NTC 热敏电阻(NTC Thermistors)——温度的“翻译官”与上电浪涌的“刹车片”
类别定位
NTC(负温度系数热敏电阻,Negative Temperature Coefficient thermistor)在开关电源里干两件相反的事:信号侧——把温度翻译成阻值,供 IC 的 NTC/FAULT 脚做过温保护(UCC28701/02/03、NCP1681 等都是这条路线);功率侧——靠自热工作,冷态高阻限住上电浪涌、热态低阻让稳态损耗可接受(浪涌限流器 ICL)。同一颗陶瓷、两种设计目标恰好相反:做传感器要压小自热,做限流器要靠自热——TDK 总技说 §3.2.1 的 V/I 四段曲线把这两半讲透了(传感器用 dV/dI=R 直线段,限流器用 dV/dI<0 下降段)。
方法论出处:本文件夹 01_TDK总技说全译 为 EPCOS《NTC Thermistors — General technical information》(2018-01,15 页)全文精译——式 (1)~(17)、图 1~8 全录;浪涌限流选型视角见该篇文末“本库展开”节。ICL 选型主文献 02_TDK浪涌限流全译(TDK《NTC Inrush Current Limiters》应用笔记,2019-07,7 页)为姊妹篇全译——讲透浪涌限流原理、串联并联禁忌、降额、C_test 与选型三步法,两篇配合使用。
关键数字速查(TDK 总技说口径)
| 参数 | 值 | 条件/出处 |
|---|---|---|
| 电阻温度系数 | −2%/K ~ −6%/K | 金属的 10 倍、硅温度传感器的 5 倍(§1) |
| R-T 指数模型 | R_T = R_R·e^{B(1/T−1/T_R)} | 式 (1),仅额定点附近区间够准(§3.1.1) |
| B 值范围 | 2000~5000 K | 常见 NTC 材料(§3.1.2) |
| B 值换算系数 | B25/100 = 1483.4·ln(R25/R100) | 式 4a;4b~4g 七档(25/50、25/85、0/100、25/200、100/200、200/300)全录 |
| 温度系数公式 | α = (1/R)·dR/dT = −B/T² | 式 (5) + 本库求导 |
| 阻值公差合成 | 额定阻值公差 + B 值散差×|B(1/T_R−1/T)| | 式 (8)——离额定点越远 B 散差权重越大 |
| 温度公差换算 | ΔT = (1/α)·ΔR/R | 式 (9) |
| 热平衡方程 | P_el = δ_th·(T−T_A) + C_th·dT/dt | 式 (10);稳态 dT/dt=0 得式 (11) |
| 耗散系数 δ_th | mW/K;按 V/I=R(T2=85℃) 点测 | 式 (13)/(14);全部热参数按静空气标定(§3.2.3) |
| 热时间常数 τa | 升温到温差 63.2%(1−1/e) | 式 (15);水中 EN 60539 双槽法(25→85 ℃)、空气双风道法(40→80 ℃、5 m/s)(§3.2.6) |
| 冷却时间常数 τc | 85 ℃→47.1 ℃ @25 ℃ 静空气 | ICL 重启能力的决定参数(§3.2.7) |
| 热容量 C_th | C_th = δ_th·τ_c(mJ/K) | 式 (16)/(17)(§3.2.8) |
| 老化方向 | 阻值增大、B 值漂移(固态反应,不可逆) | 室温即发生、高温加速;出厂前专门老化(§3.2.9 + §2) |
| 自热示例核算 | 5 V/200 µA、R_S=5/10/20 kΩ → V_NTC=4/3/1 V | B57861S0103F045(10 kΩ±1%,B=3988 K±0.3%);恒压曲线峰点在 R_S=R_NTC(§3.2.2) |
与库内联动
- UCC28700 系 NTC 过温:UCC28701/02/03 把 1 脚做成 NTC 接口——内部 105 µA 上拉 + 0.95 V 阈值 → R_NTC 跌破 9.05 kΩ 判过温、执行 UVLO 故障循环(与 UCC28700 的 CBC 线缆补偿脚“一位二选一”)。选 NTC 时的算术就是本篇式 (1)/(4a):把目标跳闸温度(如 85~90 ℃)折算成 R_NTC 阈值,再留公差余量(式 (8)/(9) 的公差放大效应)。
- NCP1681 FAULT 脚 NTC 开路盲点(陷阱 10):FAULT 脚 46 µA 上拉 + 内部钳位 1.7 V——NTC 开路后脚电压恰好落在“正常带”中间,OTP 保护静默失效;钳位设计本意是“脚悬空=正常工作”,代价是断线不可自报。NCP1681 的选型核算(100 kΩ/β4050 → 90 ℃ 跳/65 ℃ 恢复、8.7 kΩ 跳闸点)与本篇 §3.1.2 B 值换算、§3.1.4 公差合成直接配套。共性结论:信号型 NTC 的保护回路要有在位检测/定期自检。
- NTC 浪涌限流(ICL):NCP1680 EVBUM2822 精译——J11“涌流限流器旁路”默认短接、RT2 位号留给 NTC ICL(不用则短接);图腾柱 EVB(EVBUM2886 精译)改用涌流旁路二极管预充母线——两种上电浪涌对策并排可查;NTC 路线的结构性弱点(τc 决定“掉电即再上电”时无保护)见 00 篇浪涌限流应用要点,ICL 选型主流程(三步法、C_test、降额)见 01 篇浪涌限流全译。
- MOV 侧姊妹类:00_总览——同一个 X 输入模块里,MOV 管雷击浪涌、NTC 管上电浪涌、保险丝管后续电流,三者配合关系见 MOV README。
- 上游知识:混杂氧化物陶瓷的价态导电(§1)与 20_基本元器件/03_功率器件 的器件物理篇同属“材料决定特性”的读法;测温应用中自热压小的核算(§3.2.2/§3.2.3)与采样电阻自热(07_电阻 Bourns/Vishay 篇)是同一类问题。
本文件夹导航
| 篇 | 内容 | 出处(原文 PDF 在 90_资料源/) |
|---|---|---|
| 00_TDK总技说全译.md | EPCOS NTC 总技说全文精译:定义/制造/零功率特性(式 1~9)/带电特性(式 10~17)/V-I 四段/自热/τa/τc/老化 + 浪涌限流选型视角(本库展开) | NTC_TDK-EPCOS_GeneralTechnicalInfo.pdf(2018-01,15 页) |
| 01_TDK浪涌限流全译.md | 《NTC Inrush Current Limiters》应用笔记全文精译:浪涌限流原理(冷阻吸收上电浪涌→自热阻值降 10~50 倍)/串联并联禁忌/自热与降额/重启 τc/最大允许电容 C_test(IEC 60539-1)/选型三步法 + 与 PTC/主动限流对比(本库展开) | NTC_TDK-EPCOS_InrushCurrentLimiters.pdf(2019-07,7 页) |
存疑与待核实
- B57861S0103F045 的 B 值 3988 K 原文未注基准温度对(25/50 或 25/85)——见 00 篇译者附注 3。
- 本篇所有“本库代入/推断”数值汇总见 00 篇译者附注;全库收敛于 01_待核实与推断总表。