充电桩用热敏电阻,电动汽车充电桩热敏电阻-华巨电子


电动汽车充电桩用NTC热敏电阻。电动轿车充电器热敏电阻,充电桩热敏电阻,电动汽车充电站用防浪涌大电流大功率NTC热敏电阻SCD系列大电流NTC热敏电阻

针对电动汽车充电器功率大的特点从2KW~6KW之间电流比较大的特点,由于需要大容量滤波电容的存在所以需要在上电瞬间对电容充电的浪涌电流进行抑制,市场上传统的热敏电阻功率比较小最大的稳态电流一般不超过10A,无法满足大功率电动汽车充电器的要求,很多公司采用N个NTC热敏电阻并联方式解决功率不够的问题。单并联NTC热敏电阻有几个明显的弊端无法解决:

1:并联后的NTC热敏电阻总的冷态阻值变小比如2个5D25并联后阻值可能只有2欧电流也只有16A但这不是主要的问题

2:因为功率型NTC热敏电阻阻值20%的阻值误差和B值也有误差,导致在实际使用中匹配不均衡的问题,比如2只5D25并联可能一只阻值是4欧另一只是6欧,这样会导致电流首先选择4欧的热敏电阻流过,从而导致4欧的5D25的发热量比6欧的5D25发热量大,进而4欧的5D25的电阻就越小,在这样的正反馈下很快阻值小的NTC热敏电阻会首先损坏,当一个热敏电阻损坏后,另一个热敏电阻也会很快进入饱和状态从而损坏。

针对上述现象华巨电子联合南京东南大学和理工大学,南京大学,武汉理工大学等几所国内知名学校和科研院所联合研发的新一代抑制浪涌的功率型NTC热敏电阻,生产中采用新工艺新技术和纳米材料生产的新一代防浪涌NTC热敏电阻,具有稳态电流大,抑制浪涌电流强的特点。目前做到最大1欧32A和20欧10A的技术水平很好地解决了大功率电源浪涌抑制的状况。目前已经广泛应用于电动汽车充电站,电动汽车充电站,电动汽车充电桩,大功率UPS电源,大功率臭氧发生器等领域。

SCD系列大功率NTC热敏电阻是华巨电子工程师花费数年时间研制出来的专利产品,产品选用纳米材料等高科技产品作为原材料联合南京东南大学和理工大学等几所学校和科研院所联合研发的新一代抑制浪涌的功率型NTC热敏电阻,生产中采用新工艺新技术生产的新一代防浪涌NTC热敏电阻,SCD系列热敏电阻具有抑制浪涌能力强,最大稳态电流大,性能稳定,性价比高等特点。广泛应用于各种大功率电源,充电器,工业设备,汽车电子,航空航天领域,对于拟制浪涌冲,防止因电流浪涌损坏设备的正常运行起到很好地保护作用。


NTC热敏电阻并不总是电源中的浪涌电流限制器(ICL)的必然选择。在有着特 别严格温度和功率要求的应用场合,PTC热敏电阻能够提供更为可靠的防护。华巨科技(SINOCHIP) PTC ICL额外的好处是能够提供短路防护能力。


在开启驱动系统、逆变器或电源等电气设备时总会出现大电流,由于过大的 浪涌电流会损坏敏感元件如电源中的整流器或者烧坏保险丝,因此需要采取防护措施(图1)。对于浪涌电流的限制有两 种基本方式:在电源电路中简单地布置防护设备作为浪涌电流限制器(ICL),或者在浪涌电流峰值消退后使用主动旁路电 路。这两种方式也分别被称为被动和主动ICL电路。对于特定应用来说,浪涌电流抑制技术的选择取决于多个因素。最重 要的是电源功率、设备遭受的浪涌电流的频率、工作温度范围以及系统成本要求。


图1:使用及不使用ICL时的浪涌电流

被动浪涌电流限制


对于额定功率最多为几瓦的小功率电源,最简单实用的浪涌电流限制方案是与负载串联一个普通电阻器。不过对于有着 更高额定功率的电源,固定电阻的功率损耗会显著影响整体效率。在这些情况下,NTC热敏电阻用作被动电流限制业已 成为标准的ICL解决方案(图2)。


