CN112512140B - 一种降低带pwm控制器ptc发热器件噪音的方法 - Google Patents

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Abstract

一种降低带pwm控制器ptc发热器件噪音的方法，所述方法包括：降低ptc发热器件的ptc元件的正电阻温度系数α；通过降低ptc元件的正电阻温度系数α，从而降低ptc元件在靠近居里温度时的电致伸缩的应变；通过降低ptc元件在靠近居里温度时的电致伸缩的应变，从而降低带pwm控制器ptc发热器件噪音。本发明通过降低ptc发热器件的ptc元件的正电阻温度系数α，即使采用传统ptc发热器结构，也能有效降低噪音。

Description

一种降低带pwm控制器ptc发热器件噪音的方法
技术领域
本发明涉及ptc技术领域，具体涉及一种降低带pwm控制器ptc发热器件噪音的方法。
背景技术
ptc(正温度系数，positive temperature coefficient)发热器在低频脉冲电压作用下，产生规律性噪音，严重影响驾驶人员及乘客的舒适体验，因此，有必要研究如何降低带pwm控制器ptc发热器件的噪音，提高驾驶人员及乘客的舒适体验。
发明内容
鉴于现有技术中存在的技术缺陷和技术弊端，本发明实施例提供克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的一种降低带pwm控制器ptc发热器件噪音的方法，具体方案如下：
一种降低带pwm控制器ptc发热器件噪音的方法，所述方法包括：
降低ptc发热器件的ptc元件的正电阻温度系数α；
通过降低ptc元件的正电阻温度系数α，从而降低ptc元件在靠近居里温度时的电致伸缩的应变；
通过降低ptc元件在靠近居里温度时的电致伸缩的应变，从而降低带pwm控制器ptc发热器件噪音。
进一步地，所述正电阻温度系数α小于等于9。
进一步地，降低ptc发热器件的ptc元件的正电阻温度系数α具体为：
由于正电阻温度系数α与所述介电常数正相关，通过降低正电阻温度系数α，使ptc元件在靠近居里温度时的电致伸缩的应变，从而降低带pwm控制器ptc发热器件噪音。
进一步地，降低ptc发热器件的ptc元件的正电阻温度系数α具体为：
调整ptc元件配方中施主和受主的占比，使达到预设烧结阻值的高温保温温度或时间降低，从而降低ptc元件的正电阻温度系数α。
进一步地，降低ptc发热器件的ptc元件的正电阻温度系数α具体为：
调整烧结助剂引入量或Ca元素引入量，使达到预设烧结阻值的高温保温温度或时间降低，从而降低ptc元件的正电阻温度系数α。
本发明具有以下有益效果：
本发明提出的一种降低带pwm控制器ptc发热器件噪音的方法，通过降低ptc发热器件的ptc元件的正电阻温度系数α，从而降低ptc元件在靠近居里温度时的电致伸缩的应变，使ptc元件在带pwm控制器同等电压和占空比作用下发出噪音大大降低，从而降低ptc发热器件噪音。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种降低带pwm控制器ptc发热器件噪音的方法流程示意图；
图2为本发明实施例提供的ptc发热器的结构图；
图3为本发明实施例提供的样品一的主要参数示意图；
图4为本发明实施例提供的样品二的主要参数示意图；
图5为本发明实施例提供的样品一的噪音波形图；
图6为本发明实施例提供的样品二的噪音波形图。
图中：10、加热杆，20、ptc元件。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，作为本发明的第一实施例，提供一种降低带pwm控制器ptc发热器件噪音的方法，所述方法包括：
降低ptc发热器件的ptc元件20的正电阻温度系数α；
通过降低ptc元件20的正电阻温度系数α，从而降低ptc元件20在靠近居里温度时的电致伸缩的应变；
通过降低ptc元件20在靠近居里温度时的电致伸缩的应变，从而降低带pwm控制器ptc发热器件噪音。
其中，所述正电阻温度系数α小于等于9，所述ptc元件20为ptc陶瓷元件。
本发明提出的一种降低带pwm控制器ptc发热器件噪音的方法，通过降低ptc发热器件的ptc元件20的正电阻温度系数α，从而降低ptc元件20在靠近居里温度时的电致伸缩的应变，使ptc元件20在带pwm控制器同等电压和占空比作用下发出噪音大大降低，从而降低ptc发热器件噪音。
作为本发明的第二实施例，提供一种降低ptc发热器件的ptc元件20的正电阻温度系数α的方法，具体如下：
由于正电阻温度系数α与所述介电常数正相关，通过降低正电阻温度系数α，使ptc元件20在靠近居里温度时的电致伸缩的应变，从而降低带pwm控制器ptc发热器件噪音。
另外，增加ptc元件厚度也就降低正电阻温度系数α，增加ptc元件厚度，Cp(电容值)会降低，但加热器重量会影响电动汽车续航旅程，通过增加厚度的方式不推荐；增加ptc元件阻值，Cp会降低，但为了达到额定功率，单片阻值需要在一定的范围内。
作为本发明的第三实施例，还提供另一种降低ptc发热器件的ptc元件20的正电阻温度系数α的方法，具体如下：
调整ptc元件配方中施主和受主的占比，或者调整烧结助剂引入量或Ca元素引入量，使达到预设烧结阻值的高温保温温度或时间降低，从而降低ptc元件的正电阻温度系数α。
例如：配方一：
Ba0.760.Pb0.21Ca0.03Ti1.01O3+0.001Nb2O5+0.03Al2O3+0.02SiO2+0.0008MnO2+0.0006Y2O3；
