中心議題：

• 熔斷器的工作原理
  
• 熔斷器的主要參數
  
• 熔斷器選用時須考慮的主要參數
  
• 重要參數的計算方法
  
• 根據熔化熱能I2t 選擇熔斷器電流型號匹配指導
  

解決方案：

• 環境溫度應在規定工作溫度範圍之內
  ，當超過環境溫度25℃時，應參照溫度折減曲線降級使用
  
• 熔斷器所在電路中的最高電壓不應超過熔斷器的額定電壓
  
• 額定電流：通過熔斷器的工作電流不應超過額定電流的75％
  
• 短路截流能力：熔斷器所在的電路中可能出現的最大短路電流不應超過熔斷器的短路截流能力
  
• 熔斷特性：熔斷器在出現需要切斷的過載電流時的熔斷速度應滿足應用上的要求
  
• 熔斷器的I2t應大於浪湧電流的I2t
  

熔斷器的工作原理
當電流通過導體時，因導體存在一定的電阻，所以導體將會發熱且發熱量遵循著Q=I2Rt，其中Q是發熱量，I是通過導體的電流，R是導體的電阻
，t是電流通過導體的時間。當製作熔斷器的材料及其形狀確定，其電阻R就相對確定了（若不考慮電阻溫度係數），當(dang)通(tong)電(dian)流(liu)後(hou)就(jiu)會(hui)發(fa)熱(re)，隨(sui)時(shi)間(jian)增(zeng)加(jia)其(qi)發(fa)熱(re)量(liang)亦(yi)增(zeng)加(jia)，如(ru)果(guo)產(chan)生(sheng)的(de)熱(re)量(liang)超(chao)過(guo)散(san)發(fa)的(de)熱(re)量(liang)

，熔(rong)斷(duan)器(qi)的(de)溫(wen)度(du)就(jiu)會(hui)增(zeng)加(jia)，當(dang)溫(wen)度(du)升(sheng)到(dao)熔(rong)斷(duan)器(qi)的(de)熔(rong)絲(si)熔(rong)點(dian)時(shi)熔(rong)斷(duan)器(qi)就(jiu)發(fa)生(sheng)熔(rong)斷(duan)亦(yi)即(ji)斷(duan)開(kai)電(dian)路(lu)起(qi)到(dao)保(bao)護(hu)作(zuo)用(yong)。

熔斷器的主要參數

• 工作溫度： 指熔斷器周圍的溫度，AEM熔斷器的工作溫度範圍為-55℃到+125℃。
• 尺 寸： 片式熔斷器通常采用EIA/EIAJ規定的標準尺寸：1206
  ，0603，0402。
• 額定電壓： 熔斷器在切斷過載電流過程中所能承受的最高電壓。
• 額定電流： 熔斷器所能承載的工作電流
  ，目前AEM熔斷器可提供的額定電流範圍由0.25A到8A不等。
• 額定分斷能力： 又稱短路截流能力，額定電壓下能安全切斷的最大故障電流。
• 熔斷特性： 在給定過載電流情況下的熔斷速度。
• 熔化熱能： I2t指熔斷器熔斷所需要的能量。

熔斷器選用時須考慮的主要參數

• 1. 工作溫度：熔斷器工作時的環境溫度應在規定的工作溫度範圍之內，當環境溫度超過25℃時
  ，應參照溫度折減曲線降級使用。
• 2. 額定電壓：熔斷器所在電路中的最高電壓不應超過熔斷器的額定電壓。
• 3. 額定電流：通過熔斷器的工作電流不應超過額定電流的75％。
• 4. 短路截流能力：熔斷器所在的電路中可能出現的最大短路電流不應超過熔斷器的短路截流能力。
• 5. 熔斷特性：熔斷器在出現需要切斷的過載電流時的熔斷速度應滿足應用上的要求。
• 6. I2t：熔斷器的I2t應大於浪湧電流的I2t 。

重要參數的計算方法
1. 溫度折減率： 當熔斷器工作的環境溫度高於25℃時必須考慮溫度的影響，在選擇熔斷器額定值時可依據：額定電流=工作電流/0.75/溫度折減率。 例如：如果工作溫度為65℃，從AEM溫度折減曲線可查出折減係數為90%,如果工作電流為4A,則我們應該選用的熔斷器額定值為：4/0.75/90%=5.9A或6A。

AEM熔斷器溫度折減曲線如圖一所示：

 

