Терморезисторы
Обозначение на схеме, разновидности, применение
В электронике всегда приходится что-то измерять или оценивать. Например, температуру. С этой задачей успешно справляются терморезисторы – электронные компоненты на основе полупроводников, сопротивление которых изменяется в зависимости от температуры. То есть, выполняет своего рода защитную функцию для устройства от перенапряжения (в смысле, ограничить силу тока, поступающего в конечный пункт)
В зависимости от сферы применения и типа терморезистора обозначение его на схеме может быть с небольшими отличиями. Но всегда его можно определить по характерной надписи t или t0.
Основная характеристика терморезистора - это его ТКС. ТКС - это температурный коэффициент сопротивления. Он показывает, на какую величину изменяется сопротивление терморезистора при изменении температуры на 10С (1 градус Цельсия) или 1 градус по Кельвину.
Если нагреть термистор, то можно убедиться в том, что с ростом температуры его сопротивление падает.
Терморезисторы есть практически везде. Вот например плата от зарядного устройства ИКАР-506 и попробуем найти их.
Вот первый терморезистор. Запаян на небольшую плату и установлен на алюминиевый радиатор – контролирует температуру ключевых транзисторов.
Второй. Это так называемый NTC-термистор (JNR10S080L). О таких я ещё расскажу. Служит он для ограничения пускового тока.
Почему то если заходит речь о терморезисторах, то обычно думают, что они служат для измерения и контроля температуры. Оказывается, они нашли применение и как устройства защиты.
Прямой и косвенный нагрев.
По способу нагрева терморезисторы делят на две группы:
-
Прямой нагрев. Это когда терморезистор нагревается внешним окружающим воздухом или током, который протекает непосредственно через сам терморезистор. Терморезисторы с прямым нагревом, как правило, используются либо для измерения температуры, либо температурной компенсации. Такие терморезисторы можно встретить в термометрах, термостатах, зарядных устройствах (например, для Li-ion батарей шуруповёртов).
-
Косвенный нагрев. Это когда терморезистор нагревается рядом расположенным нагревательным элементом. При этом он сам и нагревательный элемент электрически не связаны друг с другом. В таком случае, сопротивление терморезистора определяется функцией тока, протекающего через нагревательный элемент, а не через терморезистор. Терморезисторы с косвенным нагревом являются комбинированными приборами.
NTC-термисторы и позисторы.
По зависимости изменения сопротивления от температуры терморезисторы делят на два типа:
-
NTC-термисторы;
-
PTC-термисторы (они же позисторы).
Давайте разберёмся, какая между ними разница.
NTC-термисторы.
Своё название NTC-термисторы получили от сокращения NTC – Negative Temperature Coefficient, или "Отрицательный Коэффициент Сопротивления". Особенность данных термисторов в том, что при нагреве их сопротивление уменьшается.
Схема где термистор применяется для ограничения пускового тока.
Данный NTC-термистор устанавливается последовательно, на входе сетевого напряжения 220V.
Так как он включен последовательно с нагрузкой, то весь потребляемый ток протекает через него. NTC-термистор ограничивает пусковой ток, который возникает из-за заряда электролитических конденсаторов (на схеме С1). Бросок зарядного тока может привести к пробою диодов в выпрямителе (диодный мост на VD1 - VD4).
При каждом включении блока питания конденсатор начинает заряжаться, а через NTC-термистор начинает протекать ток. Сопротивление NTC-термистора при этом велико, так как он ещё не успел нагреться. Протекая через NTC-термистор, ток разогревает его. После этого сопротивление термистора уменьшается, и он практически не препятствует протеканию тока, потребляемого прибором. Таким образом, за счёт NTC-термистора удаётся обеспечить "плавный запуск" электроприбора и уберечь от пробоя диоды выпрямителя.
Понятно, что пока импульсный блок питания включен, NTC-термистор находится в "подогретом" состоянии.
Если в схеме происходит выход из строя каких-либо элементов, то, обычно резко возрастает и потребляемый ток. При этом нередки случаи, когда NTC-термистор служит своего рода дополнительным предохранителем и также выходят из строя из-за превышения максимального рабочего тока.
Выход из строя ключевых транзисторов в блоке питания зарядного устройства может привести к превышению максимального рабочего тока этого термистора (max 4A) и он сгореть.
Позисторы. PTC-термисторы.
Термисторы, сопротивление которых при нагреве растёт, называют позисторами. Они же PTC-термисторы (PTC - Positive Temperature Coefficient, "Положительный Коэффициент Сопротивления").
Позисторы легко обнаружить на плате любого цветного CRT-телевизора (с кинескопом). Там он установлен в цепи размагничивания. В природе встречаются как двухвыводные позисторы, так и трёхвыводные.
На фото представитель двухвыводного позистора, который применяется в цепи размагничивания кинескопа.
Внутри корпуса между выводами-пружинами установлено рабочее тело позистора. По сути это и есть сам позистор. Внешне выглядит как таблетка с напылением контактного слоя по бокам.
Позисторы используются для размагничивания кинескопа, а точнее его маски. Из-за магнитного поля Земли или влияния внешних магнитов маска намагничивается, и цветное изображение на экране кинескопа искажается, появляются пятна.
Наверное, каждый помнит характерный звук, когда включается телевизор - это и есть тот момент, когда работает петля размагничивания.
Отличие их от двухвыводных заключается в том, что они состоят из двух позисторов-"таблеток", которые установлены в одном корпусе. Кроме того, что одна таблетка чуть меньше другой, так ещё и сопротивление их в холодном состоянии (при комнатной температуре) разное. У одной таблетки сопротивление около 1,3 ~ 3,6 кОм, а у другой всего лишь 18 ~ 24 Ом.
Трёхвыводные позисторы также применяются в цепи размагничивания кинескопа, как и двухвыводные, но только схема их включения немного иная. Если вдруг позистор выходит из строя, а такое бывает довольно часто, то на экране телевизора появляются пятна с неестественным отображением цвета.
Намагниченность кинескопа может появиться, если телевизор долго не отключали от электросети, т.е. аппарат долгое время работал или находился в дежурном режиме. В результате под действием магнитного поля Земли внутри кинескопа намагнитилась специальная пластина, её называют теневой маской.
Каждый
раз при включении телевизора через
катушку начинает течь довольно
существенный ток, амплитудой около 10
ампер и частотой электросети (50 Гц). Этот
ток в катушке порождает электромагнитное
поле. Оно и размагничивает маску
кинескопа. Чтобы электромагнитное поле
плавно и быстро затухало, последовательно
с катушкой устанавливается позистор
(PTC). Напомню, что при комнатной температуре,
в так называемом, "холодном"
состоянии его сопротивление мало и
равно всего 18 ~ 24 Омам.
Под действием большого броска тока он моментально разогревается и его сопротивление резко возрастает. В результате ток в катушке ("петле") уменьшается, а, следовательно, и электромагнитное поле, которое требовалось для размагничивания кинескопа. На этом всё, кинескоп размагничен.
Далее, пока телевизор работает или просто "отдыхает" в дежурном режиме, позистор в цепи размагничивания находится в "подогретом" состоянии и ограничивает до минимума ток в катушке размагничивания L1. Так продолжается до тех пор, пока телевизор не отключат от сети 220V и позистор не остынет. При следующем включении телевизора он вновь сработает совместно с петлёй размагничивания.