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3.4 敏感电阻器典型应用电路分析

这里讲解一些敏感电阻器的典型应用电路,以便对敏感电阻器应用电路有一个初步了解。

3.4.1 NTC热敏电阻器抑制浪涌电路分析

NTC热敏电阻器是负温度系数的,温度升高后阻值下降。如图3-37所示是NTC热敏电阻器抑制浪涌电路,这是PC开关电源中的抑制浪涌的应用电路,电路中的NTCR1是NTC热敏电阻器,用来抑制开机时的浪涌电流。

图3-37 NTC热敏电阻器抑制浪涌电路

1.抑制浪涌的原因

在PC冷启动时会产生一个很大的浪涌电流,即交流220V市电会给PC一个很大的开机冲击电流,这一很大的浪涌电流有可能烧毁电源和主机内部电路,为此要设置一个抑制浪涌的电路,使PC开机时抑制浪涌电流较小,而在开机后又能恢复正常的220V供电状态。

2.NTC热敏电阻器位置

打开PC的开关电源外壳,在外侧可以发现一只圆片型陶瓷电容,通常是橄榄绿色。它就是用来抑制浪涌电流的NTC热敏电阻器,如图3-38所示。

图3-38 开关电源中的NTC热敏电阻器位置示意图

3.电路分析

从电路中可以看出,NTCR1串联在220V供电回路中,作为220V交流市电负载的一部分。在PC冷启动时,由于NTCR1在常温下(零功率)阻值较大,这样限制了开机时220V回路的电流,使之不能太大。

在开机后,电流流过NTCR1,使其温度升高,阻值开始下降。在PC开机很短时间后,NTCR1电阻器温度上升到工作区间,其阻值下降到很低的数值,可以忽略不计。这时220V市电供电进入正常状态,这时NTCR1阻值很小,也不会产生过多的功耗。

这种抑制浪涌电路也有缺点,例如,当关断电源后快速重启动时,热敏电阻还未完全冷却,会丧失部分浪涌抑制功能,这也就是为何短暂地关掉又开启电源是有害操作的原因。

3.4.2 PTC热敏消磁电阻器电路分析

彩色电视机中普遍使用PTC热敏电阻器构成的消磁电路。如图3-39所示是PTC热敏消磁电阻器电路。电路中R3是PTC热敏电阻器的消磁电阻,L1是消磁线圈,RY1是控制消磁电路的继电器,VT1是继电器的驱动三极管,A1是微处理器。

图3-39 PTC热敏消磁电阻器电路

1.消磁电路结构

从电路中可以看出,消磁线圈L1、消磁电阻R3与继电器RY1常闭触点开关串联后接在220V交流市电电路中,消磁电路由继电器RY1控制着是否投入消磁工作状态。而继电器RY1工作状态受驱动管VT1控制,VT1基极通过R1与微处理器A1的 脚消磁控制端相连,所以驱动管VT1受微处理器A1的 脚输出的高或低电平控制。

2.开机瞬间的消磁电路消磁过程分析

开机瞬间,微处理器A1的 脚输出一个约4.8V高电平信号,通过电阻R1加到VT1基极,VT1基极与地之间接有电容C1。由于电容C1两端电压不能突变,C1内部无电荷,这样VT1基极在开机瞬间仍然为0V,VT1仍然保持截止状态,继电器RY1常闭触点开关仍然保持接通,这样消磁线圈L1和消磁电阻R3回路流过交流50Hz的消磁电流,开始消磁。

随着消磁电流流过消磁电阻R3,其温度升高,阻值增大,且R3温度越高其阻值越大,这样使流过消磁线圈L1的电流如图3-40所示。电流幅度从大到小并衰减,完成对显像管开机时的消磁工作。

图3-40 流过消磁线圈L1的电流示意图

3.开机后继电器TY1动作过程分析

随着开机后微处理器A1的 脚输出高电平信号,通过电阻R1对C1进行充电,由于R1和C1充电时间常数很大,这样VT1基极电压从零开始上升的时间较长。当电容C1充电完毕后,VT1基极为高电平,使VT1从截止转入导通状态。

VT1导通后,继电器RY1动作,从常闭状态转换成常开状态,这时常闭触点开关断开,将消磁电阻R3和消磁线圈L1回路断电,消磁线圈中无电流流过,这时消磁完成,切断消磁电路。之后,电视机正常工作,消磁线圈L1中无电流,只是继电器RY1中存在较小的维持电流,从而避免了普通彩色电视机在工作中消磁电阻一直处于微工作状态,这样可以延长消磁电阻R3的使用寿命,减少了无谓的R3功耗,也降低了电视机内的温升。

