软启动元件——NTC功率热敏电阻器

家用电器由开机电流冲击导致的故障比较多，例如烧断保险管、整流桥、变压器等。要消除开机冲击电流对内部元器件的威胁，有必要给家用电器装设开机软启动功能。但增加专门的软启动系统将使整机造价大幅度提高。因此，人们盼望一种廉价的、具有软启动特性的元件，这就是本文将要介绍的NTC功率热敏电阻器。

NTC功率热敏电阻器，是一种可以通过1～10A强电流的负温度系数变化的热敏元件，其外形见图1，直径在5～20mm之间分为6种，附表列出常用型号及主要参数供读者参考。

功率热敏电阻的参数中，零功率电阻值是指元件在25℃环境下无电流作用时的自身电阻值。某一种直径的热敏电阻它的零功率电阻值在1～50Ω之间可分为多种规格。在元件外形直径一定时，零功率电阻值越大，则最大稳定电流值将越小。零功率电阻值相同而外形直径不同的NTC功率元件，其最大稳定电流值也随之改变，即直径大的电流值大，直径较小的电流值也小。

参数中，最大稳定电流I\(_{max}\)，是指NTC功率元件能长时间稳定工作而不造成性能恶化的电流最大值。热时间常数是指NTC功率元件在25℃环境中从通电工作开始，到最后达到最大稳定电流值所需的时间。通过附表可看出，直径越大，其热时间常数值也较大。

1．白炽灯泡的软启动

我们知道，白炽灯泡冷态电阻与正常发光时的电阻相差甚大，每次开灯瞬间的电流冲击，将使灯丝急剧蒸发而逐渐变细，使用不久便会出现断丝而报废。例如一只220V／100W灯泡，正常发光时的电阻为484Ω，所通过的电流为0.455A。用万用表测得冷阻不足35Ω，加电瞬间将产生大于6A的冲击电流。如果按图2那样串入一只零功率阻值在7～35Ω、最大稳定电流值在1～2A的NTC功率热敏电阻，则通电的初始阶段，将由启动元件除去1／5至一半的电源电压，使灯泡作欠压启动。随之功率热敏电阻的阻值随温度上升而下降，灯丝受热其电阻值上升，灯泡端电压逐渐接近电源电压，使灯泡正常发光。

2．家用电器的软启动

NTC功率元件在家用电器上应用也是非常适宜的。如收录机、电视机、音响扩音设备、仪器及车、船用低压电器等。这些电器内往往安装有大容量电解电容器作滤波或傍路，在开机瞬间，电容器对电源几乎呈短路状态，其冲击电流很大，容易造成变压器、整流堆或保险管的过载。如图3所示，在设备的整流输出端串接上NTC功率元件，这样在开机瞬间，电容器的充电电流便受到NTC功率元件的限制。在14～60余秒之后，NTC功率元件升温相对稳定，其上的分压也逐步降至零点几伏。这样小的压降，可视此种元件在完成软启动功能后为短接状态，不会影响电器的正常工作。

有些中高档音响、扩音机中，常采用正负对称的双电源供电，可参照图4所示位置加入软启动元件。

在实际应用中，主要对最大稳定电流I\(_{max}\)、零功率电阻值Rt\(^{0}\)及直径大小这三项参数提出要求。

最大稳定电流I\(_{max}\)，是以负载工作电流IL的大小按1～5倍I\(_{L}\)选用Imax值。如已知I\(_{L}\)=1A，则NTC启动元件的Imax应在1～5A之间选用。

零功率电阻值的选择，是以负载（如灯泡）未通电时的冷阻R\(_{0}\)为依据，按R0／1～5来选用Rt\(^{0}\)值。如某灯泡冷阻R\(_{0}\)=5Ω则Rt0值在1～5Ω之间选用。

元件直径选用，则是根据软启动过程所需时间，即热时间常数来确定的。通常直径较大的元件，其软启动时间较长，反之则较短。另外，直径较大的，允许流过元件的I\(_{max}\)值也较大，具体选用时可综合考虑。

在图4中，电容器C1、C2的容量为4700μF时，NTC功率电阻选用Rt\(^{0}\)值为12～20Ω，C1、C2为10000μF时选用的Rt0值为5～12Ω，当C1、C2容量≥4700μF时，选用2.5～5Ω的Rt\(^{0}\)值，其电流I\(_{max}\)值则依据实际工作电流IL的大小选择。例如某扩音机工作电流为2.5A，内部所用滤波电解电容器的容量为11000μF×2（双电源），要求软启动时间不大于50秒。根据上述条件，可选用I\(_{max}\)值为3A、Rt0值为8Ω、直径为10mm、型号为10－083的功率热敏电阻，其软启动时间≤45秒。图5为其中13－203型NTC功率元件启动特性曲线。

1．安装位置应远离电器中易发热元件，也不宜靠近散热窗，更不能紧靠散热板或有排风扇气流吹动处，引脚尽量留长，以免影响NTC功率元件的性能。

2．关机后，在热时间常数值内，NTC功率元件尚未恢复至零功率时的电阻值，因此不宜短时间频繁启动。

中山市达华电子厂供功率热敏电阻器，不论阻值，以直径定价，5～10mm每只1元，13～15mm每只2元，20mm每只3元，每次邮费3元。邮码；528415。（蔡凡弟）