УДК 621.316.825.2:621.317.7
ПОЗИСТОРЫ ДЛЯ ЗАЩИТЫ ПРИБОРОВ И СИСТЕМ
Б.А. Таллерчик, Т.Н. Егорова
Рассмотрено одно из перспективных направлений использования позисторов — терморезисторов с положительным температурным коэффициентом сопротивления (ПТКС) — в качестве термотоковых предохранителей многократного действия. Приводятся параметры и характеристики таких позисторов, в частности, вновь разработанных позисторов типа ТРП-20 и ТРП-25, а также некоторых экспериментальных позисторов.
Одна из наиболее массовых областей применения позисторов — это использование их в качестве термотоковых предохранителей многократного действия для защиты радиоэлектронной аппаратуры, бытовых электроприборов, телефонных цепей, различных электронных схем [ 1 —4]. Благодаря аномальной зависимости сопротивления позисторов от температуры такие элементы обеспечивают эффективное ограничение тока (и рассеиваемой мощности) защищаемой нагрузки при превышении заданного значения тока температуры или при ухудшении условий теплоотвода.
На рис. 1 представлены вольт-амперные характеристики (ВАХ) позистора Я и нагрузки Н для случаев срабатывания позисторного предохранителя (включенного последовательно с защищаемой нагрузкой) при превышении окружающей температуры в месте установки позистора см. (рис. 1, а), превышении напряжения питания (рис. 1, б), аварийном понижении сопротивления нагрузки (рис. 1, в), снижении величины коэффициента рассеяния позистора (рис. 1, г).
Рассмотрим, например, работу позистора в качестве термопредохранителя (рис. 1, а). В нормальном режиме (окружающая температура 71]) ток /] в цепи из последовательно соединенных нагрузки и позистора (точка 1) определяется практически только сопротивлением нагрузки. При этом на позисторе падает малая часть напряжения питания 1/р, мощность, рассеиваемая на нем, мала, и позистор не разогревается до температуры переключения. При повышении окружающей температуры в месте установки позистора до опасно заданного значения Т2 позистор переключается в высокоомное состояние (точка 2), ток в цепи "нагрузка — позистор" падает до величины /2, рассеиваемая нагрузкой мощность снижается, на позисторе падает почти все рабочее напряжение питания, предотвращается опасный перегрев защищаемой нагрузки.
Аналогично происходит ограничение тока и рассеиваемой на нагрузке мощности при перегрузке по току (напряжению) и при ухудшении теплоотвода от позистора.
Очевидно, что максимальная величина тока на ВАХ позистора определяет возможность его использования в качестве термотокового предохранителя. Максимальное значение тока на ВАХ позистора (ток опрокидывания 1т — точка 3, рис. 1, а) должно быть больше значения номинального рабочего тока, защищаемого позис-тором элемента (нагрузки) в нормальных условиях его работы.
Для использования позистора в качестве предохранителя в сильноточных цепях необходимо увеличивать значение тока 1т позистора-предохранителя, например, путем снижения номинального сопротивления позисто-
ра (Rn = Ris)- Этого же можно достичь путем повышения коэффициента рассеяния позисторов при применении радиаторов, принудительного охлаждения позисторов и т. д. При повышении температуры переключения позисторов 7j значение 1т также увеличивается, но в этом случае возникают дополнительные проблемы в связи с высокой температурой позистора в нормальном режиме, а тем более в режиме ограничения тока.
При срабатывании позистора-предохранителя на нем падает почти все напряжение питания. Это предъявляет дополнительные требования к позистору: он должен выдерживать без пробоя и поверхностного перекрытия рабочее напряжение питания защищаемой нагрузки и при этом не нагреваться до чрезмерно высокой температуры.
Ряд иностранных фирм [Siemens (ФРГ); Philips (Нидерланды); Murata и Nichicon (Япония)] выпускает весьма широкую номенклатуру позисторов для защиты от перегрузок.