2. 幾種典型波形的I2t計算方法：
1）方波：


2）正弦波：



3）三角波：



4）衰減波：



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根據熔化熱能I2t 選擇熔斷器電流型號匹配指導
I2t通常用於衡量一個熔斷器熔斷時所需要的能量，其中I為過載電流，t為熔斷時間。

I2t並bing非fei一yi個ge常chang數shu
，原yuan因yin是shi一yi個ge熔rong斷duan器qi的de熔rong斷duan時shi間jian並bing非fei單dan由you生sheng產chan的de熱re量liang決jue定ding。散san熱re的de速su度du及ji熔rong斷duan器qi的de熱re容rong特te性xing，均jun會hui影ying響xiang熔rong斷duan時shi間jian。熔rong斷duan器qi的de能neng量liang平ping衡heng關guan係xi可ke用yong下xia麵mian的de簡jian化hua公gong式shi來lai表biao達da：



其中m為熔斷器的質量，Cp為比熱或熱容係數
，T為溫度，t為時間，為升溫速率，I2R為電轉化為熱能的速率。這隻是一個簡化的式子，因為熔斷器並非由單一的材料組成，而且材料的物性亦是溫度的函數。

當產生熱量的速率等於散熱速率時
，=0，即溫度T不隨時間而變
，熔斷器的溫度達到平衡。

熔斷器的散熱，主要由三種傳熱機理組成，即傳導
、對(dui)流(liu)和(he)輻(fu)射(she)。這(zhe)三(san)種(zhong)傳(chuan)熱(re)方(fang)式(shi)，其(qi)傳(chuan)熱(re)速(su)率(lv)均(jun)與(yu)熔(rong)斷(duan)器(qi)及(ji)外(wai)界(jie)環(huan)境(jing)的(de)溫(wen)度(du)差(cha)有(you)關(guan)。當(dang)溫(wen)度(du)差(cha)越(yue)大(da)時(shi)，傳(chuan)熱(re)的(de)速(su)率(lv)亦(yi)越(yue)大(da)。傳(chuan)導(dao)傳(chuan)熱(re)主(zhu)要(yao)是(shi)通(tong)過(guo)熔(rong)斷(duan)器(qi)的(de)本(ben)體(ti)材(cai)料(liao)，將(jiang)電(dian)熱(re)從(cong)熔(rong)斷(duan)器(qi)的(de)導(dao)電(dian)部(bu)分(fen)傳(chuan)到(dao)周(zhou)邊(bian)，包(bao)括(kuo)通(tong)過(guo)端(duan)頭(tou)傳(chuan)到(dao)線(xian)路(lu)板(ban)及(ji)由(you)外(wai)表(biao)麵(mian)傳(chuan)到(dao)周(zhou)圍(wei)的(de)空(kong)氣(qi)中(zhong)。對(dui)流(liu)傳(chuan)熱(re)是(shi)由(you)周(zhou)圍(wei)空(kong)氣(qi)的(de)流(liu)動(dong)產(chan)生(sheng)
，對(dui)流(liu)傳(chuan)熱(re)有(you)兩(liang)種(zhong)方(fang)式(shi)：一為自然對流，即由於熔斷器表麵的空氣被熔斷器加熱而產生密度的變化所造成
；lingyiweiqiangzhiduiliu
，jiyoudianziqijianneipaifengshanqiangzhikongqideliudongzaocheng。fusheshiyourongduanqibiaomianchanshengderefushezaocheng
，qisulvqujueyurongduanqibiaomianwenduyuhuanjingwendusicifangzhichaherongduanqibiaomianjisanrekongjiandeheidu。

當熔斷器產生熱量的速度大於散熱速度時，>0，jiwendusuishijianershangsheng。ruguosanresulvbunengyinweibenshenwendudeshangshengershengdaodengyureliangchanshengdesulvshi，rongduanqidaodianbufendewendujianghuiyizhishangsheng，zhizhidadaodaodianjinshuderonghuawendu
，erjiangdaodiantirongduan
，erdadaoguoliubaohudemude。

在zai電dian子zi電dian路lu中zhong，時shi常chang會hui用yong到dao電dian容rong和he電dian感gan。電dian容rong和he電dian感gan均jun會hui在zai電dian流liu變bian化hua時shi吸xi收shou或huo放fang出chu能neng量liang，這zhe就jiu會hui造zao成cheng瞬shun間jian的de大da浪lang湧yong電dian流liu。這zhe些xie浪lang湧yong電dian流liu通tong常chang在zai電dian路lu開kai和he關guan時shi較jiao大da，有you時shi浪lang湧yong電dian流liu會hui是shi穩wen態tai電dian流liu的de數shu倍bei，甚shen至zhi是shi十shi數shu倍bei。電dian路lu設she計ji師shi在zai選xuan用yong熔rong斷duan器qi時shi，要yao考kao慮lv熔rong斷duan器qi承cheng受shou浪lang湧yong電dian流liu的de能neng力li。

