Um termistor de coeficiente de temperatura negativo (NTC) é um dispositivo que é capaz de suprimir o surto de corrente do interruptor devido à sua resistência inicial mais alta à temperatura ambiente.
No entanto, como o NTC suprime a corrente de pico inicial, ele aquece fazendo com que sua resistência caia para níveis nominais e isso, por sua vez, permite que a corrente flua através dele a uma taxa aceitável, e a carga conectada possa funcionar normalmente.
Neste post, aprendemos como usar um termistor NTC em circuitos para suprimir a corrente de surto durante a ativação do interruptor. Também aprendemos a ficha técnica e as especificações elétricas de um NTC.
Hoje a eletrônica está ficando cada vez mais compacta e leve, é basicamente devido ao envolvimento de conversores compactos que eliminaram completamente os antigos transformadores com núcleo de ferro.
No entanto, isso teve que ter um custo, essas unidades tornaram-se muito vulneráveis para ligar picos de energia.
Mas a eletrônica sempre tem respostas apropriadas, quaisquer que sejam os problemas. Os termistores NTC foram criados exatamente para atender a isso, ou seja, correntes de surto de pico durante a ativação do interruptor.
O que é um NTC
O termistor NTC (coeficiente de temperatura negativo) é um semicondutor que contém óxidos metálicos. Apresenta uma resistência elétrica que sofre uma alteração extremamente previsível com o calor.
A resistência difere substancialmente com o calor, muito mais em comparação com
resistores normais.
Estes são incrivelmente perceptivos à mudança de calor, muito precisos e intercambiáveis.
Eles possuem um amplo envelope de temperatura que permite que sejam embalados hermeticamente para serem usados também em condições úmidas.
Principais características:
* Durabilidade do serviço, estabilidade superior
* Compacidade, robustez, resistência à corrente de surto robusta
* Tempo de reação rápido para aumentar a corrente
* Extenso espectro operacional
* Constante de elemento significativo (valor B), resistência mínima de permanência.
Como funciona um NTC
Um NTC é atribuído com uma propriedade especial através da qual ele é capaz de aumentar significativamente sua resistência durante a ativação do interruptor.
Quando usada em circuitos eletrônicos, essa propriedade ajuda a bloquear as correntes de surto iniciais no circuito conectado.
No entanto, no processo, o NTC torna-se relativamente mais quente, o que reduz sua resistência a níveis mais baixos, de modo que a energia segura normalizada posteriormente pode passar para os circuitos adjacentes.
Aplicação prática:
Os termistores são comumente usados como
* Limitadores de corrente de inrush
* Como sensores de temperatura
* Na forma de auto-reinicialização dos protetores de corrente
* Em elementos de aquecimento auto-reguladores
* Conversores de energia, fonte de alimentação comutada SMPS, proteção de energia UPS
* Luzes energeticamente eficientes, reatores eletrônicos e bobinas,
* Muitos circuitos eletrônicos vulneráveis, circuitos de alimentação etc.
A imagem a seguir mostra um componente NTC de exemplo:
Identificando o termistor NTC a partir de sua marca de impressão:
Antes de aprender a usar um termistor NTC, os usuários devem primeiro saber ler a etiqueta e a classificação do dispositivo. O primeiro dígito “5” indica a resistência da peça em condições normais. Aqui indica 5 Ohms.
O alfabeto subsequente e o dígito indicam o diâmetro da peça em particular, aqui são 11 mm.
Como conectar um termistor NTC em circuitos eletrônicos práticos
Normalmente em um circuito eletrônico um NTC é conectado em uma das entradas da rede, em série.
Alternativamente, um NTC também pode ser usado conectando o dispositivo após o retificador de ponte, conforme mostrado nos exemplos a seguir de circuitos de driver de LED de 1 watt compactos controlados por surtos e sem transformador.
Capacitores de filtro e NTC
O principal problema relacionado aos surtos de corrente em fontes de alimentação chaveadas é resultado dos grandes capacitores de filtro empregados para filtrar a ondulação na corrente retificada de 60 Hz antes de ser cortada na alta frequência. A figura abaixo mostra um circuito geralmente encontrado em fontes de alimentação chaveadas.
Neste esquema, a corrente mais alta durante a ativação é a tensão de linha de pico dividida pelo valor do resistor R.
Para alimentação de rede de 120 V AC, isso pode ser aproximadamente 120 x √2/R. No melhor cenário possível, apenas quando a alimentação é ligada, o valor do resistor R precisa ser muito maior e, rapidamente, uma vez que a alimentação da rede esteja em seu estado normal, o valor R deve cair para zero.