4.关机后电路分析

关机后,微处理器A1的 脚变为低电平,电容C1通过VT1发射结及A1内电路进行放电,直至C1内部无电荷,继电器RY1恢复常闭触点开关的接通状态,以备下次开机时的消磁。

3.4.3 PTC热敏电阻器开水自动报警电路分析

如图3-41所示是PTC热敏电阻器开水自动报警电路。电路中,R2为PTC热敏电阻器,用来检测开水温度。A1采用二输入四与非门CMOS集成电路C066,它的内电路中设有四个与非门,为数字CMOS集成电路。B为蜂鸣器,在得到驱动信号时可以发出蜂鸣声,S1为电源开关。

图3-41 PTC热敏电阻器开水自动报警电路

1.集成电路A1的基本工作原理

集成电路A1的 脚为电源引脚,⑦脚为接地引脚。R1、C1和A1内部的两个与非门构成一个1 000Hz左右的音频振荡器,其中⑥脚为集成电路输出引脚。A1的 脚为控制引脚,当它为低电平时集成电路A1内部的振荡器不工作,⑥脚无输出信号。当 脚为高电平时,集成电路内部的振荡器工作,⑥脚输出信号以驱动蜂鸣器B发出声响。

2.报警电路分析

R1、RP1和R2构成对直流工作电压+V的分压电路,其分压输出的直流电压加到集成电路A1的控制引脚 脚。

接通电源后,S1接通,电路进入工作状态。

当水温较低时, 热敏电阻器R2的阻值较小,分压电压输出的直流电压较小,即集成电路A1的 脚上直流电压较小,不足以使集成电路A1内部的振荡器工作,此时蜂鸣器B不工作。

当水开了后, 热敏电阻器R2的阻值已增大许多,R1和R2分压电压输出的直流电压较大,即集成电路A1的 脚上直流电压高于阈值电压,使集成电路A1内部的振荡器工作,此时集成电路A1的⑥脚输出信号,驱动蜂鸣器B发出声响进行报警,表示水已烧开。

调整RP1阻值能改变这一电路的报警温度,RP1阻值大,报警温度高,反之则低。

3.4.4 气敏电阻器火灾报警器电路分析

如图3-42所示是气敏电阻器火灾报警器电路。整个电路由三部分组成:烟雾检测电路、电子开关电路和高响度报警器。

图3-42 气敏电阻器火灾报警器电路

1.开关集成电路A1(TWH8778)

开关集成电路TWH8778总共有5根引脚,采用TO-220塑封包装,如图3-43所示。

图3-43 开关集成电路TWH8778

①脚接电源正极,同时也是内电路中“电子开关”的输入引脚。

②脚和③脚是合并的,是内电路中“电子开关”的输出引脚。

④脚是接地引脚。

⑤脚是内电路中“电子开关”的控制引脚,阈值正电压为1.6V。当⑤脚电流小于30μA时内电路中的“电子开关”断开,当⑤脚电流大于30μA时内电路中的“电子开关”接通。

2.烟雾检测电路分析

当电源开关S1接通后,电路处于自动检测报警的工作状态。

烟雾检测电路由气敏电阻器R3(气敏传感器)和电阻Rl、R2组成。气敏传感器在未检测到烟雾时,其A、B两端之间的电阻很大,这样加到VT1管基极的直流电压很低,VT1处于截止状态,电路处于待警状态。

当烟雾处到一定的浓度时,R3的A、B两端之间的电阻减小,这时直流工作电压+V通过R1、R3的A和B端内阻、R4、RP1加到VT1基极,VT1基极直流电压升高,VT1饱和导通,VT1发射极输出的直流电压通过R5、R6分压后加到A1的⑤脚,使A1的⑤脚为高电平,A1内电路中的“电子开关”接通,即A1的①、②脚之间连接。这样直流工作电压+V经闭合的S1、A1的①、②脚,加到高响度报警上,报警发出高响度声响,提示出现烟雾。

3.检测灵敏调整电路分析

电路中的RP1为检测灵敏度调整电位器,当RP1动片向上调节时,灵敏度提高,只要有较小的烟雾,即气敏电阻R3的A、B两端之间的电阻减小量较小时,VT1便能导通,使电路报警。反之,RP1动片向下调节时,灵敏度下降。

