关于PTC薄膜高效冷却装置的技术探讨

关于PTC薄膜高效冷却装置的技术探讨

苏苗从

浙江从恩塑业有限公司，浙江从恩塑业有限公司

摘要：随着科技的发展，PTC（正温度系数）薄膜作为一种先进的热管理材料，在各种应用中越来越受到关注。其独特的正温度系数特性，使得PTC薄膜在冷却装置中具有广泛的应用前景。传统PTC薄膜高效冷却装置大都是使用水冷来对PTC薄膜进行冷却，但是PTC薄膜不易穿过冷却装置的底部，从而每次对PTC薄膜安装到冷却装置较为费时费力。于是设计了一种便于安装的PTC薄膜高效冷却装置，本文从多角度介绍了这种装置。

关键词：PTC薄膜；便于安装；高效冷却

1前言

PTC是指正温度系数热敏电阻，简称PTC热敏电阻，PTC热敏电阻是一种典型具有温度敏感性的半导体电阻，在临界温度以下时，电阻系数低，电流稳定，可提高初期发热能量，PTC薄膜即PTC发热膜，在PTC发热膜生产过程中需要使用到冷却装置，从而提高PTC薄膜的生产效率，现有的PTC薄膜高效冷却装置基本满足人们需求，但是仍然存在一些问题。

传统的PTC薄膜高效冷却装置大都是使用水冷来对PTC薄膜进行冷却，但是PTC薄膜不易穿过冷却装置的底部，从而每次对PTC 薄膜安装到冷却装置较为费时费力，大大降低了该装置的实用性，因此亟须一种便于安装的PTC薄膜高效冷却装置来解决上述问题。

2PTC简单介绍

1、PTC薄膜的定义

PTC泛指正温度系数很大的半导体材料或元器件。通常我们提到的PTC是指正温度系数热敏电阻，简称PTC热敏电阻。PTC热敏电阻是一种典型具有温度敏感性的半导体电阻。 PTC薄膜是一种新型的电子陶瓷材料，它具有正温度系数特性，即在温度升高时，电阻率会增大，从而抑制电流的通过，降低发热。这种特性使得PTC薄膜成为一种理想的温度敏感元件，广泛应用于过流保护、温度控制、加热等领域。

2、PTC薄膜高效冷却装置的工作原理

PTC薄膜高效冷却装置的基本原理是利用PTC薄膜的电阻随温度变化的特性，实现对电子设备的主动散热。当电子设备运行时，产生的热量使PTC薄膜的电阻增大，从而限制电流的通过，减少热量的产生。同时，PTC薄膜的高热导率可以将已产生的热量迅速传递到散热器上，通过散热器将热量散发到空气中。

3、PTC的工作特点

常温下阻抗特别低、体积小，可广泛应用于各种电路和电器的过流保护，并可分线安装，最大限度地保护每一条线路的安全使用，弥补了过去集中保护电路的缺陷，与传统使用的保险丝、陶瓷PTC材料、金属片等过流保护器件相比，该器件特点如下：1、对过载电流反应迅速，性能稳定可靠；2、耐冲击力强，使用寿命长；3、无极性，交直流都可用；4、可自动恢复；5、最大工作电流可达数十安培；6、体积小，可根据客户需要，加工生产各种不同形状、规格的产品；7、使用广泛，可用于微电机、机动车电路、音响设备、通讯设备、仪器仪表、电池组件、工业控制系统、计算机外围设备等。

4、PTC的应用

KT系列过电流保护用高分子PTC热敏电阻器，光片、TD、带状D/DL、引线包封、引线不包封型、圆环、表面贴装型等系列产品。其中热敏电阻的年生产量超过300，000，000只，该系列产品具有阻值稳定、安全性高、可自动恢复、耐强电流特性好、恢复时间短及体积小、易安装等优点。产品根据不同的额定工作电压、工作电流及安装方式等共分为十几大类，广泛用于电脑、通讯、消费性电子、汽车、通路、数字内容、电源、小家电等6C产业领域中的电路保护。如应用在通信行业，应用在电池行业，应用在加热器方面，应用在地暖方面。

3PTC薄膜高效冷却装置的设计与优化

为了实现PTC薄膜的高效冷却，需要对其冷却装置进行精心设计和优化。这包括以下几个方面：

1、散热结构设计：合理的散热结构能够有效地将热量从PTC薄膜传导到冷却装置中，并通过自然对流或强制对流等方式将热量散发出去。这需要综合考虑散热面积、散热通道和散热翅片等因素。

2、材料选择：选择导热性能良好的材料来制造散热器、散热通道和翅片等部件，能够提高散热效率。例如，金属材料如铜和铝具有优良的导热性能，是常见的散热材料选择。

3、风扇与通风设计：在强制对流散热方案中，风扇的选择和通风设计对于散热效果至关重要。合理选择风扇的风量、风压以及噪音水平，并设计合理的通风路径和风道，能够进一步提高散热效率。

4、控制系统的优化：对于PTC薄膜冷却装置，控制系统的作用至关重要。通过精确控制PTC薄膜的工作状态和温度，可以确保设备在各种工况下都能保持稳定高效的散热性能。这需要对控制算法进行优化，以实现快速响应和精确控制。

5、可靠性设计：在高温、高湿等恶劣环境下，冷却装置的可靠性至关重要。因此，对于关键部件如PTC薄膜、散热器和风扇等，需要进行严格的可靠性测试和寿命评估，以确保设备的长期稳定运行。

