當熔絲和電氣元件通電時，大功率負載會導致極高的電流，從而使系統存在很大壓力。為了避免這種狀況，TDK公司提供了陶瓷式愛普科斯 (EPCOS) 浪涌電流抑制器，它是一種基于負溫度系數 (NTC) 和正溫度系數 (PTC) 熱敏電阻的電流限制器，兩種熱敏電阻在一起使用構成了一個強大的組合。

當電源、變頻器或板載充電器等大功率負載通電時，電流在短時間內可能達到額定電流的數倍。這會導致不良結果，例如熔絲跳閘，甚至是損壞系統。兩種類型負載尤其會造成高沖擊電流，一種是需要利用大電流形成磁場的感性負載，例如電機和變壓器；另一種是直流電路中的大容量電容，它會在電路連通時產生極高的充電電流，從而對電容器本身以及整流器產生極大的壓力。采用浪涌電流抑制器及無浪涌電流抑制器時的實際電流波形如圖1所示。

限制沖擊電流的最簡單方式是使用低阻值功率電阻器。但這種方式的劣勢是在正常模式下這些電阻器上會發生不可忽視的功率損失。一種更好的解決方案是將熱敏電阻用作作為浪涌電流抑制器 (ICL)。負溫度系數 (NTC) 或正溫度系數 (PTC) 熱敏電阻擁有不同的熱特性，因此提供了不同的應用可能性。一種全面利用這些元件優點的一種方式是將它們組合使用。讓我們首先來看看負溫度系數熱敏電阻：

采用NTC熱敏電阻的簡潔解決方案

使用愛普科斯 (EPCOS) NTC熱敏電阻是一種限制高輸入沖擊電流的極簡解決方案。功能與原理：這些陶瓷元件是一種取決于溫度的電阻器，它的電阻值會隨著溫度的升高而下降。在室溫環境下 (25 °C)，它呈現出特定的電阻值 (R₂₅) 以限制沖擊電流。當電流持續流過元件時，NTC熱敏電阻將會升溫，導致其電阻值降低至極低值，某些型號產品可顯著低于1Ω，從而使額定電流下的功率損失很低。圖2顯示了多種NTC浪涌電流抑制器的典型電阻-溫度特性曲線。

NTC浪涌電流抑制器的選擇標準

選擇合適NTC熱敏電阻的兩個最重要標準為初始電阻 (R₂₅) 和最大電流。首先，確定所需的初始電阻R₂₅。它的值必須足夠高，通過與負載串聯，將電流限制在不會導致熔絲跳閘的水平，從而不會對整流器等負載元件造成損壞。

第二個標準為I_max，由負載的額定功率確定。此處最重要的是NTC熱敏電阻的降額。典型示例如圖3所示。

TDK公司提供了廣泛的NTC熱敏電阻產品，R₂₅的選擇范圍為0.5Ω至33Ω，允許電流為1.3 A至30 A。

當使用浪涌電流抑制器時，應確保約90秒的冷卻時間（取決于具體型號），以防負載在短時間內頻繁接通和斷開時出現問題，因為升溫的NTC熱敏電阻具有極低的電阻值，幾乎沒有限流能力。這種狀況的補救措施為通過使用繼電器或晶閘管將NTC熱敏電阻旁通。在通電幾秒后就可以執行旁通動作，因為此時大部分負載已經在額定電流下工作。旁通方式使電路無需加熱NTC熱敏電阻。圖4顯示了對浪涌電流抑制器進行控制的時間控制旁通電路。

旁通電路的響應時間由時間常數R₁和C₁以及齊納二極管的值決定。在示例電路中，繼電器在約3或4秒后響應 – 具體取決于元件的參數偏差。在所用的繼電器上(24 VDC, 8 AAC)，線圈的保持電壓為約0.5?U_N。由于C₂的充電電流，繼電器將做出響應，并且在C₂充電完成后，繼電器將在一半的額定電壓下工作，從而將所需的電流減半。特別地，如果負載具有較高的額定電流，那么此電路的功率需求會小于持續電流流經NTC熱敏電阻導致的功率損失。