其烧结温度为1290℃，高温保温时间为70min，随炉冷，ptc元件阻值为4-6k，此时正电阻温度系数为22％,18％,20％，居里温度Tc@2*rmin＝185℃；
通过将配方一调整为：
Ba0.760.Pb0.21Ca0.03Ti1.01O3+0.001Nb2O5+0.03Al2O3+0.02SiO2+0.0012MnO2+0.0006Y2O3；
由于配方中的受主占比增加，由0.0008MnO2调整为0.0012MnO2，为了达到相同阻值4-6k，此时需要调整烧结工艺，即烧结温度调整为1280，高温保温时间调整为30min，此时正电阻温度系数为6.5％，4.7％，5.2％，居里温度Tc@2*rmin＝181℃。
再例如：
将上述配方一调整为：
Ba0.760.Pb0.21Ca0.03Ti1.01O3+0.001Nb2O5+0.03Al2O3+0.02SiO2+0.0008MnO2+0.0008Y2O3
由于配方中的施主占比增加，由0.0006Y2O3调整为0.0008Y2O3，为了达到相同阻值4-6k，此时需要调整烧结工艺，即烧结温度调整为1290，高温保温调整为10min，此时温度系数为4.4％，6.0％，3.7％，居里温度Tc@2*rmin＝182℃。
由此可见，在基础配方不变化的条件下，通过适当增加施主，受主，或变化烧结助剂引入量或Ca元素引入量，为了达到相同烧结阻值，需要显著降低烧结温度和缩短保温时间，这些条件作用下，α系数会有明显的降低。
本发明，通过研究ptc芯片在pwm控制器作用下发生噪音的机理，得到噪音的产生是由于ptc元件20的电致伸缩效应，ptc元件20工作状态下当温度达到居里温度以后尽管铁电性能消失，低的电阻值仍然会存在，这是因为此时的体系中介电常数依旧比较大，BaTiO3的介电峰值达到104数量级，由于较高的介电常数ptc在居里温度附近电致伸缩的应变也比较可观，进一步地，通过研究发现，介电温谱(介电常数)随着ptc陶瓷α系数值的降低呈现平缓化，通过对比了相近居里温度，相同阻值档位，不同α系数的ptc芯片在带pwm控制器相同电压和占空比作用下发出噪音的情况，在静音室，记录噪音文件，并使用adobe audition对噪音文件进行分析比对，得出低α系数ptc元件20产生的噪音显著低于高α系数ptc元件20。
作为本发明的第四实施例，如图2所示，所述ptc发热器包括多个加热杆10、多个散热片、上壳体和下壳体；每个加热杆10中具有内置于所述加热杆10中的多个ptc元件20，并具有从所述加热杆10的一侧沿高度方向延伸并突出的端子，所述多个ptc元件20彼此分开以形成列和行并以单层布置，并且所述端子连接到外部电源；相邻两加热杆10之间设置有一个散热片，所述上壳体和下壳体沿高度方向分别结合到所述加热杆10和所述散热片的上部和下部。
其中，所述加热杆10数量大于等于2，多个加热杆10彼此交替地布置，每个加热杆10中的加热片数量相等；其中，为进一步降低由脉宽调制(PWM，pulse width modulation)控制产生的噪声，相邻的加热杆10中的ptc元件20的中心线设置为沿加热杆10高度方向彼此错开，使ptc元件20彼此重叠的区域最小化而降低由PWM控制产生的噪声。
为了验证本发明的效果，选用两种不同α系数的ptc元件20进行说明，具体如下：
1)选用α系数不同，居里温度接近的两个ptc元件，作为样品一和样品二，如图3-4，两种ptc元件20的居里温度均为Tc@2*rmin＝180℃左右，芯片尺寸24*18*2.4mm，印刷银锌电极、阻值均为2-6k区间，样品一的α系数分别为10/2523％,15/2523％0/2514％；样品二的α系数分别为10/255％,15/255％,0/254％；
2)使用传统的芯片组装方式进行阻值搭配与组装，例如按照2-3.5K：3.5-5K＝1:1进行组装，如图2；
3)组装加热片，散热片，pwm控制器在额定电压350VDC、占空比30％条件下，静音房中进行噪音测试，使用adobe audition对噪音文件进行分析比对，得到样品一噪音波形图和样品一噪音波形图，如图5-6所示；
从测试结果来看，通过降低α系数，按传统结构组装的ptc加热器噪音显著下降。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种降低带pwm控制器ptc发热器件噪音的方法，其特征在于，所述方法包括：
降低ptc发热器件的ptc元件的正电阻温度系数α；
通过降低ptc元件的正电阻温度系数α，从而降低ptc元件在靠近居里温度时的电致伸缩的应变；
通过降低ptc元件在靠近居里温度时的电致伸缩的应变，从而降低带pwm控制器ptc发热器件噪音；
其中，降低ptc发热器件的ptc元件的正电阻温度系数α具体为：
调整ptc元件配方中施主和受主的占比，使达到预设烧结阻值的高温保温温度或时间降低，从而降低ptc元件的正电阻温度系数α。
2.根据权利要求1所述的降低带pwm控制器ptc发热器件噪音的方法，其特征在于，所述正电阻温度系数α小于等于9。
3.根据权利要求1所述的降低带pwm控制器ptc发热器件噪音的方法，其特征在于：
由于正电阻温度系数α与介电常数正相关，通过降低正电阻温度系数α，使ptc元件在靠近居里温度时的电致伸缩的应变，从而降低带pwm控制器ptc发热器件噪音。
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