NTC电阻防浪涌介绍

一. 引言

在容性负载电路中，上电瞬间，外部电源向输入滤波电容充电，会瞬间产生很大的浪涌电流，很容易损坏后续的电子元件。因此，需要考虑限制浪涌电流。本文中，将介绍NTC电阻的关键特性，结合实际电路介绍NTC电阻如何防浪涌以及优缺点。

二．NTC电阻的关键特性

NTC电阻是一类阻值随温度升高而下降的电阻，常用于防浪涌和温度传感。

在介绍NTC电阻防浪涌应用时，我们先来了解一下与浪涌相关的NTC电阻的几个关键特性。

1. 电阻-温度特性

NTC阻值与温度的关系表示式如下，其中RT为温度T时的电阻值；R0为参考温度T0时的电阻值（通常为25℃时的R25）；B为材料参数，单位K；T、T0为绝对温度（单位K）。

如图1所示，为某品牌NTC电阻的阻值与温度关系曲线。

2. 伏安特性

1) 欧姆区

在电流较小的区域中（<1mA），随着电流的逐渐上升，电压也逐渐上升。但电流造成的自发热能够及时散发出去，不会造成电阻温度的升高，此时符合欧姆定律。

2) 负阻区

当发热量较大时，NTC电阻自身的温度上升，电阻值减小。电阻阻值随电流增加而下降，呈现负微分电阻特性。

3) 击穿区

当在超过电压顶点的区域中使用，会引发热失控，NTC电阻阻值急剧减小，电流剧增，造成电阻发红、破损。

三．NTC防浪涌应用电路实例

图3为常见交流转直流电路，图中采用了NTC电阻用于防开机浪涌。

通电瞬间，外部电源给输入滤波电容充电，电容等效电阻很小，因此该瞬间会产生很大的浪涌电流。如果不进行限制，很容易损坏后续器件。浪涌电流的大小可按以下公式进行估算，其中IPEAK为峰值电流，VAC为交流输入电压的有效值，RESR为输入滤波电容的等效阻抗。通常，电容容量与等效阻抗成反比，因此电容容量越大，浪涌电流就越大。

如果在线路中串联一电阻，就可以限制电流大小，有效防止开机浪涌对后续器件的损坏。通常选用NTC热敏电阻。待设备完成启动完成后，输入滤波电容充电基本完成，充电电流会很小，此时MCU控制继电器闭合，将NTC电阻短路，降低正常工作时的损耗。

注意：在小功率应用场合，也可以不增加继电器短路NTC电阻的设计。

四．NTC电阻防浪涌的优势和劣势

1. 优势

1）自适应限流

NTC电阻的阻值与温度呈负相关，随温度升高而阻值显著下降。因此刚开始上电，常温下NTC处于高阻值，可以有效抑制初始浪涌，随着电阻的发热效应，温度升高，阻值随之降低，减少无效功耗。很好的平衡浪涌抑制和提高能效的需求。

2. 劣势

1）热恢复瓶颈

NTC电阻断电后需要较长的冷却时间才能恢复高阻态，设备频繁重启的话，NTC电阻来不及恢复高阻态，失去保护作用。

2) 高温环境失效风险

NTC电阻阻值随温度升高而降低，当环境温度大于某个值时，阻值大幅下降，浪涌抑制能力也大幅下降。

3) 不适用于大功率场景

单颗NTC稳态电流很有限，通常小于10A，在大功率应用下，需多颗并联使用，但阻值误差，会导致电流分配不均而烧毁。

五. 参考资料

1. 村田官网“NTC热敏电阻基本特性”；

2. 瑞隆源NTC电阻手册；

原文：NTC电阻防浪涌介绍