图2:使用NTC ICL的被动浪涌电流限制



NTC热敏电阻在温度较低时阻值较高,在温度较高时阻值较低。在温度较低的状态,NTC ICL较高的初始电阻能够有效 地吸收峰值浪涌电流。由于电流负载的作用以及随之而来的自热作用,ICL阻值接着会降低为其室温阻值的百分之几。这 一特性能够减小ICL在连续运行下的功率消耗,因此NTC ICL可以在电容器完全充满电后仍留在电路中。最后,使用NTC ICL的成本较低,方案也易于实现。专注于更高功率水平应用的低损耗解决方案 电源的设计越来越集中于尽可能地消除功率损耗。一旦额定功率超过越500W,被动电路解决方案的缺点就变得非常明显。如果ICL总是与负载串联,则其带来的功率损耗会非常大。设备的额定功率越高,典型工作时间越长,附带功率损耗便越明显。假设NTC ICL的功率损耗占设备总功率的1%,电源的效率为92%,则大约12.5%的总损耗都是由NTC引起的。

主动浪涌电流限制 因此对较高的功率水平,标准的做法是一旦浪涌电流峰值已经消退便使用继电器或可控硅旁路ICL。根据应用要求的不同,主动浪涌电流限制电路可以采用功率电阻、NTC热敏电阻或PTC热敏电阻(图3)作为ICL部件。比如PTC热敏电阻经常用于混合动力或电动汽车的插入式车载充电器(OBC),此类充电器的额定功率通常达到了几千瓦。虽然主动浪涌电流限制的益处对于额定功率大于500W的情况下才最为明显,不过该方法对于提高较低功率水平应用的性能可能也是必要的。尽管主动浪涌电流限制自身系统成本稍微偏高,但是对于较低的额定功率应用,其可以减少功率损耗,而且可以采用 相对便宜的额定值较小的开关和半导体器件。

SCD大功率NTC热敏电阻

SCD大功率NTC热敏电阻

华巨电子大功率NTC热敏电阻参阅:http://www.sinochip.net/ntcremin/scd.htm


图3:主动浪涌电流限制


何时适宜采用PTC热敏电阻作为ICL


在某些应用中,使用PTC热敏电阻作为ICL可提供优异的性能。NTC ICL在电源打开时的阻值取决于环境温度。在较低的 环境温度下NTC热敏电阻的阻值会比较高,导致充电电流较低、充电时间较长。而另一方面,较高的环境温度会限制 NTC ICL抑制浪涌电流的能力,因为NTC热敏电阻已经处于低阻状态。这种温度依赖性会对部分应用,特别是工作温度 范围较宽的应用造成问题。比如,在北方冬季使用的户外电源,可能永远难以升得足够热以使电阻值降得足够低。

相反,热水循环泵在启动时可能已经很热了,这会使得NTC热敏电阻无法限制浪涌电流。在系统关闭后,NTC热敏电阻 的冷却时间通常在30S至120S间变动,具体时间取决于特定的设备、安装方式以及环境温度。仅当NTC ICL完全冷却后 才能够再次限制充电电流。在很多情况下,该冷却时间已经足够快;但是有时在NTC充分冷却之前便需要对浪涌电流进 行有效的限制。这可能出现在直流母线电容器的快速放电中,在逆变器驱动的家用电气如新型洗衣机和烘干机中便会出 现这种情况。在短暂的断电之后必要的冷却时间是非常关键的。因此,主动浪涌电流限制设计必须总是考虑到所有可能 的NTC ICL仍在低阻状态时浪涌电流峰值出现的情况。在这两种情况下,华巨科技(SINOCHIP) PTC热敏电阻都可以提供有 效的浪涌电流限制方案。

内置自我保护功能


在正常的工作条件下,PTC ICL作为一个普通电阻使用。当电源打开,元件温度与环境温度相同时,PTC ICL依型号不同 阻值在20 欧至500 欧之间变动。这已足够限制浪涌电流峰值。一旦直流母线电容器完全充电,PTC ICL便被旁路掉。如果充电电路出现故障,PTC热敏电阻的特殊功能便可发挥作用保护电路。当电流通过该元件,PTC热敏电阻温度会升 高,阻值也会显著增加。因此,得益于其自保护功能,PTC热敏电阻在以下失效模式下有着先天的优势:


