热敏电阻模型建构及适用性

一般以25℃（298.15K）作为参考温度TN，此温度下呈现的电阻值为零功率电阻值，即额定电阻值RN，通过公式RT=RNexpB*(1/T-1/TN)的计算，可得测试温度的电阻值[3]。图2为TS系列的NTC（RN=10k，B=4100）的电阻-温度特性图。利用Multisim11的电阻模型来仿真该NTC热敏电阻，可设置其额定温度点TNOM=100℃，额定电阻RN=1kΩ，利用其左侧低于额定温度时电阻值随温度负增长的情况，来实现负温度系数NTC的工作情况。然后，对TC1、TC2进行温度参数的3重嵌套扫描，可得到较接近实际电阻-温度特性的参数分别是TC1=0.23，TC2=0.008[4]。仿真验证电路及结果按图示设置该电阻的测试工作温度为5℃时，其余参数设置及仿真电路连接3a)，万用表测试结果如图3b)所示，仿真测量结果为26.175kΩ，与公式计算结果R5=26.89kΩ，误差为2.66%，满足预期设计目标。

为PRF系列BF471型PTC热敏电阻的电阻-温度特性图。该热敏电阻的参数为：25℃时的标称阻值R25=470Ω，保护温度点Ts=75℃，保护温度时的电阻值Rs=4700Ω，工作温度在-25～+90℃。因为471-75型PTC热敏电阻是正温度系数，所以设置其额定温度点TNOM=25℃，额定阻值R25=470Ω，通过对仿真参数扫描，可得在保护温度点75℃时，最接近4.7kΩ的参数分别为TC1=0.15，TC2=0.0042。

为验证上述模型的正确性，将以上NTC、PTC模型分别应用于小冰箱的冷藏室及散热器温控系统中。RT1为PRF-BF471型PTC热敏电阻，置于散热器位置，RT2为TS103-4100型NTC热敏电阻，置于冷藏室内。U1A、U1B构成两个具有回差特性的电压比较器。U1A及RT1用于检测散热器温度，当散热器温度在75℃以下时，RT1阻值小于其保护温度75℃时的阻值Rs=4.7kΩ，U1A输出低电平，允许U1B进行温控；温度超过75℃时，PTC热敏电阻器阻值RT1快速上升超过Rs，从而导致U1A输出高电平，三极管Q1导通，继电器K1断开，冰箱停止制冷。直至温度又回落至75℃以下，U1A才允许冰箱进行制冷。其仿真扫描结果如图6a)所示。当散热器温度在75℃以下，且冷藏室温度高于5℃时，RT2阻值较小，电压比较器输入低电平，U1B输出低电平，冰箱开始制冷；当冷藏室温度下降到达5℃左右时，RT2阻值增大至26kΩ左右，比较器输入高电平，U1B输出高电平，冰箱停止制冷。其仿真扫描结果如图6b)所示。

通过Multisim11.0仿真软件中自带的电阻模型，介绍了建立PTC、NTC热敏电阻仿真模型的方法，并将该模型应用到小冰箱制冷控制电路中，通过软件的参数扫描分析工具，对建立的热敏电阻模型及其温控电路进行了温度参数扫描分析，仿真运行的结果达到了预期的设计目标。验证了的热敏电阻模型的正确性，说明该模型的建立方法具有一定的普遍性。

作者：马颖 单位：四川信息职业技术学院