电子设计教程40:软启动电路-串联NTC热敏电阻
串联电阻是最容易想到的限制浪涌电流的方案。如果电源电压是5V,在负载的电容前,串联5.1Ω的电阻(要注意标称电阻没有5Ω),就可以保持最大电流在1A以下。这种做法的缺点也是显而易见的,这个电阻要浪费掉相当多的能源,如果稳态工作电流是0.5A,那么电阻上将浪费掉1.275W的电能;另外,会导致输出电压的达不到5V,如果负载内阻只有10Ω,那么负载上只能得到3.3V左右的电压。
看来,我们需要的电阻要有这个特性:刚安全上电时电阻要大,抑制浪涌电流;等到浪涌电流过去,电流稳定时,电阻要小,不影响负载工作。有没有这样的电阻呢?
负温度系数的热敏电阻NTC就可以。负温度系数指的是电阻值与温度成反比,温度越高电阻值越小。在电源接通瞬间,NTC热敏电阻“较冷”,阻值较大,达到限制冲击电流的作用;随着电流持续流过热敏电阻,电阻发热而使其阻值变小。例如采用“MF72 20D-5”热敏电阻,在25℃时,电阻有20Ω;如果稳定时工作电流在0.5A,自身阻值减小为1Ω左右。
我采用的电阻是 20D-5 NTC热敏电阻,这是它的参数
这是它的效果波形截图,黄色是电流采样电路的输出,通过公式I=2V可以计算出浪涌电流的大小。蓝色是负载电容的电压。
浪涌电流大小不超过0.5A,随后浪涌电流大约维持在0.35A并缓慢减小,CL电压缓慢上升。给负载电容充电的过程,,,真是够慢的。讲真的,可能是热敏电阻选型不太好,跟直接串联一个固定电阻效果不差太多。
热敏电阻具有热惯性,对于已经发热了的热敏电阻,散热并重新恢复高阻状态需要时间,故对于电源断电后又需要很快接通的情况,有时起不到限流作用。并且,此电路对于流过负载的稳态电流也有要求,若稳态电流太小,将不足以维持NTC电阻的温度。所以,热敏电阻限流的方法,常用于稳态电流可以确定,且不会频繁通断的电路。
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