В России разработаны специальные позисторы-предохранители многократного действия (ППМД) для защиты телефонных линий и РЭА (в частности, видео-
Рис. 1. Вольт-амперные характеристики позистора П и нагрузки Я, а также рабочие точки при нормальных значениях окружающей температуры Г1; напряжения питания Шру сопротивления нагрузки й„] и коэффициента рассеяния 5| (сплошные линии и точка Г) и при опасно повышенной температуре Т2 > 3| (а), 1Гр2 > 11р1 (б), й„2 < «„] («) и ¡>2 < 8, (г) (пунктирные линии и точка 2)
Датчики и Системы • № 3.2001
35
магнитофонов) типа ТРП-3-39, -3-62; -9 [2, 3] (см. таблицу).
Ниже рассмотрены новые типы позисторов-пред-охранителей типа ТРП-20 и -25 с пониженной температурой саморазогрева. Позисторы ТРП-20 и -25 изготовляются из полупроводниковой керамики на основе твердого раствора "титанат бария — титанат стронция", легированного редкоземельными элементами. На рис. 2 показаны конструктивное оформление и габаритные размеры этих позисторов. Их основные параметры представлены в сводной таблице.
На рис. 3 и 4 приведены типовые температурные зависимости сопротивления и ВАХ позисторов типа ТРП-20 и -25.
Очевидна необходимость разработки ППМД для использования в цепях с большими значениями рабочих напряжений и токов. Далее приводятся некоторые параметры и характеристики новых, более мощных и высоковольтных, экспериментальных позисторов. Так, позистор с условным обозначением ТРП-ТЕЗ имеет следующие основные параметры: Л25 = 4,7 Ом +20%; 7/, = 125 °С; ПТКС > 5 %/°С; габаритные размеры (016 + 0,9) х (4 + 1) мм. Ток опрокидывания при окружающих температурах +25 и +60 °С равен 500 + 25 и 400 +20 мА соответственно. Рабочее напряжение 220 В. Вольт-амперные характеристики этого позистора-предохранителя приведены на рис. 5.
Были изготовлены экспериментальные позисторы-предохранители на базе безвыводного позистора-нагревателя типа ТРП-16 [5, 6]. Его габаритные размеры: диаметр 16 + 0,9 мм, толщина 2 + 0,5 мм.
Таблица
Основные параметры ППМД
Параметр Тип позистора
ТРП-3-39 ТРП-3-62 ТРП-9 ТРП-20 ТРП-25
Номинальное сопротивление при 25 "С (Я25), Ом 39 62 10 15 2,2 15 22
Допускаемое отклонение ® ±20 ±30 ±20
ПТКС, не менее, %/°С 16 13 15 9
Температура переключения Ть, "С 120 90 ± 10 65 + 5
Номинальный ток, мА -120 -100 200 150 220 80
Ток опрокидывания при 25 "С, мА -170 -150 280...390 220...320 330 ± 66 145 ± 20
Рабочее напряжение, В 60 + 6 48 ± 4,8 60 12 60 250
Наработка, ч 15 000 20 000 15 000
Сохраняемость, лет 10 12 10
Габаритны размеры, мм 0 13 X 4,5 0 6,7 X 4,5 08 x3 12 х 5 х 2,5 0 8x4
36 _ Sensors & Systems • № 3.2001
00,5+0,1
+ о
н к-
Рис. 2. Общий вцц и габаритные размеры позисторов ТРП-20 (а) и ТРП-25 (б)
Рис. 3. Температурные зависимости сопротивления позисторов ТРП-20 (а) и ТРИ-25 (б),
снятые при внешнем нагреве
О 100 200 300 I, мА о 50 100 150 I, мА а) б)
Рис. 4. Типовые вольт-амперные характеристики позисторов ТРП-20 (а) и ТРИ-25 (б), снятые при 25 ' С
Рис. 5. Вольт-амперные характеристики экспериментального позистора-предохранителя ТРП-ТЕЗ, снятые при + 25 "С (кривая Г) и при + 60 "С (кривая 2)
U, В
250
200
150
100
50
1—<
)
?
