当保险丝和元件接通时，高功率负载是一个主要的压力因素，因为它们会导致非常高的电流流过。为避免这种情况，TDK 提供了基于 NTC 和 PTC 热敏电阻的陶瓷 EPCOS 浪涌电流限制器 （ICL），当组合使用时，这是一个强大的组合。 当电源、变频器或车载充电器等大功率负载通电时，在短时间内会产生数倍于额定电流的电流。这可能会导致不良影响，例如保险丝跳闸，甚至损坏系统。 特别是两种类型的负载，会导致高浪涌电流：种类型包括感应负载，例如电机和变压器，它们需要非常高的电流才能产生磁场。第二组由直流链路中的高电容电容器组成，它们在连接时产生非常高的充电电流，这对电容器本身以及整流器来说都是一个相当大的应力因数。
图 1 显示了带和不带浪涌电流限制器 （ICL） 的电流。 无浪涌电流限制（红色）和有浪涌电流限制（绿色）的整流器中的电流。 图 1.无浪涌电流限制（红色）和有浪涌电流限制（绿色）的整流器中的电流。 简单的方法是使用低欧姆功率电阻器来限制浪涌电流。然而，这确实有一个缺点，即在正常模式下，这些 resistor 上会发生功率损耗，这一点不容忽视。一个更好的解决方案是将热敏电阻用作 ICL。NTC 或 PTC 热敏电阻具有不同的热特性，因此提供了不同的使用可能性。 利用这些组件的所有优势的一种方法是将它们组合使用。首先，让我们看看 NTC 热敏电阻。 采用 NTC 热敏电阻的优雅解决方案 限制高输入侧浪涌电流的一种非常优雅的解决方案是使用 EPCOS NTC 热敏电阻。 功能原理：这些陶瓷元件是与温度相关的电阻器，其电阻会随着温度的升高而下降。在室温 （25°C） 下，它们表现出特定的电阻值 （R25），从而限制浪涌电流。当电流继续流过元件时，它会发热，电阻下降到非常低的值，根据类型，该值可能明显低于 1 欧姆。额定电流下的损耗相应地很低。 图 2 显示了各种 NTC ICL 相对于温度的典型电阻器特性曲线。
图 2a.爱普科斯 （EPCOS） NTC ICL 的典型特性曲线。 NTC 浪涌电流限制器，启动电阻 R25 为 10 Ω。
图2b. NTC浪涌电流限制器，启动电阻R25为10Ω。 NTC ICL 的选择标准 确定合适的 NTC 热敏电阻的两个重要的标准是初始电阻 （R25） 和电流。首先，确定所需的 R25。它必须选择得足够高，以便通过与负载串联，将电流限制在尚未导致保险丝跳闸的值，并且不会损坏负载组件，例如整流器。 NTC ICL 的典型降额特性。
图 3.NTC ICL 的典型降额特性。 第二个标准是 Imax，它由负载的额定功率决定。这里重要的是 NTC 热敏电阻的降额。图 3 显示了一个典型的示例。 TDK 提供各种 NTC 热敏电阻，R25 介于 0.5 Ω 和 33 Ω之间，允许电流为 1.3 A 至 30 A。 使用 ICL 时，应确保大约 90 秒的冷却时间，具体取决于类型，这在负载频繁短间隔接通和关闭的情况下可能会出现问题，因为预热的 NTC 热敏电阻的欧姆非常低，因此几乎没有电流限制。 这里提供了一种补救措施，即使用继电器或晶闸管旁路 NTC 热敏电阻。这可以在接通后几秒钟内发生，因为大多数负载已经以额定电流运行。由于采用了旁路，NTC 热敏电阻不会升温。 图 4 显示了 ICL 的时间控制旁路电路。
用于 ICL 的时间控制旁路电路。 图 4.用于 ICL 的时间控制旁路电路。 旁路电路的响应时间由 R1 和 C1 的时间常数以及齐纳二极管的值决定。在示例电路中，继电器在大约 3 或 4 秒后响应 - 具体取决于组件的公差。 在所使用的继电器（24 V DC，8 A AC）上，线圈的保持电压约为 0.5 UN。由于 C2 的充电电流，继电器在 C2 充电后响应并以额定电压的一半运行，从而将电流需求减半。特别是当负载具有高额定电流时，该电路的功率需求小于通过 NTC 热敏电阻的连续电流引起的损耗。 通过 PTC 热敏电阻限制充电电流的直流链路电路。