3.4.5 光敏电阻器控制电路分析

如图3-44所示是一种光敏电阻器控制电路。电路中,R2是光敏电阻器,J是继电器,VT2是继电器驱动管,RP1是灵敏度调整可变电阻器。

图3-44 一种光敏电阻器控制电路

1.光线亮时电路分析

当光线亮时,光敏电阻器R2阻值比较小,这时RP1、R1、R2构成的分压电压输出电压比较小,即加到VT1基极的直流电压比较低,VT1处于截止状态,VT2也处于截止状态,继电器J中没有电流,继电器不会动作,常闭触点处于闭合状态,常开触点处于断开状态。

2.光线暗时电路分析

当光线暗时,光敏电阻器R2阻值比较大,这时RP1、R1、R2构成的分压电压输出电压比较大,即加到VT1基极的直流电压比较高,高到足以使VT1处于导通状态,其发射极电压通过R4加到VT2基极,VT2也处于导通状态,继电器J中有电流,继电器动作,常闭触点处于断开状态,常开触点处于闭合状态。

改变RP1的阻值可以调节灵敏度,即光线暗到何等程度能使继电器动作。当RP1阻值减小时,VT1基极直流电压升高,光线稍暗些。R2阻值稍增大些就能使继电器J动作,所以灵敏度提高了,反之则灵敏度降低。

3.4.6 湿敏电阻器应用电路分析

如图3-45所示是湿敏电阻器应用电路。电路中,R2是湿敏电阻器,A1是一个电压比较器集成电路,A2是CPU。

图3-45 湿敏电阻器应用电路

1.电压比较器工作原理

电压比较器工作原理是: 当A1的⑤脚直流电压大于⑥脚直流电压时,⑦脚输出高电平给集成电路A2的⑦脚。当A1的⑤脚直流电压低于⑥脚直流电压时,⑦脚输出低电平给集成电路A2的⑦脚。由此可知,集成电路A1的⑦脚输出状态由⑤脚和⑥脚之间的相对电压高低决定。

集成电路A1的⑥脚上接有基准电压。所谓基准电压就是一个电压大小恒定的直流电压,即集成电路A1的⑥脚直流电压大小是不变的。

2.电路分析

电阻R1和R2构成对+5V直流电压的分压电路,其分压输出的直流电压加到集成电路A1的⑤脚上。 当相对湿度不大时, 湿敏电阻器R2阻值比较大,这时集成电路A1的⑤脚直流电压大于⑥脚直流电压,⑦脚输出高电平给集成电路A2的⑦脚。

当相对湿度较大时, 湿敏电阻器R2阻值比较小,这时集成电路A1的⑤脚直流电压小于⑥脚直流电压,⑦脚输出低电平给集成电路A2的⑦脚。

3.4.7 磁敏电阻器应用电路分析

如图3-46所示是磁敏电阻器应用电路。电路中,R1和R2是磁敏电阻器,A1为电压比较器。

图3-46 磁敏电阻器应用电路

1.基准电压电路分析

电路中,R3和R4构成对直流工作电压+V CC 的分压电路,其输出电压通过电阻R6加到集成电路A1的②脚,作为基准电压。

2.电路分析

当磁场发生改变时,磁敏电阻R1、R2分压电路输出电压大小变化,这一变化的电压通过电阻R5加到集成电路A1的①脚,这样集成电路A1的输出端③脚电压的大小也随之做相应的变化,这一变化信号经C1耦合得到输出信号U o

3.4.8 压敏电阻器应用电路分析

1.开关电源瞬变抑制器中压敏电阻器应用电路分析

如图3-47所示是开关电源交流输入回路瞬变抑制器中的压敏电阻器电路。电路中,R1是压敏电阻器。

图3-47 开关电源交流输入回路瞬变抑制器中的压敏电阻器电路

当220V交流市电中出现电压尖峰时,R1可以抑制掉,其工作原理是: 当尖峰电压高到一定值时,R1阻值迅速减小,抑制尖峰电压,达到抑制220V交流市电的电压尖峰的目的。如图3-48所示是抑制前、后波形示意图。

图3-48 抑制前、后波形示意图

当这种压敏电阻器用于脉冲电路中时,也可以达到抑制尖峰电压的目的,波形示意图如图3-49所示。

图3-49 波形示意图

2.另一种应用电路分析

如图3-50所示是另一种压敏电阻器应用电路。电路中的R925是压敏电阻器。

图3-50 另一种压敏电阻器应用电路

压敏电阻器R925并联在交流市电电压两端,如果出现过电压,电压大到一定值时,R925两端电压不再增大,防止了过高的电压加到桥式整流电路中,起到过电压保护作用。 25QiIVcvV9zTg577A1JrMC8+FvBI6JhLd+O79pKoDOXyrpdKLSeV/BlkRwNvXXlj

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