4未来市场发展空间

近年来，随着高速数据传输、消费类电子产品用锂电池、新能源的储能电池和汽车动力电池市场的迅猛发展，PTC 行业市场容量增长加速。受益于以下几个推动因素，未来 PTC 市场有望获得持续稳定增长。

1、电子线路的复杂化和元器件的密集化以及对安全性、可靠性要求的不断提升，全球电路保护市场呈现出上升的趋势。

2、技术不断突破，PTC 抢占一次性保险丝等其他竞争性产品的市场份额。目前市场上的过流保护产品主要有一次性保险丝、双金属电路断路器、陶瓷PTC 热敏电阻及高分子 PTC 热敏电阻，上述产品基于各自的不同特点而应用于不同的领域。但近年来高分子 PTC 热敏电阻产品由于在技术上的不断突破，不断抢占了其他产品所处应用领域的市场份额或不断开拓新的应用领域，尤其在低电阻需求领域如手机电池保护领域相对一次性保险丝具有明显的竞争优势。

3、技术创新、消费升级等推动下游应用领域的持续快速增长，如国家重点鼓励发展的 4G 网络将推动 PTC 在通信领域特别是移动通信领域的广泛应用。

5PTC行业存在的壁垒

1、品牌壁垒

PPTC 产品属于电路保护类产品，其主要作用是保护电子电路中的元器件在受到过流情况下不受损坏。倘若应用于相关元器件的 PPTC 产品在可靠性、稳定性等方面出现问题，将很可能导致相关产品发生故障，从而造成不必要损失和麻烦，因此客户在采购 PPTC 产品时，一般优先考虑具有一定品牌知名度的供应商。

2、技术壁垒

PTC 产品的技术含量较高，生产厂商必须具备较高的生产技术、工艺能力以及研发和管理水平，才能有效保障其产品具有较高的一致性及性能可靠性。新进入企业自主开发相关产品需要经过多年的努力和积累，很难在短时间内掌握成熟、稳定的核心技术，因此 PTC 行业对新进入者具有较高的技术壁垒。

3、资质壁垒

在电子元器件行业，国际大型企业通常对供应商的资质审定至少在一年，审定过程中将对供应商的生产流程、质量管理、工作环境及经营状况等各个方面提出严格要求，一般需要多次审核、整改后方能通过资质认定，再通过相当一段时间的小批量供货测试后才能正式成为其供应商。因此，严格的供应商资质认证对新进入者形成了较高的市场进入壁垒。

6技术方案

PTC薄膜高效冷却装置，包括冷却装置主体1，冷却装置主体1前后两端的右侧固定连接有第一安装架2，两组第一安装架2的上下两端皆转动连接有第一辊轮3，且冷却装置主体1内部的右端转动连接有第二辊轮4，冷却装置主体1内部下端的左右两端分别转动连接有第四辊轮6和第三辊轮5，且冷却装置主体1前后两端的左侧固定连接有第二安装架7，两组第二安装架7的上端转动连接有第五辊轮8，且冷却装置主体1的中部设置有安装机构，安装机构包括第一滑911、连接杆912、安装块913、第二滑槽914、第三滑槽915、滑块 916、第一插杆917、第一弹簧918和夹板919，且冷却装置主体1 的前后两端皆开设有第一滑槽911，第一滑槽911内卡合有连接杆 912，且连接杆912的下端固定连接有安装块913。

冷却装置主体1 的前后两端皆开设有与安装块913相互配合的第二滑槽914，且第二滑槽914的左右两端皆开设有第三滑槽915，第三滑槽915内卡合有滑块916，且滑块916的上表面固定连接有第一插杆917，第一插杆 917的上端贯穿安装块913的上端并延伸至安装块913的外部，且安装块913的上端开设有与第一插杆917相互配合的圆孔，第一插杆 917的中部套设有第一弹簧918，且第一弹簧918的一端与滑块916 的上表面固定连接，第一弹簧918的另一端与第三滑槽915的上端内壁固定连接，且第一插杆917的上端固定连接有夹板919。

7相对优势

1、冷却装置主体左侧表面的前后两端皆固定连接有第三安装架，前端第三安装架的左端转动连接有第一转动块，且第一转动块的前端固定连接有转盘，与第二转动块之间设置有缠绕杆，其作用为可以对冷却后的PTC薄膜整理成卷，方便存储，大大提高了该装置的实用性。

2、连接杆呈倒“凵”字设计，其作用为将两组安装块进行连接，通过移动连接杆可以使得两组安装块同步移动，且安装块呈“工”字形设计，其作用为安装块可以在第二滑槽内滑动也不会脱离。

3、安装块的上表面和夹板的下表面皆黏合有橡胶垫，且橡胶垫的表面设置有防滑纹，其作用为既能保护PTC薄膜不会受到损害，也能有效地防止PTC薄膜在被安装块和夹板进行夹持时脱落出来，大大提高了该装置的实用性。

结语

随着科技的不断发展，PTC薄膜高效冷却装置的应用前景将更加广阔。未来，我们期望通过不断优化PTC薄膜的制备工艺和冷却装置的设计，进一步提高冷却效率和使用寿命，满足更多领域的需求。同时，探索与其他新型热管理材料的结合使用，以期在更广泛的领域发挥PTC薄膜高效冷却装置的优势。

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