在当今电子电力系统日益集成、高功率、高密度化发展的背景下,过热故障已成为制约设备稳定运行的关键隐患之一。从开关电源到电机,从充电桩到光储系统,温度失控轻则引发性能退化,重则导致系统损坏甚至引起火灾。热保护器(又称温控开关或温度开关),正是在这类场景中充当关键“守门员”的元件,其精准、即时的断电能力,为系统提供了可靠的热安全保障。
本文将围绕热保护器的技术原理、选型要点及在典型应用场景中的解决方案展开分析,并介绍来自安的电子(SAFTTY)的多款成熟产品和行业实践,帮助读者全面理解这一“小器件、大作用”的热安全核心技术。
一、原理解析:双金属片构建的“智能保险丝”
热保护器是一种基于双金属片结构的机械式温控元件。当环境温度超过设定阈值时,双金属片因热胀冷缩系数差异而产生弹性形变,进而驱动触点断开,实现主电路的物理断电;当温度回落至复位温度后,结构自动复原,触点闭合,电路恢复运行。其优点在于:
* 可靠性高:机械结构无需外部供电,误动作率低;
* 动作迅速:响应时间在1秒内;
* 复位自动化:无需人工干预,便于批量应用。
根据不同应用需求,热保护器可选用常闭型(常态闭合,温度超限后断开)或常开型(常态断开,温度超限后闭合)两种触点形式,具备极强的电路适应能力。
图:安的ST01系列热保护器原理图
二、选型关键:让热保护精准、高效、不误判
1. 动作温度设定
必须根据被保护器件的绝缘等级、热容及安装位置决定。例如:
* 电机绕组使用F级漆包线(耐温155℃)时,保护器建议动作温度为135\~145℃;
* 若热保护器安装在外部,应考虑10\~20℃的温差,适当调低设定值。
2. 电流与电压匹配
热保护器需承受的电流包括启动电流、运行电流和短时堵转电流。以一台堵转电流为2A的电机为例,选用额定电流≥3A的保护器较为稳妥。
3. 电流热效应考虑
如使用温度电流双重保护型产品(电流通过双金属片),需将电流导致的提前断开温度考虑在选型中。例如:在10A电流下导致保护器提前跳断15℃,则动作温度需设定为目标温度+15℃。
三、多行业实用方案:安的电子的七大应用场景实践
1. 开关电源行业
在100W以上大功率电源和LED驱动电源中,热保护器用于贴近功率管、变压器线圈等关键发热部位,防止因高温导致系统短路或烧毁。
代表产品:BW-BCP、BW-ECP系列,尺寸小巧,额定电流分别为5A和2A,支持波峰焊安装。
2. 电机与水泵系统
针对堵转、缺相等高风险情况,热保护器一般采用内埋式安装于线圈内部或绑扎在线圈外部。安的ST01系列在真空浸漆条件下(-0.08MPa)进漆率低至千分之三,满足绝缘工艺要求。这里是安的电子模仿客户工况所做的测试结果,不同设备,不同绝缘漆的测试结果会有不同。具体以客户实测为准
合作案例:国内多家风机、水泵制造商采用ST01系列热保护器,稳定通过整机高温可靠性测试。
3. 充电桩与便携式枪头
在AC充电枪中,热保护器广泛部署于枪头内线缆、接插端子及电源插头位置,监控关键接点温度变化,防止因接触不良导致发热。
推荐方案:ST06系列产品在10A电流下表现出良好热稳定性,可通过两次注塑工艺封装确保安全。
4. 半导体设备电伴热
在真空管道和气体传输系统中,加热带是维持系统温度的关键,但亦存在“升温失控”风险。安的电子的200℃级高温保护器安装在加热层附近,可有效切断主回路电流。
技术特点:动作温度高达200℃,配合双金属片机械断电结构,可靠性远高于NTC方案。
5. 光伏逆变器与光储充系统
热保护器被集成在储能逆变器、风扇驱动模块、储能柜中,与环境传感器和MCU系统协同工作,实现温度异常主动断电。
系统整合能力:安的产品支持PIN脚定制,可直接插入PCB板进行自动化波峰焊接,提升装配效率。
图:安的热保护器产品应用场景图(对应型号,参考文末的附录)
四、真实对比:技术实力+交付能力
图:产品实测对比(来源:安的电子研发报告)
通过定制PIN脚方案,安的电子帮助某LED驱动电源企业实现从手工装配到自动插装的转型,产线人力成本降低超过40%。
五、合作客户与市场验证
安的电子长期为国内外知名电源及控制系统企业提供热保护解决方案,合作客户包括:
* MEAN WELL明纬电源
* 创联电派
* 金威源
* 崧盛电源
六、面向未来:高温级、高集成、更智能
随着新能源汽车、智能储能、工业自动化对热管理需求不断升级,热保护器的发展方向也愈加明确:
* 开发300℃级别超高温型号,拓展极限工况适应能力;
* 推出支持PWM控制与温湿联动的热保护器,实现智能化温控系统;
* 推进与温湿度变送器、压力传感器的数据融合,构建主动式热防护网络。
七、结语
在高功率设备与精密电子系统日益依赖温控可靠性的今天,热保护器已不仅仅是一个被动的开关器件,而是保障整个系统热稳定性的关键防线。作为专注温控与热保护技术的品牌,安的电子将持续以更高标准、更强可靠性和更灵活的定制化服务,为客户设备保驾护航。
> 安的电子 —— 专注热安全,只为系统稳定一度。
附录:
图:安的热保护器产品型号和应用说明