应用PTC电阻精确控温的实验研究

程文龙 宋嘉梁 吴万范

（中国科学技术大学热科学和能源工程系，合肥 230027）

1 引言

热控分系统是保障星上仪器设备在良好温度环境内工作、维持卫星正常运行的重要组成部分。随着航天技术的不断发展，某些星载有效载荷对其工作温度控制精度、温度稳定度提出了更高的要求［1-3］。因此，对精确温度控制技术进行研究具有重要的意义。

卫星温度控制采用被动热控与主动热控相结合的方式。被动热控制技术是一种开环控制，在控制过程中被控对象的温度无反馈作用［4］。近年来，随着航天器对温度控制精度的要求越来越高，利用电加热的主动热控技术在航天器热控中日渐重要。但是，目前采用普通电阻材料作为热源的主动热控系统，即使采用先进、复杂的控制算法，有时也很难达到所需要的控温精度［5-7］。

正温度系数（Positive Temperature Coefficient，PTC）电阻是一种具有正温度系数的热敏半导体材料，材料的电阻值在一定的范围内保持基本不变或仅有较小变化，而当温度达到某个特定温度时，材料的电阻值随着温度的升高发生突变，在一个很小的温度范围（通常为几摄氏度到十几摄氏度）内迅速增大到原来的103～105倍，此特定温度被称为居里温度。如果主动热控系统利用PTC 电阻代替普通电阻，当电压一定时，一旦被控温度超过居里温度，则其加热功率随着温度的升高急剧降低，就可以将其温度控制在一个略高于其居里温度的水平。根据被加热仪器设备的特点，选择具有特定温度-电阻特性的PTC电阻及其物理尺寸，从而有可能实现自适应、高精度温度控制的目的［8-9］；……