NTC熱敏電阻護航照明系統(tǒng)有效限制涌浪電流

　　照明產(chǎn)業(yè)持續(xù)推動電感性負載，令人困擾的是，其產(chǎn)生的電感抗與系統(tǒng)的電阻反向，會降低系統(tǒng)的效率，PFC得以解決上述問題。但PFC在初始充電時，將產(chǎn)生損壞系統(tǒng)中其他電路的涌浪電流，而透過熱敏電阻的使用，可有效抑制涌浪電流，避免電路受到損壞。

　　建立照明系統(tǒng)的方式繁多，而優(yōu)良的設計能直接提升能效，并節(jié)省材料花費?，F(xiàn)今的照明產(chǎn)業(yè)逐漸從240V轉變?yōu)?77V，以提高效率。因此現(xiàn)在正是將功率因數(shù)修正（Power Factor Correction， PFC）介紹給照明產(chǎn)品制造商的絕佳時機。由于這些照明系統(tǒng)無論如何都須要更新，原始設備制造商（OEM）可同時享受PFC的眾多優(yōu)勢。

　　邁向電感性負載是對PFC需求的開端。傳統(tǒng)的照明應用使用電阻性負載，例如白熾燈。然而，電阻性負載的缺點為，它們導入系統(tǒng)中的電阻會產(chǎn)生熱能。熱能會導致功率耗損，并降低效率。為避免這些損失，照明產(chǎn)業(yè)持續(xù)推動電感性負載，例如效率較高的螢光燈。圖1為基于電感性負載的照明系統(tǒng)。

　　圖1 將并聯(lián)電容器加在電感性負載上

　　功率因數(shù)修正降低電壓/電流相位差

　　遺憾的是，許多照明設備制造商實現(xiàn)電感性負載的方式嚴重降低了照明系統(tǒng)效率。在許多情況下，他們只是沒有意識到，功率因數(shù)修正能以簡易且花費低廉的方式解決這些問題。

　　就其性質而言，電感性負載將電壓與電流的相位互相轉換。特別是，其產(chǎn)生的電感抗與系統(tǒng)的電阻反相。此相位差會降低系統(tǒng)的效率。

　　功率因數(shù)（PF）為系統(tǒng)實際功率（Real Power）與其視在功率（Apparent Power）的比率，視在功率為期望的系統(tǒng)功率，而實際功率為實際得到的功率。依據(jù)應用而定，反相系統(tǒng)的效率最低，可能會降至60%。

　　功率因數(shù)修正的目標為將電壓與電流之間的相位差降至最低。電容抗可用于將電感抗帶回系統(tǒng)僅有的電阻相位中。只需要有正確特質的電容器，亦即有夠高的功率比率以及與電感抗有180度的反相（圖1）。

　　功率因數(shù)修正效益多

　　于照明系統(tǒng)中套用PFC的優(yōu)點眾多，以下分別說明：

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　　依據(jù)不同的應用，于照明系統(tǒng)中增加PFC所能提升的效率高達80∼95%。隨著公共事業(yè)費用高漲，這將使以PFC為基礎的照明系統(tǒng)吸引大量的終端客戶。

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　　只要有一個電容器，就能將PFC導入至照明系統(tǒng)中。請注意：同時也需要一個涌浪電流限制器，以避免開機時電容器的起始電容損壞系統(tǒng)。

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　　功率因數(shù)高的系統(tǒng)能透過較小的功率供應執(zhí)行與功率因數(shù)低的系統(tǒng)相同的工作。需要承載較少的電流代表需要較小且價格較低的發(fā)電機、導體、變壓器與開關，因此可精簡機體并節(jié)省材料花費。

　?。€(wěn)定性提升

　　效率較高的系統(tǒng)須消耗較少熱能，因此可讓系統(tǒng)于可接受的溫度范圍內維持系統(tǒng)穩(wěn)定運作。

　?。畢^(qū)別性特點

　　無論您的設計是單機產(chǎn)品，或合并成為一個大型系統(tǒng)的一部分，相較于同等級效率較低的系統(tǒng)而言，較高的功率效率都能驅動等級較高的系統(tǒng)。

