防浪涌NTC电阻选型

原创已于 2025-08-08 08:52:42 修改 · 1.4k 阅读

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#NTC #防浪涌 #电流降额曲线 #热时间常数 #最大稳态电流 #最大允许电容值 #频繁开关

于 2025-08-08 08:51:38 首次发布

一. 引言

在AC转DC电源电路中，开机时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，造成回路中电子元件的损坏。因此需要考虑抑制浪涌电流。本文中，结合实例，介绍防浪涌电路中NTC的具体选型步骤。

二. 选型要求说明

1. 电路实例

图1是AC220V转DC310V电路，主要包括整流桥GBU1510、NTC电阻、滤波电容以及继电器。开机时，继电器断开，电流环路通过NTC电阻，NTC电阻可以限值电流大小。当上电完成后，MCU控制继电器闭合，短路NTC电阻，降低功耗。

2. 选型评估

1）浪涌电流大小评估

浪涌电流来源于滤波电容的初始充电过程，其大小取决于上电初始电压以及整流桥和输入滤波电容构成的回路总电阻。

最大上电初始电压VI=311V

整流桥最大前向导通电压VF=1V

滤波电容等效阻抗ESR=0.57Ω|0.57Ω|332Ω=0.28Ω

铝电解电容正切角0.2，换算成等效电阻ESR=0.57Ω；

瓷片电容正切角0.025，换算成等效电阻ESR=332Ω；

因此浪涌电流最大值IMAX=(VI-VF)/ESR=1103A，这么大的电流会损坏整流桥等器件，需要增加浪涌抑制措施。

2）电路参数

电流大小

继电器闭合前电路工作电流：<2A

继电器闭合后电路工作电流：峰值电流10A

整流桥最大允许连续工作电流：15A

整流桥浪涌峰值电流：240A

滤波电容

总容量940uF

三. 选型参数计算

1. 主要参数计算

1）NTC阻值选择

继电器闭合前电路工作电流2A，Rmax=Vmax/IAV=310V/2A=155Ω

整流桥最大允许连续电流15A，Rmax=Vmax/IAV=310V/15A=20.6Ω

整流桥允许浪涌峰值电流240A，Rmin=Vmax/IFSM=310V/240A=1.3Ω

NTC电阻阻值约在1Ω~154Ω之间（粗略减去滤波电容的等效电阻），理论上整个区间都可以选择。但在选择区间内，阻值也不是越大越好，或者越小越好。阻值越大，上电时间越长；

阻值越小，浪涌损坏风险提高，电容容差会导致实际充电电流比计算值高很多，比如铝电解电容容差高达30%，另外，高温环境下NTC初始阻值降低，抑制浪涌能力减弱。因此要合理选择阻值，给出安全裕量。在此，选择20Ω。

2）最大允许电容值

最大允许电容（焦耳能量）用来评估NTC承受浪涌电流的能力，NTC热敏电阻规格书中都会给出具体型号NTC所能承受的最大焦耳能量。

电路中输入滤波电容总容量为940uF，NTC电阻最大允许电容量不能低于940uF，因此选择1000uF及以上即可，考虑到容差问题（按容差30%计算），最好1300uF。

3）最大稳态电流

NTC最大稳态电流需满足：电路实际工作电流<功率型NTC热敏电阻的最大稳态电流

由于NTC电阻在继电器闭合后被短路，因此只需考虑继电器闭合之前的电路最大工作电流，要求NTC最大稳态电流>2A。

4）工作环境温度

假设产品预期工作环境温度为0~40℃，则最大稳态电流参数和阻值需要修正。

如图4所示为某NTC电流降额曲线，40℃时需要进行降额。

其中TA：允许的最大工作环境温度40℃；

TU：NTC允许的最大工作温度200℃；

ITA：TA温度时的最大稳态电流；

IMAX：25℃时的最大稳态电流；

要求ITA=0.91IMAX>2A，推出IMAX>2.2A

NTC阻值随温度变化，具体计算公式如下：

其中RTA：TA温度时的NTC阻值，在此TA为40℃；

R25：25℃温度时的NTC阻值；

B：材料参数，MT73系列NTC的B值在2600~3400K范围；

前面未修正的阻值为20Ω，代入上式，修正范围为11.57Ω~13.15Ω，限流范围23.1~26.2A，安全裕量足够，因此仍然可以选择20Ω。

2. 具体选型

1）普通场景应用

以时恒电子的NTC为例，用于浪涌电流抑制应用的NTC热敏电阻只有MF72系列功率型和MF73大功率型。

MF72系列NTC满足最大允许电容值超过940uF的有下列几款型号，R25零功率电阻值只有2~5Ω范围可选，NTC阻值偏小。另外，考虑到电容容差的前提下，最大冲击电容量需要选择1300uF以上。

接下来看看MF73系列NTC，满足最大允许电容值大于940uF的型号有很多，其中MF73T-1 20/7和MF73T-2 20/7都很贴合需求，考虑到铝电解电容的容差问题，选择MF73T-2 20/7更恰当。

2）特殊场景应用

频繁开关场景

使用NTC热敏电阻进行浪涌抑制，需要注意不能频繁开关。由于NTC电阻阻值随温度升高而减小，而NTC由高温低阻状态恢复到常温高阻状态需要一定的时间。因此，频繁开关影响NTC的浪涌抑制效果。对于开关较频繁的应用，就需要考虑热时间常数τ这个参数。

MT73系列NTC规格书中没有提供热时间参数，但提供了25℃最大额定功耗参数，对于存在频繁开关的应用，可以选择最大额定功耗大的型号。但上图也可以看出，额定功耗大的型号，器件尺寸也增大，因此需要平衡允许开关频率和器件尺寸需求。

具体如何根据开关频率推算NTC热时间参数要求，在此不继续深入。

单一故障要求场景

假如要考虑单一故障准则，即继电器失效，无法闭合的时候，也要保障设备正常工作，这个时候最大电路工作电流就不是2A，而是10A，要求NTC电阻的最大稳态电流不能小于10A，如图6中MF73T-1 20/13和MF73T-2 20/13的25℃最大稳态电流为13A，均能满足要求。

四. 参考资料

1. NTC电阻电流降额曲线解读

2. NTC电阻防浪涌介绍

3. NTC电阻基本知识介绍

原文：防浪涌NTC电阻选型