一文彻底搞懂“热敏开关”

图片来源：Kemet　　作者 | Randall Scasny　　热敏开关有助于减轻电子产品的损坏，防止工况恶化本文重点介绍了用热敏开关控制热量积聚的3种方法　　发热是电子设备的主要问题，尤其是在工业自动化或机器人等高功率应用中。

过热不仅会缩短电子设备的寿命，还会迅速导致部件损坏、火灾、爆炸，甚至导致运行人员受伤　　热敏开关可减轻电子产品中的热损伤它们可以检测异常温度，并在任何损坏发生之前切断系统与热熔丝不同(热熔丝是一种耗材，在熔断后必须更换)，热敏开关在冷却后即可复位。

但在我们证明热敏开关如何解决电子领域的现实挑战之前，工程师们必须了解它们是如何工作的　　热敏开关是一种机电式温度控制装置，在特定温度下可以断开电气连接热敏开关通常是可重复使用的，可防止出现需要用户纠正的情况。

　　热敏开关可以使用多种技术实现，包括双金属开关、热簧片开关、水银开关、具有不同温度系数的杆和管开关以及气动开关下面列出了使用不同类型的热敏开关来控制热量积聚的3种方法　　01　　热敏电阻和微控制器　　热敏电阻是一种电阻，其阻值随温度变化而变化。

热敏电阻对温度波动敏感，可以精确测量温度热敏电阻可用于电路保护(电涌保护)、油温测量和汽车冷却液等应用　　工程师在设计产品时，应考虑热敏电阻的两个参数：负温度系数(NTC)和正温度系数(PTC)NTC热敏电阻阻值随着温度升高而降低;相反，PTC热敏电阻阻值随着温度的升高而增加。

　　热敏电阻中的阻值变化，可以用惠斯通电桥或分压器电路转换为电信号分压器将热敏电阻的阻值转换为电信号当温度变化时，电信号随之变化，其值可由微控制器的模拟输入读取，并显示在LCD屏幕上　　02　　双金属开关　　双金属开关由两个具有不同热性能的金属条组成，通常是黄铜与钢或铜与钢的组合。

这些金属条带沿其长度粘合在一起，要么通过铆钉、要么通过熔合连接该结构的形状可以是扁平条带或同心线圈　　随着温度的升高，两种金属以不同的速率膨胀，使带材弯曲双金属开关的特性可用于转换电路或温度计，其中指针指示表盘上的温度。

双金属开关通常用于恒温器、温度计、时钟机构和热机等　　钢的热膨胀系数为每摄氏度百万分之十二(12 ppm/℃)铜的系数为16.6ppm/℃，黄铜的系数为18.7ppm/℃当加热由钢和铜、或钢和黄铜构成的金属条时，带材将向钢弯曲，因为钢是热膨胀系数较小的金属。

　　03　　簧片开关　　簧片开关是一种磁反应开关，包含两块小的铁镍(Fe-Ni)合金板如图1所示，簧片开关可以封装在充满惰性气体的玻璃管内，从而降低簧片开关的金属疲劳风险并延长其寿命封闭式簧片开关具有防尘、防潮、防爆和耐腐蚀等特性。

　　?　　▲图1：簧片开关结构　　簧片开关在磁场存在时打开和关闭对于用作热敏开关的簧片开关，必须与温度变化能产生磁场的材料结合使用　　法国物理学家皮埃尔·居里发现的居里点，是某些磁体失去磁性的温度当用作热簧片开关时，工程师发现添加定量的掺杂剂，可以有效地控制材料的居里点。

　　工程师可以选择两类热簧片开关：断开类型(break-type)和接通类型(make-type)两者都由热铁氧体、簧片开关和永磁体组成在温度变化时，热铁氧体的磁特性会发生变化，簧片开关可以据此打开或关闭。

　　图2显示了一个断开型开关，它是常闭的如果工作温度未超过触发温度，开关保持闭合(ON)当温度升高到等于或高于触发温度时，则打开(OFF)　　?　　▲图2：断开型热簧片开关　　图3展示了一个接通型开关当工作温度低于触发温度时，接通型开关打开(OFF)。

当工作温度高于触发温度时，开关闭合(ON)　　?　　▲图3：接通型的Thermorite开关　　该图还说明了接通型开关的运行机理低于居里点的温度时，热铁氧体产生环形磁场该磁场在簧片开关内的触点中，感应出N极和S极，并产生磁吸引力，使触点尖端接触，使开关处于闭合或接通状态。

　　当热铁氧体的温度达到居里点时，它失去磁通量，变成非磁性由于不再存在磁吸引力，触点尖端断开，使开关处于断开状态　　接通型和断开型开关的区别在于：在两段热铁氧体之间增加了间隙垫片如果温度不超过触发温度，则会产生磁场，将簧片开关中的触点分开。

当温度达到触发点时，它变为非磁性永久磁铁在簧片开关的触点中感应出N极和S极，产生磁吸引力，使触点的尖端接触，从而关闭开关(ON)　　04　　热敏开关为制造商带来的好处　　过热对电子部件的寿命构成严重威胁，如果不加以控制，可能会伤害运行人员。

热敏开关在温度监测中起着关键作用，当系统的工作温度超过安全水平时，热敏开关可以关闭系统　　在设计电子产品时，工程师应仔细考虑运行要求以确定适合的热敏开关解决方案，该解决方案应该更简单，节省更多成本，最重要的是具有更高的可靠性。

　　关键概念：　　■ 热敏开关是一种机电式温度控制装置，可在规定温度下切断电气连接　　■ 热敏开关具有更高的精度和整体鲁棒性，以及更好的响应时间和相对较低的滞后性　　■ 在预防性维护中，用户可以使用众多工具，热敏开关是其中之一。

　　思考一下：　　热敏开关为制造企业带来哪些好处?免责声明：本文来源：[中国传动网]的所有文字、图片、音视和视频文件，版权均为中国传动网(www.chuandong.com)独家所有

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