充电器用正温度系数PTC热敏电

　　自我防护式充电电阻器以PTC(正温度系数)陶瓷为基础，用于平滑电源中的电容器。当发生短路时，它们会将电流限定在安全水平。

　　普通电阻在电容充电时常用来限制电流。不过，这常有技术风险。举例来说，当短接电容器时，如果电容器短路或者继电器失灵，电阻器将持续暴露在大功率电平下。这可能导致电阻器或者整个系统遭到破坏。爱普科斯采用基于PTC陶瓷的新式J20X系列充电电阻器，现已研发出一种专业解决方案：在自我防护的同时，还实现了相对紧凑的尺寸。如下表所示，J20X系列包括J201、J202和J204产品。

　　J20X系列的典型应用范围为500 W至50 kW功率范围内的工业电源、变频器以及UPS(不间断电源)系统。在这些应用中，链路电容器用于平整生成的直流电压或者在链路中用作储能装置。

　　当电容器充电时，通常需要串联一个电阻器来限制充电电流，以免产生超过允许范围的强电流峰值。一般是采用固定式普通电阻或负温度系数(NTC)电阻实现这一功能。在大多数情况下，会在充电之后使用一个由时间或电压控制的继电器来短接限流元件。充电电流的制约对整流器和转换器系统来说非常重要，因为产生的冲击电流峰值如果未得到限制，可能会触发熔丝或使整流器遭受超过允许范围的强电流。图1所示为传统整流器或转换器系统的方块图。

　　如果运行时没有干扰，那么上述普通电阻器和继电器的组合足以限制充电电流。不过，在充电期间或充电后发生的干扰可能会导致这些电阻器彻底失灵，并因此导致系统其它元件的全面故障。

　　为处理典型故障，比如电容器短路或短路开关失灵，建议使用J20X系列自我防护式充电电阻器。在无故障充电中，这些元件的作用就像固定式普通电阻器，可制约充电电流的峰值。当发生故障时，PTC陶瓷的温度和内阻将随加大的欧姆损耗一同增加(见图2)，并将电流限定在安全级别。

　　相比之下，如果将固定电阻器用作充电电流限制器，上述故障将导致电阻器产生相当高的功率耗损，这会要求元件要有一定大的尺寸，这很不经济。以下特殊实例(见图3)可清楚说明这一功能原理。

　　上述电路采用三相桥式整流器，并将其接至相导线电压为400 VRMS的电源中。其中平滑电容器的电容为940 μF。并联电路含有两个B59204J0130B010型充电电阻器，用于限定冲击电流。亦称为零电位电阻器，其额定电阻在25℃的环境温度下为100 Ω。在这种情况下，需要并联两元件：因为电能必须在充电期间内传到电容器，这会使单个B59204J0130B010电阻器开始发热，直至温度高出允许范围，结果便导致电阻大大加强。这一情况应当避免，否则将无法对链路电容器进行彻底充电。

　　可以使用下面的公式计算出所需J20X系列元件的数量：

　　如果说元件B59204J0130B010大约有2 J/K的热容，参考温度为130℃，那么既可串联也可并联两元件。满足上述等式可确保PTC陶瓷在充电完毕之前不会超出参考温度，并且维持在低电阻范围内。

　　当达到电容器95%的极限充电电压时，并联的J20X元件将被短路，同时将接入负荷(以260 Ω固定电阻器为代表)。因此两个J204元件构成的并联电路的性能与一个50 Ω的固定电阻相当。有关无故障充电的情况，请参见图4所示电流时间图。