采用PTC熱敏電阻實現可靠的電容器充電

直流支撐電路中的大容量電容器和電容器組意味著在電路通電時會出現瞬時短路。為了實現可靠的電流抑制效果，應使用正溫度系數 (PTC) 熱敏電阻而非固定電阻。大電流會導致PTC熱敏電阻升溫而升溫將導致PTC熱敏電阻的電阻值極具升高（NTC熱敏電阻則相反），從而達到本質安全的效果。這種特性的優勢在于，當直流電路短路時，電流將被限制在無害的水平，這是固定電阻無法提供的功能。圖5顯示了一個三相系統整流的直流電路，它采用PTC熱敏電阻限制充電電流，這種電路常用于變頻器等產品。

對于直流支撐電路，TDK公司提供了一系列特殊的PTC熱敏電阻，它們的電壓范圍為260 V DC至560 V DC，常溫阻值范圍為22Ω至1100Ω，具體參數取決于產品類型。這些產品均獲得了UL、IECQ及VDE認證，且符合AEC-Q200標準要求。

特別地，當存在較大的電容器組時，注意不能超過PTC熱敏電阻的最大熱容及最大允許溫度。通過并聯多個PTC浪涌電流抑制器可實現必要的熱容。所需的最少元件數量由以下公式計算：

在正常工作狀況下，為了不產生任何功率損失，在直流電容器充電完成后必須將PTC浪涌電流抑制器或多個并聯的PTC浪涌電流抑制器旁通連接。然而，如果直流支撐電路中存在短路（可能由損壞的電容器導致），那么必須不能將其旁通。因此，對于旁通電路而言，最重要的參數為直流電壓。在充電后，如果電壓達到設定值，那么不會出現故障；相反，如果電壓在極低的水平保持很長時間，那么存在短路狀況。因此，只需簡單地使用比較器電路就能夠在直流支撐電路充電完成后將PTC熱敏電阻旁通（圖6）。

功能說明：通過齊納二極管ZPD3.9控制比較器的反相輸入。只要施加在非反相輸入端的電壓小于3.9 V，那么輸出端的電壓幾乎為0 V，T₁將切斷繼電器。只有當通過分壓器R₁/R₂向R₂施加的電壓值大于3.9 V時，輸出端的比較器才能夠跳至正電勢狀態，同時T₁將驅動繼電器動作，導致PTC熱敏電阻被旁通。分壓器R₁/R₂的選擇應能夠使繼電器在大約80%額定直流電壓狀態下動作。由于直流電路電壓可高達數百伏，所以R₁和R₂必須使用高阻抗型電阻器。例如，在額定電壓為500 V DC的直流支撐電路中，80%的額定電壓為400 V DC。在此電壓點，R₁的值約為990 k?，R₂的值約為10?k?。壓敏電阻和齊納二極管ZPD12用于保護比較器正相輸入端不發生過壓。

組合優勢

特別地，對于具有大直流電容的大功率負載，例如工業電源和變頻器中的電路，建議將NTC和PTC浪涌電流抑制器的優點和功能結合在一起。

顯然，此時可采用電壓控制接通時間，同時控制旁通電源輸入側的NTC熱敏電阻。為此，電路中需要一個帶有兩個切換觸點的繼電器，如圖6所示。圖7顯示了完整的電路，其中NTC和PTC熱敏電阻可同時接通和斷開。此外，電路中還集成了一個LED指示燈，用于指示跨接未被執行。

這種組合式電流限制器的優點是可以保護元件，避免電源側或設備內部熔絲意外跳閘，并能夠在直流支撐電容短路時可靠地切斷電流。

圖 1:

無浪涌電流抑制器時整流器中的電流（紅色）以及有浪涌電流抑制器時的電流（綠色）

圖 2:

愛普科斯 (EPCOS) NTC浪涌電流抑制器的典型特性曲線。

啟動電阻R₂₅為10Ω的NTC浪涌電流抑制器。

圖 3:

NTC浪涌電流抑制器的典型降額特性。

圖 4:

對浪涌電流抑制器進行控制的時間控制旁通電路

圖 5:

采用PTC熱敏電阻限制充電電流的直流支撐電路

采用外殼封裝及標準圓盤設計的PTC熱敏電阻

圖 6:

PTC熱敏電阻的電壓控制旁通電路

圖 7:

電壓控制的NTC與PTC浪涌電流抑制器組合