Um termistor NTC é projetado para funcionar dessa maneira e, portanto, é mais adequado para a maioria das aplicações de fonte de alimentação. O trabalho de um NTC é limitar a corrente de pico de ativação inicial, funcionando como um resistor de potência que cai de um resistor frio de alto valor para um resistor quente de baixo valor, sendo o calor criado pela corrente normal que flui através dele.
Considerações NTC
Alguns dos aspectos que precisam ser considerados ao usar o termistor NTC como um limitador de corrente de inrush são:
- Corrente de surto mais alta permitida durante a ativação do Power
- Encontrando o tamanho do termistor equivalente em relação aos capacitores do filtro
- Valor máximo da corrente durante o estado estacionário e operação contínua normal
- Temperatura ambiente mais alta possível ao redor do termistor
- Vida útil máxima esperada da fonte de alimentação
Corrente de Surto Máximo
A principal intenção por trás da restrição da corrente de inrush é sempre proteger os componentes eletrônicos que estão conectados em série com a linha de entrada do conversor DC/DC. Geralmente, a proteção de inrush inibe a queima irritante de fusíveis ou disparo de disjuntores e, às vezes, queima ou fusão dos contatos do interruptor.
Como a maioria dos elementos do termistor são extremamente ôhmicos em qualquer temperatura atribuída, a menor resistência sem carga do termistor é calculada dividindo a tensão de entrada de pico pela corrente de pico máxima permitida na fonte de alimentação
Resistência NTC normal = Vpico / EUmáximo surto
Onda de corrente de ativação
Assim que a entrada AC de um SMPS é ligada, todos os capacitores de filtro associados dentro do SMPS agem como pontos de curto-circuito instantâneos temporários, que armazenam uma carga equivalente a 1/2CV2 .
Este grande surto de corrente repentino e instantâneo devido aos capacitores que armazenam a carga tem que passar pelo NTC. Devido a isso, a temperatura do NTC aumenta rapidamente durante esse período e, como resultado, sua resistência diminui, o que garante que, posteriormente, quando os capacitores forem carregados, o NTC pare de restringir qualquer corrente adicional e permita que a corrente atinja a carga normalmente.
O tempo total necessário para que os capacitores carreguem de maneira ideal depende da tensão.
A quantidade de pico de corrente ou pico de energia que o NTC será capaz de tolerar depende fundamentalmente da “massa” do NTC.
A visão lógica acima pode ser justificada com a seguinte expressão e fórmula:
Energia de entrada = energia armazenada + energia dissipada
Pdt = HdT + (T – TA)dt
Onde:
- P = Quantidade de energia desenvolvida dentro do NTC, t = Tempo
- H = Capacidade do termistor para aquecer
- T = Temperatura do corpo do termistor ou a constante de dissipação
- TUMA = Temperatura ambiente
Durante o breve momento em que os capacitores estão carregando (normalmente abaixo de 0,1 segundo), quase nenhuma energia é dissipada pelo NTC.
Quase toda a energia de entrada é ajustada como calor dentro do corpo do termistor.
Em gráficos padrão para limitadores de corrente de inrush, você pode encontrar delineado um valor aconselhável de capacitância máxima em 120 V e 240 V. Esta classificação não se destina realmente a especificar as capacidades gerais dos termistores; em vez disso, isso indica um valor prático acima do qual pode haver alguma diminuição na vida útil do dispositivo limitador.
Corrente Máxima de Estado Estacionário
A corrente nominal máxima em regime permanente de um termistor é decidida principalmente pela vida prática da fonte de alimentação, para a qual o termistor está sendo usado e selecionado para proteção. Na situação de estado estacionário, o equilíbrio de potência na equação diferencial explicada anteriormente se resume à fórmula de equilíbrio de calor abaixo:
Potência = eu2R = (T – TA)
À medida que uma corrente cada vez mais alta passa pelo dispositivo limitador, sua temperatura de trabalho em estado estacionário aumenta e sua resistência diminui. A corrente nominal mais alta corresponde à temperatura máxima permitida.
Nas tabelas de limitadores de corrente de partida padrão, você encontrará uma lista de valores de resistência em relação à carga para cada dispositivo, e também uma corrente de estado estável ideal recomendada.
Essas classificações dependem do dissipador de calor padrão da PCB, sem considerar a ventilação do ar, dentro de uma temperatura ambiente de 77° (25°C).
Dito isto, a maioria das fontes de alimentação inclui um fluxo de ar razoável, o que significa um aumento adicional na margem de segurança além do que está realmente incluído na corrente máxima.
Para reduzir a corrente máxima de estado estável de trabalho com temperaturas ambiente aumentadas, você pode usar a equação mostrada abaixo:
eudesvalorizado = √(1,1425–0,0057 x TUMA) XImáximo @ 77°F (25°C)
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FONTE
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