中心議題：

• 詳解充電器用正溫度係數熱敏電阻
• 電容器在充電開始時發生短路的故障分析

自我防護式充電電阻器以PTC（正溫度係數）陶瓷為基礎
，用於平滑電源中的電容器。當發生短路時，它們會將電流限定在安全水平。

普(pu)通(tong)電(dian)阻(zu)在(zai)電(dian)容(rong)充(chong)電(dian)時(shi)常(chang)用(yong)來(lai)限(xian)製(zhi)電(dian)流(liu)。不(bu)過(guo)，這(zhe)常(chang)有(you)技(ji)術(shu)風(feng)險(xian)。舉(ju)例(li)來(lai)說(shuo)，當(dang)短(duan)接(jie)電(dian)容(rong)器(qi)時(shi)
，如(ru)果(guo)電(dian)容(rong)器(qi)短(duan)路(lu)或(huo)者(zhe)繼(ji)電(dian)器(qi)失(shi)靈(ling)
，電(dian)阻(zu)器(qi)將(jiang)持(chi)續(xu)暴(bao)露(lu)在(zai)大(da)功(gong)率(lv)電(dian)平(ping)下(xia)。這(zhe)可(ke)能(neng)導(dao)致(zhi)電(dian)阻(zu)器(qi)或(huo)者(zhe)整(zheng)個(ge)係(xi)統(tong)遭(zao)到(dao)破(po)壞(huai)。愛(ai)普(pu)科(ke)斯(si)采(cai)用(yong)基(ji)於(yu)PTC陶瓷的新式J20X係列充電電阻器，現已研發出一種專業解決方案：在自我防護的同時
，還實現了相對緊湊的尺寸。如下表所示，J20X係列包括J201、J202和J204產品。



J20X係列的典型應用範圍為500 W至50 kW功率範圍內的工業電源、變頻器以及UPS（不間斷電源）係統。在這些應用中
，鏈路電容器用於平整生成的直流電壓或者在鏈路中用作儲能裝置。

dangdianrongqichongdianshi

，tongchangxuyaochuanlianyigedianzuqilaixianzhichongdiandianliu

，yimianchanshengchaoguoyunxufanweideqiangdianliufengzhi。yibanshicaiyonggudingshiputongdianzuhuofuwenduxishu（NTC）dianzushixianzheyigongneng。zaidaduoshuqingkuangxia
，huizaichongdianzhihoushiyongyigeyoushijianhuodianyakongzhidejidianqilaiduanjiexianliuyuanjian。chongdiandianliudezhiyueduizhengliuqihezhuanhuanqixitonglaishuofeichangzhongyao
，yinweichanshengdechongjidianliufengzhiruguoweidedaoxianzhi
，kenenghuichufarongsihuoshizhengliuqizaoshouchaoguoyunxufanweideqiangdianliu。tu1所示為傳統整流器或轉換器係統的方塊圖。



ruguoyunxingshimeiyouganrao

，nameshangshuputongdianzuqihejidianqidezuhezuyixianzhichongdiandianliu。buguo，zaichongdianqijianhuochongdianhoufashengdeganraokenenghuidaozhizhexiedianzuqichedishiling
，bingyincidaozhixitongqitayuanjiandequanmianguzhang。

為處理典型故障，比如電容器短路或短路開關失靈
，建議使用J20X係列自我防護式充電電阻器。在無故障充電中
，這些元件的作用就像固定式普通電阻器，可製約充電電流的峰值。當發生故障時，PTC陶瓷的溫度和內阻將隨加大的歐姆損耗一同增加（見圖2），並將電流限定在安全級別。



xiangbizhixia
，ruguojianggudingdianzuqiyongzuochongdiandianliuxianzhiqi
，shangshuguzhangjiangdaozhidianzuqichanshengxiangdanggaodegonglvhaosun
，zhehuiyaoqiuyuanjianyaoyouyidingdadechicun，zhehenbujingji。yixiateshushili（見圖3）可清楚說明這一功能原理。

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上述電路采用三相橋式整流器，並將其接至相導線電壓為400 VRMS的電源中。其中平滑電容器的電容為940 μF。並聯電路含有兩個B59204J0130B010型充電電阻器，用於限定衝擊電流。亦稱為零電位電阻器，其額定電阻在25℃的環境溫度下為100 Ω。在這種情況下，需要並聯兩元件：因為電能必須在充電期間內傳到電容器，這會使單個B59204J0130B010電阻器開始發熱，直至溫度高出允許範圍，結果便導致電阻大大加強。這一情況應當避免，否則將無法對鏈路電容器進行徹底充電。

可以使用下麵的公式計算出所需J20X係列元件的數量：



如果說元件B59204J0130B010大約有2 J／K的熱容
，參考溫度為130℃
，那麼既可串聯也可並聯兩元件。滿足上述等式可確保PTC陶瓷在充電完畢之前不會超出參考溫度
，並且維持在低電阻範圍內。

當達到電容器95％的極限充電電壓時，並聯的J20X元件將被短路，同時將接入負荷（以260 Ω固定電阻器為代表）。因此兩個J204元件構成的並聯電路的性能與一個50 Ω的固定電阻相當。有關無故障充電的情況，請參見圖4所示電流時間圖。



在這兩種情況下，充電電流的時間曲線幾乎相同。PTC陶瓷與固定電阻在電流特性方麵的細微差別的產生原因是：
    * PTC熱敏電阻的電阻溫度特性形狀特殊；另外
，
    * PTC陶瓷在開啟時的對電壓的依賴性非常強。在計算峰值衝擊電流時
，一定要考慮電壓依賴性。

約過190 ms之後，充電完畢
，充電電阻器便會短路。能量吸收曲線以及加熱程度同樣相差無幾（見圖5）。二者的最高點均與電容器在短路時的能量相對應。


當發生故障時，PTCremindianzuyongzuoxianliuyuanjiandeyoushijiuhuishifenmingxian。ruguojidianqijietongshibai
，fuhedianliujiangliujingchongdiandianzuqi

，bingchanshengqiangdadereyingli，zheyaoqiudianzuqiyouxiangyingdechicun。ruocaiyongjiyuPTC陶瓷的充電電阻器，其電阻會由於強大的起始功率損耗而升至數10 k，從而能夠在故障發生期間限定電流（參見圖6）。在約三秒之後，先流經兩電阻器然後流經總體電路的電流已跌至數10 mA。有關吸取能量的比較

，請參見圖7。



在進入高阻狀態後，PTC陶瓷將能量吸收限定為非關鍵值，而固定歐姆電阻器的吸收能量則呈直線上升。在該實例中，考慮到溫度降額
，固定電阻器必須具有200 W以上的額定功率
，才能防止過熱以及隨後的損壞。[page]

故障——電容器在充電開始時發生短路
強大的衝擊電流在約150 mszhihoushilianggeziwofanghushichongdiandianzuqichanshenggaodianzuxing，jinerxianzhidianliu。erliujinggudingdianzuqidedianliuzejinyoujididedianyuanxiandianzujinxingxianding
，yincigudingdianzuqizhonghuichanshengfeichanggaogonglvdenengliangzhuanhuan。


在短時間內，並聯的兩個自我防護式充電電阻器與外界達到熱平衡，同時由於PTC陶瓷的高電阻值，吸收的能量僅有略微上升。最終產生的能量吸收與圖7所示類似。

上述故障——電容器在充電開始時發生短路——表示：充電電阻器上存在極高的負荷。因此，J201充電電阻器需要額外使用一個固定電阻器限定短路電流。不過充電電阻器J202和J204的應用則無需使用固定電阻器作任何額外保護。