I2t的數據或圖表，可用於估算熔斷器熔斷所需的能量


，和熔斷器承受浪湧電流的能力。

由於I2t不是一個常數
，有些廠家提供I2t相對於電流或熔斷時間的變化曲線供用戶參考。從實驗數據及曲線中我們可以看到
，表麵貼裝片式熔斷器的I2t隻有在電流達到額定電流的1500%才會趨於穩定。有些廠家提供熔斷時間為0.001秒時的I2t供用戶參考。但是我們要注意到0.001秒時的I2t與0.0005秒時的I2t是不同的。隻有在浪湧電流的脈衝時間與參考的熔斷I2t的時間接近時
，I2t才有參考意義。如果我們將前麵熔斷器能量平衡的公式對時間作一個積分
，我們可以得到：


隻有在m， Cp，R，I及散熱速率均與溫度及時間無關時，我們才可以得到I2t的常數關係，

即：

或
但實際上物性數據m（質量），Cp（熱容），R（電阻）均是溫度的函數，而散熱速率更因溫度的升高而升高
，所以將I2t作(zuo)為(wei)一(yi)個(ge)常(chang)數(shu)來(lai)考(kao)慮(lv)

，隻(zhi)是(shi)非(fei)常(chang)粗(cu)略(lve)的(de)一(yi)種(zhong)近(jin)似(si)。隻(zhi)有(you)在(zai)熔(rong)斷(duan)時(shi)間(jian)非(fei)常(chang)短(duan)，而(er)散(san)熱(re)和(he)導(dao)體(ti)周(zhou)邊(bian)材(cai)數(shu)的(de)吸(xi)熱(re)都(dou)可(ke)以(yi)忽(hu)略(lve)不(bu)計(ji)時(shi)，這(zhe)種(zhong)近(jin)似(si)才(cai)有(you)意(yi)義(yi)。


一些測試的數據表明

，當過載電流達到額定電流的1500%時，I2t接近於一個常數。
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下麵我們通過兩個例子來說明如何根據浪湧電流的I2t來選用能夠承受該浪湧電流的熔斷器。

例1:下圖為一個用戶所提供的浪湧電流曲線：



我們可以根據I和t的數據算出I2t與t的數據，並將這些數據標在I2t相對於t的熔斷器特性圖上。



上圖下麵兩條熔斷器的I2t曲線均在局部低於電流浪湧脈衝的I2t。這說明這兩個熔斷器的熔斷能量
，均低於浪湧電流脈衝的能量。這兩個熔斷器不適用於這一電路。

第三條熔斷器的I2t曲線在電流浪湧脈衝I2t曲線之上。這一熔斷器有可能用於這一電路。我們在這裏之所以說“有可能”，是因為我們還要考慮其他使用條件。這些條件包括：

• (1)要有多大的I2t安全係數才能保證滿足由於電路元件參數的散布（包括熔斷器自身）
  ，和多次脈衝造成的熔斷器降級（derating)的要求
  ；
• (2)由於使用溫度高於環境溫度而作的降級使用；
• (3)電流最高電壓和最大要求分斷能力需要小於所選用的熔斷器的最高使用電壓和最大分斷能力；
• (4)在電流出現短路故障時
  ，熔斷器的反應時間是否足夠快。

第(2)、(3)點前麵已經討論，在此不作重複。第(4)getiaojiandefenxifangfayubenwenkanglangyongdianliudefenxishiyiyangde。butongzhichuzhishitiaojianxiangfan。kanglangyongdianliushiyaoqiurongduanqibuduan，erduanlubaohuzeyaoqiurongduanqiyaoduandezugoukuai。

