サーミスタ의 특성 및 회로 응용

회로도에서 thermistors는 특정 기호로 표시되며, 그 물리적 형태는 도면에서 보여지듯이 나타납니다.

サーミスタ의 분류

포지티브 템퍼처 코에피션트 (PTC) 서미스터: 온도가 상승함에 따라 PTC 서미스터의 저항이 크게 증가합니다. 이 특성 때문에 PTC 서미스터는 재설정 가능한 퓨즈와 가열 요소에 자주 사용됩니다.

네거티브 템퍼처 코에피션트 (NTC) 서미스터: 이러한 서미스터들은 온도가 상승할수록 저항이 급격히 감소하는 특성을 보입니다. 그들은 온도 보상 회로, 열 제어 시스템 및 서지 전류 억제에 널리 사용되고 있습니다.

아래 그래프는 NTC 및 PTC 서미스터의 저항-온도 곡선을 비교합니다.

2. 서미스터의 주요 매개변수

무부하 시 정격 저항 R₂₅ (Ω)
국가 표준에 의해 정의된 것으로, 이는 25°C에서 어떤 적용 전력이 없는 상태에서 측정된 저항 값입니다. 이 값은 명목상의 저항으로도 알려져 있으며, 일반적으로 NTC 서미스터의 저항을 지정할 때 언급됩니다.

열적 B 상수 (K)
B 값은 열전저의 온도에 대한 민감도를 양화하며, 두 온도에서의 저항의 자연로그 비율을 해당 온도들의 역수 차이로 나눈 값으로 계산됩니다. 정의된 이후에는 고정됩니다. NTC 열전저의 일반적인 B 값은 2000K에서 6000K 사이입니다. 더 높은 값은 온도 변화에 대한 저항의 더 큰 민감도를 나타냅니다.

소산 인자 (δ)
이 인자는 특정 환경 조건 하에서 열전저의 체온 변화에 따른 소산된 전력의 변화 비율을 나타냅니다.

열 시간 상수 (T)
제로 파워 조건에서 갑작스러운 온도 변화 후 열전저가 전체 온도 변화의 63.2%에 도달하는데 필요한 시간입니다. 이 상수는 열전저의 열 용량에 비례하고 그 소산 인자에 반비례합니다.

정격 전력 (P)
이는 정의된 조건하에서 열전저의 본체 온도가 지정된 최대 작동 한계를 초과하지 않도록 할 수 있는 최대 연속 전력을 의미합니다.

최대 작동 온도 (Tmax)
정의된 기술적 매개변수 하에서 성능 저하 없이 열전저가 연속적으로 작동할 수 있는 가장 높은 온도입니다.

3. 실용 회로 응용

NTC thermistors는 주로 두 가지 주요 응용 분야에서 사용됩니다: 온도 감지와 전력 보호.

예시 1: 온도 샘플링 회로

예시 2: 인rush 전류 억제

NTC thermistors는 종종 회로도에서 RT1부터 RT4 위치에 표시된 대로 전원 입력 단계에 배치됩니다. 110Vac 및 220Vac 입력을 모두 지원하는 장치의 경우 일관된 서지 보호를 위해 R1과 R2 위치에 두 개의 NTC thermistors를 배치해야 합니다. 단일 전압 (220Vac) 시스템에서는 R3 또는 R1 위치에 하나의 NTC thermistor가 충분합니다.

작동 원리:

전원이 켜질 때, 전원부의 대용량 커패시터는 큰 인러시 전류를 발생시킵니다. 높은 초기 저항(실온에서)을 가진 NTCサーミ스터는 이 전류를 효과적으로 제한할 수 있습니다. 전류가 흐르면, 서미스터는 급격히 가열되어 몇 밀리초 안에 수 옴 또는 그 이하로 저항이 떨어집니다. 이 저항 감소는 작동 전류에 미치는 영향이 최소이며, 그 전력 소비는 무시할 수 있습니다.

고정 저항기와 비교했을 때, 이 방법은 전력 소산을 수십에서 수백 배 줄일 수 있어 스위칭 파워 서플라이와 같은 에너지 효율과 고성능이 요구되는 애플리케이션에 특히 적합합니다.

전원이 꺼진 후, 서미스터는 점차 식어 초기 저항값으로 돌아갑니다. 다시 전원이 공급되면 동일한 억제 과정이 반복됩니다.