　　．低運作成本

　　對大型的照明應用來說，透過PFC所營造的高效率能對公共事業(yè)的花費有實質的節(jié)省。

　?。a(chǎn)業(yè)動力

　　早在十多年前，功率因數(shù)修正就在歐洲、中國大陸以及日本成為強制標準。雖然PFC在美國的采用率不高，但卻被持續(xù)套用于越來越多的應用之上，尤其是照明系統(tǒng)。顯而易見地，PFC很有意義且最終將被目前還沒有需求的應用所使用。預期PFC將成為其未來需求的公司，將在日后受益于今日將PFC作為其區(qū)別性特點之一。無法提供PFC的制造廠商將很快發(fā)現(xiàn)自己沒有競爭力。

　　照明產(chǎn)業(yè)持續(xù)推動電感性負載，令人困擾的是，其產(chǎn)生的電感抗與系統(tǒng)的電阻反向，會降低系統(tǒng)的效率，PFC得以解決上述問題。但PFC在初始充電時，將產(chǎn)生損壞系統(tǒng)中其他電路的涌浪電流，而透過熱敏電阻的使用，可有效抑制涌浪電流，避免電路受到損壞。

　　抑制涌浪電流熱敏電阻便宜又好用

　　PFC電容器在初始充電時，將產(chǎn)生系統(tǒng)所能承受的最大電流。此短暫的涌浪電流可能比系統(tǒng)的運作電流高上許多，而依據(jù)照明應用而定，可能會損壞系統(tǒng)中的其他電路。為避免此種損壞，需要能限制涌浪電流的電路。

　　涌浪限制電路的核心為高電阻。在電路中放置電阻器可限制電容器能取得的電容。然而一旦電容器已充電，若電阻器留在電路中，其將會持續(xù)造成熱能損失，并將降低總效率?；旧希坏┯坷穗娏魇芟?，開關可用來繞過電阻器。

　　處理涌浪電流最有效率的方式是使用熱敏電阻（Thermistor）。熱敏電阻是一種特殊的可變電阻器，其電阻依據(jù)溫度而定。舉例來說，負溫度系數(shù)（Negative Temperature Coefficient， NTC）熱敏電阻，其溫度上升時能大幅度且可預測地降低電阻。

　　為限制涌浪電流，將NTC熱敏電阻放置于電源以及PFC電容器和電感性負載電容器之間（圖2）。開機時，NTC熱??敏電阻溫度低，故能提供高電阻。除了限制進入電容器中的電流外，此高電阻產(chǎn)生的熱能將提高熱敏電阻的溫度。

　　圖2 加入NTC熱敏電阻以限制涌浪電流

　　NTC自動加熱的同時，其電阻快速下降。當涌浪電流趨于平穩(wěn)的同時，NTC熱??敏電阻的溫度已經(jīng)足夠將電阻降到最低，且能讓電流通過，而不對系統(tǒng)運作或效率帶來負面的影響。如此一來，NTC熱??敏電阻能有效地提供限制涌浪電流所需的電阻，同時排除了對額外電路系統(tǒng)的需求，如旁路開關。

　　NTC熱敏電阻的耐用度須相當高，其有效運作范圍介于-50℃∼250℃。目前，電路保護元件制造商已意識到至277V的轉變，并針對照明應用開發(fā)了用于此種較高電壓等級的熱敏電阻，同時為業(yè)界提供具UL與CSA認證的熱敏電阻，客戶因此可將由于電阻熱能而損耗的功率效率降至最低。

　　適用于照明應用的NTC熱敏電阻的價格范圍為0.15∼0.90美元。與那些售價0.50至1美元以上的電阻器相比，NTC熱??敏電阻所被評定的等級足以處理電燈安定器的大量電流。電阻器的價格同時需要將涌浪電流受限后，用于繞過電阻器的電路考量進去。

　　功率因數(shù)修正極為簡易且安裝價格低。就能提高的效率而言，PFC對許多電感性照明應用來說都是必然的新選擇，即使原本的設計不要求使用PFC。且有了負溫度系數(shù)熱敏電阻后，照明設備商便能保護照明系統(tǒng)，在無需復雜昂貴的旁路電路之下，使其免受到跟PFC相關之涌浪電流的影響。