在這裏，我們重點分析第(1)點。實際選用的熔斷器的I^{2}t_{F}值
，即相應於電流浪湧I2tmax最大值處的熔斷器的I2t值
， 應該滿足：


為熔斷器參數散布的安全係數，一般為25%-45%。為考慮電路參數分布的安全係數。可以通過實測多個電路浪湧電流的分布來取得。如未取得實測參數或在作電路設計的初步估算時，可選用25%-45%。為浪湧脈衝使熔斷器老化所需加入的安全係數。這一係數與熔斷器的設計及材料
、脈衝的條件及次數有關。有的廠家建議，在脈衝使用次數為100,000 次時，熔斷器的使用I2t要降級到標稱I2t的22%來使用，即應為(1/22%-1) =354%。這(zhe)種(zhong)大(da)幅(fu)度(du)的(de)降(jiang)級(ji)使(shi)用(yong)，與(yu)熔(rong)斷(duan)器(qi)的(de)設(she)計(ji)和(he)使(shi)用(yong)材(cai)料(liao)有(you)關(guan)係(xi)。這(zhe)類(lei)熔(rong)斷(duan)器(qi)采(cai)用(yong)有(you)機(ji)複(fu)合(he)材(cai)料(liao)作(zuo)為(wei)基(ji)板(ban)，其(qi)散(san)熱(re)較(jiao)慢(man)
，故(gu)在(zai)使(shi)用(yong)脈(mai)衝(chong)降(jiang)級(ji)曲(qu)線(xian)時(shi)，要(yao)保(bao)證(zheng)脈(mai)衝(chong)之(zhi)間(jian)要(yao)有(you)10秒時間來讓熔斷器散熱。這類熔斷器采用銅膜來做熔斷絲，其優點在於有較低的電阻及較低的成本，但銅的熔點是1083℃。這(zhe)遠(yuan)高(gao)於(yu)有(you)機(ji)複(fu)合(he)基(ji)材(cai)的(de)耐(nai)受(shou)溫(wen)度(du)。為(wei)了(le)降(jiang)低(di)熔(rong)斷(duan)絲(si)的(de)熔(rong)化(hua)溫(wen)度(du)，在(zai)銅(tong)的(de)熔(rong)斷(duan)絲(si)上(shang)加(jia)了(le)一(yi)些(xie)焊(han)錫(xi)。在(zai)電(dian)流(liu)通(tong)過(guo)銅(tong)的(de)熔(rong)斷(duan)絲(si)時(shi)，溫(wen)度(du)會(hui)上(shang)升(sheng)，當(dang)溫(wen)度(du)升(sheng)至(zhi)焊(han)錫(xi)的(de)熔(rong)點(dian)時(shi)
，焊(han)錫(xi)會(hui)與(yu)銅(tong)形(xing)成(cheng)低(di)熔(rong)點(dian)合(he)金(jin)，而(er)使(shi)銅(tong)熔(rong)斷(duan)絲(si)在(zai)較(jiao)低(di)的(de)溫(wen)度(du)下(xia)熔(rong)化(hua)。這(zhe)一(yi)方(fang)法(fa)有(you)效(xiao)地(di)降(jiang)低(di)了(le)熔(rong)斷(duan)絲(si)的(de)熔(rong)化(hua)溫(wen)度(du)，但(dan)亦(yi)使(shi)熔(rong)斷(duan)器(qi)更(geng)容(rong)易(yi)老(lao)化(hua)。當(dang)熔(rong)斷(duan)器(qi)在(zai)承(cheng)受(shou)反(fan)複(fu)的(de)脈(mai)衝(chong)時(shi)，溫(wen)升(sheng)會(hui)加(jia)速(su)焊(han)錫(xi)擴(kuo)散(san)到(dao)銅(tong)的(de)熔(rong)斷(duan)絲(si)中(zhong)，使(shi)銅(tong)的(de)熔(rong)點(dian)逐(zhu)步(bu)降(jiang)低(di)，而(er)最(zui)終(zhong)有(you)可(ke)能(neng)在(zai)較(jiao)低(di)的(de)電(dian)流(liu)下(xia)即(ji)熔(rong)斷(duan)。一(yi)些(xie)測(ce)試(shi)結(jie)果(guo)證(zheng)明(ming)了(le)這(zhe)一(yi)現(xian)象(xiang)的(de)存(cun)在(zai)。

AEM熔斷器具有良好的抗脈衝老化性能，測試數據表明，AEM熔斷器在多次脈衝後不會出現明顯的老化現象，因此我們建議客戶選用100%-200%作為100,000次使用的
，而無需將定為354%。

例2:當有一脈衝波形如下圖時,可以用疊加法計算出熔化能量數值: I2t=(242x120+1/2x44.42x80)*10^-6=0.15(A2s)計算出熔化熱能後即可按照上述方法選取相應的fuse型號。