图 5.通过 PTC 热敏电阻限制充电电流的直流链路电路。 PTC 热敏电阻采用封装和标准圆盘设计。
图 6.PTC 热敏电阻采用封装和标准圆盘设计。 通过 PTC 热敏电阻实现可靠的电容器充电 直流链路电路中的高电容电容器和电容器组代表在接通时短路。为了实现可靠的电流限制，应使用 PTC 热敏电阻而不是固定电阻器。 大电流会导致这些元件发热，并与 NTC 热敏电阻相反，变得高电阻，这使得它们具有本质安全性。这种行为的优点是，在 DC 链路短路的情况下，电流被限制在无害的值，这是固定电阻器无法提供的。图 5 显示了带有 PTC 热敏电阻的三相系统的直流母线电路，例如，用于变频器。 对于直流母线电路，TDK 提供一系列专用 PTC 热敏电阻，这些热敏电阻设计用于 260 V DC 至 560 V DC 的电压，在 25 °C 时提供 22 Ω 至 1100 Ω 的电阻，并且根据其类型，具有符合 UL、IECQ 和 VDE 的，并符合 AEC-Q200 标准。 特别是在电容器组较大的情况下，应注意不要超过 PTC 热敏电阻的热容和允许温度。通过并联 PTC ICL 可以实现必要的热容。所需的组件数计算如下：
哪里： n – 所需的 PTC 元件数量 k – 系数取决于电源（直流时 k = 1;三相整流器为 k=0.96;单相整流器为 k = 0.76） C – 直流链路电容器的电容，单位为 F V – 电容器的充电电压，单位为 V Cth – PTC 热敏电阻的热容 TRef – 所用 PTC 热敏电阻的参考温度 TAmax – 环境温度 在正常工作期间，PTC ICL 或并联的多个 PTC ICL 必须在对 DC Link 电容器进行充电后旁路，以免产生任何功率损耗。但是，如果直流链路发生短路 - 可能是由电容器损坏引起的，则不得有旁路。 因此，旁路电路重要的参数是直流母线电压。如果充电后达到设定值，则没有故障;另一方面，如果它在较长时间内保持非常低的值，则存在短路。这使得比较器电路可以毫不费力地实现，只有在对直流链路充电后才能绕过 PTC 热敏电阻（图 7）。
用于 PTC 热敏电阻的电压控制旁路。 图 7.用于 PTC 热敏电阻的电压控制旁路。 功能说明：比较器的反相输入通过齐纳二极管 ZPD3.9 控制。只要将小于 3.9 V 的电压施加到同相输入端，输出端就会出现接近 0 V 的电压，T1 会阻塞继电器。 只有当通过分压器 R1/R2 到 R2 施加超过 3.9 V 的电压时，输出上的比较器才会跳闸到正电位，而 T1 会切换继电器，从而导致 PTC 热敏电阻被旁路。分压器 R1/R2 的尺寸应使继电器在额定直流母线电压的 80% 左右进行切换。 由于直流链路电压可能为数百伏，因此 R1 和 R2 必须使用高阻抗类型。例如，当额定直流母线电压为 500 V DC 时，400 V DC 时达到 80%。此时，R1 的值约为 990 kΩ，R2 的值约为 10 kΩ。压敏电阻和齐纳二极管 ZPD12 用于保护比较器的同相输入免受过电压的影响。 NTC 和 PTC 浪涌电流限制器的电压控制组合。
图 8.NTC 和 PTC 浪涌电流限制器的电压控制组合。 结合优势 特别是在具有高直流链路电容的大功率负载（例如工业电源和转换器中的负载）的情况下，建议将 NTC 和 PTC 浪涌电流限制器的优点和功能结合起来。 因此，使用此处描述的电压控制导通时间也用于旁路电源输入侧的 NTC 热敏电阻是明智的。为此，在图 7 所示的电路中需要一个带有两个转换触点的继电器。然后，图 8 显示了完整的电路，其中 NTC 和 PTC 热敏电阻同时切换。此外，还集成了一个 LED，指示尚未应用跳线。 这种组合浪涌电流限制的优点是保护组件，避免电源侧或设备内部保险丝意外跳闸，以及在直流链路短路时可靠地限制电流。