– 电容器短路

– 当直流母线电容器充电后电流限制元件未被旁路(开关元件失效)。


所有这些失效模式都有一个共同点:电流限制元件受到热应力。有两种方式可以保证ICL元件不会在类似情况下损坏:使 用一个具有足够额定功率的功率电阻或者使用PTC热敏电阻。华巨科技(SINOCHIP) PTC ICL的设计使得其在直接连接至最 大额定电压的供电电压时也能工作,且无需额外的电流限制措施,因为PTC ICL具有自保护功能。在出现过大电流如短 路的情况下,PTC温度会升高,从而导致其阻值显著上升,这样PTC热敏电阻自己便可以将电流限制至非临界水平(图4)。

图4:电容器短路时的电流曲线


华巨科技(SINOCHIP) PTC热敏电阻在一些应用中作为主动浪涌电流限制的ICL元件有着一些关键优势:


– 其ICL功能不会受到极端工作温度的影响。

– 一旦负载关闭便可以实现有效的浪涌电流限制,冷却已经在正常工作时进行。

– 对由电路故障引发的电流过载有着自保护功能。


得益于华巨科技(SINOCHIP) ICL广泛的产品组合,您可在苛刻的温度条件下,实现对电源高浪涌电流和短路的可靠保护。


 

储能电容的充电控制电路


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。华巨电子采用基于PTC陶瓷的新式WMZ12A-XXDXXXTXXXR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。


WMZ12AICL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ICL系列PTC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WMZ12A-14D130T100R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WMZ12A-14D130T100R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WMZ12A-14D130T100R系列元件的数量:

 

 

如果说元件WMZ12A-14D130T100R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WMZ12A-14D130T100R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。

 

 

在这两种情况下,充电电流的时间曲线几乎相同。PTC陶瓷与固定电阻在电流特性方面的细微差别的产生原因是:

* PTC热敏电阻的电阻温度特性形状特殊;另外,

* PTC陶瓷在开启时的对电压的依赖性非常强。在计算峰值冲击电流时,一定要考虑电压依赖性。

约过190 ms之后,充电完毕,充电电阻器便会短路。能量吸收曲线以及加热程度同样相差无几(见图5)。二者的最高点均与电容器在短路时的能量相对应。

 

当发生故障时,PTC热敏电阻用作限流元件的优势就会十分明显。如果继电器接通失败,负荷电流将流经充电电阻器,并产生强大的热应力,这要求电阻器有相应的尺寸。若采用基于PTC陶瓷的充电电阻器,其电阻会由于强大的起始功率损耗而升至数10 k,从而能够在故障发生期间限定电流(参见图6)。在约三秒之后,先流经两电阻器然后流经总体电路的电流已跌至数10 mA。有关吸取能量的比较,请参见图7。

 

 

在进入高阻状态后,PTC陶瓷将能量吸收限定为非关键值,而固定欧姆电阻器的吸收能量则呈直线上升。在该实例中,考虑到温度降额,固定电阻器必须具有200 W以上的额定功率,才能防止过热以及随后的损坏。

故障——电容器在充电开始时发生短路

强大的冲击电流在约150 ms之后使两个自我防护式充电电阻器产生高电阻性,进而限制电流。而流经固定电阻器的电流则仅由极低的电源线电阻进行限定,因此固定电阻器中会产生非常高功率的能量转换。

 

在短时间内,并联的两个自我防护式充电电阻器与外界达到热平衡,同时由于PTC陶瓷的高电阻值,吸收的能量仅有略微上升。最终产生的能量吸收与图7所示类似。


上述故障——电容器在充电开始时发生短路——表示:充电电阻器上存在极高的负荷。因此,J201充电电阻器需要额外使用一个固定电阻器限定短路电流。不过充电电阻器J202和J204的应用则无需使用固定电阻器作任何额外保护。

电容上电防浪涌冲击自恢复热敏电阻

电容上电防浪涌冲击自恢复热敏电阻

华巨电子浪涌保护PTC热敏电阻参阅:http://www.sinochip.net/ptcremin/wmz12acap.htm

华巨电子热敏电阻厂家:www.sinochip.net


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