار

ترمیستورهای NTC معمولاً در دو دسته کاربرد اصلی استفاده می‌شوند: حسگی دما و محافظت برق.

مثال 1: مدار نمونه‌گیری دما

مثال 2: تضعیف جریان ورودی اولیه

ترمیستورهای NTC اغلب در مرحله ورودی برق قرار می‌گیرند، همانطور که در موقعیت‌های RT1 تا RT4 در نمودار مدار نشان داده شده است. برای دستگاه‌هایی که ورودی‌های 110Vac و 220Vac را پشتیبانی می‌کنند، دو ترمیستور NTC باید در موقعیت‌های R1 و R2 قرار گیرند تا محافظت ضد ضربه ثابت باشد. در سیستم‌های ولتاژ تکی (220Vac)، قرار دادن یک ترمیستور NTC در موقعیت R3 یا R1 کافی است.

اصل عمل:

هنگام روشن شدن، خازن‌های بلوکی در تأمین کننده برق جریان ورودی زیادی ایجاد می‌کنند. یک ترمیستور NTC با مقاومت اولیه بالا (در دمای اتاق) می‌تواند به طور مؤثر این جریان را محدود کند. با جریان شدن جریان، ترمیستور به سرعت گرم می‌شود و مقاومتش در میلی‌ثانیه‌ها به چند اهم یا کمتر کاهش می‌یابد. این کاهش تأثیر کمی بر جریان عملیاتی دارد و مصرف برق آن ناچیز است.

برای مقایسه با مقاومت‌های ثابت، این روش مصرف انرژی را به مراتب چندین ده‌گانه تا صد‌گانه کاهش می‌دهد، که آن را برای کاربردهای پوشیده‌کننده انرژی و عملکرد بالا مثل تأمین‌کننده‌های قدرت جهشی بسیار مناسب می‌سازد.

پس از قطع توان، ترمیستور به طور تدریجی سرد می‌شود و مقاومت آن به مقدار اولیه بدون توان بازمی‌گردد. هنگامی که توان دوباره اعمال می‌شود، همین چرخه فشرده‌سازی تکرار می‌شود.