/ L
\ И
Я /
200
400
I, мА
Датчики и Системы • № 3.2001
37
ч ч
£ >
1х If LcA/2 rv Î4.
О 200 400 600 800 I, мА
Рис. 6. Вольт-амперные характеристики экспериментальных позисторов-предохранителей типа ТРП-16А (кривая Г), -16-2 (кривая 2) и -16-7 (кривая 3), снятые при 25 "С
Исследованы позисторы с различными значениями /?25 и 7j. Для трех видов экспериментальных позисторов ТРП-16А, -16-2 и -16-7 R_25 равно, соответственно, 4,7; 1,5 и 1,5 Ом (+20 %), температура Ть равна 140 + 10 °С;
130-140 °С; 150 + 5 °С, ПТКС - 8, 7 и 6 %/°С. Ток опрокидывания при 25 °С равен 500 + 25 ; 800 + 40; 950 + 50 мА, а рабочее напряжение 120 ; 60 и 90 В соответственно. На рис. 6 приведены ВАХ этих позисторов.
Могут быть разработаны позисторы-предохраните-ли с иными наборами основных параметров.
ЛИТЕРАТУРА
1. Маклин :).,(. Терморезисторы. М.: Радио и связь, 1983.
2. Орлова Л.В., Текстер-Проскуряков Г.Н., Шефтель И. Т. Позисторы для защиты электрических цепей от перегрузок // Электронная промышленность. 1986. Вып. 2 (150).
3. Текстер-Проскурякова Г.Н., Гусев Ю.А., Савченко Е.А., Бы-строва М.Ю. Первый промышленный тип позисторов для токовой защиты РЭА // Приборы и системы управления. 1991. № 5.
А.Андреев Ю.В., Бобков Ю.В., Сопина В.Н., Таллерчик Б.А. Параметры и перспективы использования высокотемпературных позисторов в бытовых электроприборах // Приборы и системы управления. 1991. N° 5. 5. Егорова Т.Н., Таллерчик Б.А. Терморезисторы с положительным температурным коэффициентом сопротивления (позисторы) ТРП-16 // Информационный листок. ВИМИ. 1993. № 93-0645. в. Андреев Ю.В., Таллерчик Б.А. Функциональные возможности позисторов. Состояние и тенденции в разработке и применении. М.: ЦНИИ "Электроника". 1992 // Обзоры по электронной технике. Сер. 5. Радиодетали и радиокомпоненты. Вып. 1 (1680).
Борис Агександрович Таллерчик — канд. техн. наук, ведущий на-учн. сотр. НИИ "Гириконд" (Санкт-Петербург);
Таисия Николаевна Егорова — ведущий инженер-технолог НИИ "Гириконд ".
Ш (812) 552-40-27
E-mail: tall@online.ru □
УДК 62-50: 62-525:628
ПНЕВМАТИЧЕСКАЯ СИСТЕМА ВЕСОВОГО ДОЗИРОВАНИЯ ЖИДКИХ СОСТАВОВ
B.C. Безменов, Т.К. Ефремова, A.A. Тагаевская
Рассматривается один из вариантов схемы построения пневматической системы автоматического весового дозирования жидких составов переменной плотности. Система строится без использования промышленной весоизмерительной аппаратуры на основе барботажного измерителя веса дозы, установленного в мерной емкости дозирующего устройства.
В Институте проблем управления РАН (Москва) разработан ряд пневматических систем автоматического объемного дозирования жидкостей малой и средней вязкости [1], строящихся на основе проточного преобразователя расхода дозируемой среды в давление сжатого воздуха [2]. Эти системы обладают свойством универсальности и позволяют решать задачи как порционного, так и непрерывного дозирования жидких компонентов в
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.