Современная электроника №2/2019

ЭЛЕМЕНТЫ И КОМПОНЕНТЫ 32 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 2 2019 Применение ПТК-терморезисторов Рис. 1. Работа ПТК-терморезистора в качестве защиты от перегрузки по току Терморезисторы с положительным температурным коэффициентом (ПТК) находят широкое применение в промышленных системах автоматизации. В статье рассматриваются основные преимущества керамических ПТК-терморезисторов и особенности их применения. Юки Фуджи, Юмин Сайго (Murata Japan) В большинстве стран с производ- ственной экономикой набирает попу- лярность концепция «умного производ- ства». Для ускорения процессов автома- тизации и повышения эффективности работы предприятий многие европей- ские страны перенимают опыт Герма- нии по переходу к принципам Инду- стрии 4.0. Производители видят эко- номические выгоды в более гибкой организации производства, поэтому потребность в промышленном обо- рудовании для автоматизации произ- водства значительно возросла. Однако необходимо учитывать тот факт, что вместе с увеличением количества про- водных соединений между контролле- ром и датчиками повышается вероят- ность их неправильного подключения. Это может привести к чрезмерно высо- ким пусковым токам и, как следствие, повреждению оборудования. Задачи защиты электрооборудова- ния от перегрузок, включая электро- двигатели, ПЛК-контроллеры, датчики и силовые приводы, обычно возлага- ются на терморезистор или компонен- ты с положительным температурным коэффициентом. Современные ПТК- терморезисторы имеют функцию сброса для восстановления нормаль- ной работы после устранения неис- правности и обеспечивают высокую надёжность работы. В будущем надёж- ность ПТК-терморезисторов станет ещё более важной, поскольку ожидается рост частоты возникновения аномаль- ных скачков по току. В этой статье будут рассмотрены особенности применения керамического терморезистора с ПТК для автоматизации производства. В таблице приведены некоторые виды используемых устройств защи- ты и указаны их преимущества и недо- статки. ПТК-терморезисторы увеличи- вают сопротивление экспоненциаль- но по мере нагрева проходящим через них током. ПТК-терморезистор рабо- тает аналогично предохранителю – в нормальном режиме работы сопро- тивление устройства остаётся постоян- ным. При броске пускового тока, про- ходящий ток увеличивает температуру устройства, что, в свою очередь, вызы- вает экспоненциальное увеличение его сопротивления. При увеличении сопротивления сила тока существен- но падает, и питающая линия остаёт- ся неповреждённой (см. рис. 1). На рынке можно найти ПТК- терморезисторы, изготовленныеизполи- мера или керамики. При выборе ПТК- терморезистора следует учитывать ряд факторов, включаяизменениехарактери- стикПТКприпайкеоплавлением, надёж- ность ииспользуемуюконструкцию. Из двух материалов полимер наи- более подвержен изменению ПТК- сопротивления при нагреве. Во вре- мя выполнения двух операций пай- ки оплавлением возможно изменение сопротивления от 100 до 190%. Поли- мерные резисторы имеют очень боль- шую погрешность величины номи- нального сопротивления. Керамика, напротив, имеет более стабильные характеристики. Типичное изменение сопротивления во время двух операций пайки оплавлением составляет пример- но от –1 до 0,5%, что делает их приме- нение предпочтительным. Кроме того, керамический ПТК-терморезистор надёжнее, чем полимерный аналог. На Некоторые виды используемых устройств защиты, их преимущества и недостатки Керамический ПТК- терморезистор Токочувствительный резистор + ASIC Полимерный ПТК- терморезистор Предохранитель Схема Керами- ческий ПТК ASIC Токочувст- вительный резистор ASIC Поли- мерный ПТК ASIC Предо- хранитель ASIC Преимущества • Функция сброса • Высокая надёжность • Малые габариты • Отсутствие токочувствительных ИС • Функция сброса • Малые допуски по сопротивлению • Функция сброса • Отсутствие токочувствительных ИС • Работа при токах больше 1 А • Низкая цена • Малые габариты • Отсутствие токочувствительных ИС Недостатки Ограничение по току 1 А • Большие габариты резистора • Необходимость в токочувствительных ИС • Риск теплового пробоя резистора • Значительное изменение сопротивления при монтаже и тестировании • Большие габариты • Отсутствие функции сброса • Расплавление при температуре выше +900°С Ввод-вывод Выход Выход Нормальный ток Перегрузка по току СБРАСЫВАЕМЫЙ Температура 25°С Перегрев → Рост сопротивления ПТК ПТК Нормальное состояние Аварийное состояние Нормальные условия Состояние при перегрузке по току Перегрузка по току Самонагревание Рост сопротивления Ограничение тока Ключевой момент PRG: Режим отключения (защита) PRG: Режим удержания (нормальный) log Rss Log R Температура 25°С Рабочая температура