正確選擇合適的熔絲
發布時間:2009-08-25
中心議題:
因yin此ci,設she計ji者zhe不bu但dan要yao了le解jie各ge種zhong類lei型xing的de器qi件jian,精jing通tong這zhe些xie器qi件jian所suo具ju備bei的de不bu同tong功gong能neng,並bing且qie要yao能neng夠gou選xuan擇ze出chu最zui適shi合he於yu某mou個ge應ying用yong的de器qi件jian。選xuan擇ze合he適shi的de熔rong絲si要yao確que保bao不bu影ying響xiang正zheng常chang的de設she備bei功gong能neng,降jiang低di設she備bei失shi效xiao而er導dao致zhi的de昂ang貴gui維wei護hu開kai銷xiao。電dian路lu熔rong絲si能neng夠gou保bao護hu設she備bei的de安an全quan,更geng重zhong要yao的de是shi,保bao護hu用yong戶hu的de安an全quan。
設計者必須在設計的早期階段仔細考慮如何選擇合適的熔絲,並且要在整個設計過程中處理好這一問題。
電路工作條件
要想選擇合適的熔絲,我們首先必須搞清楚熔絲所供電和保護的電路的本質特征。必須定義好一些基本的工作參數,例如最大穩態電壓、電流值和環境溫度等。此外,我們還有必要掌握可能出現的浪湧電流的峰值以及持續時間/波形。
額定電流和環境溫度
與大多數電子元件一樣,熔絲也會隨溫度的變化而降低額定值。例如,原本在室溫下隻需使用1A大小延時熔絲的電路,在60℃下必須使用1.25A大小的熔絲,以保證電路能夠在較高溫度下正常工作(如圖1所示)。

圖1圖中的下降曲線是中等延時型(T)和快速響應型(F)熔絲的普通曲線
duiyumeizhongrongsiyaocankaozhizaoshangtigongdechanpinxiangxiquxianshuoming。zhidezhuyideshi,rongsibenshenyoudianzu,yincihuichanshengdianyajianghegonghao。shizhixingrongsixiangbitongyangedingzhidekuaisuxiangyingrongsitongchangjuyoujiaodidedianyajianghegonghao。
例如,一個額定電流為2A規格為5mm×20mm的延時型熔絲一般具有60mV的電壓降,但是快速響應型熔絲的電壓降達到了90mV。這是由於時滯型熔絲具有較厚的熔絲線直徑,從而導致在熔化熔絲時需要更高的I2t值(即功耗)。此外,這種熔絲是鍍錫的。這意味著在正常工作狀態下,快速響應型熔絲在斷開前將會被加熱到較高的溫度。
[page]
熔絲位置
熔絲在電路中的位置也是防止不必要熱量積聚的重要因素。熔絲周圍其他器件的類型及其與熔絲的靠近程度都會影響局部溫度。
較高的溫度會影響器件廠商的規定時間與電流特性之間的關係。注意,某些會直接使熔絲退熱的方法,例如增大焊料盤、散熱器、風扇等,都可能改變其原本的性能參數特性。
斷路容量
duanlurongliangshizhirongsikeyianquanrongduandezuidaguzhangdianliu。ruguozaiguzhangdianliuchaoguoduanlurongliangdeqingkuangxiashiyongrongsi,jiuhuiyinqidianluqihuohuozhegengjiduandebaozhahouguo。
例如,不能將一種斷路容量為35A的熔絲用於電源電流最壞超過35A的場合,但是對於故障電流不超過35A的場合卻能夠起到充分的電路保護作用。根據預定的參數,保險介質決定了可承受的斷路容量極限值。
根據一般經驗,在帶有感性負載的電路中(電感低於0.9pF)最好使用斷路容量較高的熔絲,而在隻有電阻/電容性負載的電路中一般使用低斷路容量的熔絲就足夠了。
設(she)備(bei)的(de)實(shi)際(ji)功(gong)率(lv)因(yin)數(shu)會(hui)影(ying)響(xiang)器(qi)件(jian)廠(chang)商(shang)標(biao)稱(cheng)的(de)額(e)定(ding)值(zhi)。某(mou)些(xie)廠(chang)商(shang)還(hai)另(ling)外(wai)提(ti)供(gong)了(le)不(bu)同(tong)功(gong)率(lv)因(yin)數(shu)下(xia)的(de)斷(duan)路(lu)容(rong)量(liang)額(e)定(ding)值(zhi),以(yi)進(jin)一(yi)步(bu)幫(bang)助(zhu)用(yong)戶(hu)構(gou)建(jian)合(he)適(shi)的(de)產(chan)品(pin)。
時間-電流特性
zaimouxieyingyongzhong,dangdianludadaomouyijixianshirongsijiuhuirongduan,zhezhongxuqiushihenrongyilijiede。liru,lingminbandaotidianlutongchangxuyaonenggouzaijiduanshijianneirongduandekuaisuxiangyingxingrongsi,erjuyoujiaodaqidongdianliudeshebeizexuyaocaiyongyanshixingrongsi,yifangzhibubiyaodetingjiwenti。
zailiangzhongleixingderongsidoukeyishiyongdeqingkuangxia,womenzuihaozaihuiguotoulaifenxiyixiahuanjingwendudeyingxiang,ranhouzaizuojueding。zhuyi,yanshixingrongsiyibanbikuaisuxiangyingxingrongsijuyoujiaodidedianyajiang,yinciyejuyoujiaodidegonghao。shiduguodianliuxia(1<2.5In)的熔斷時間也幾乎是這種情況(參見圖2)。在較大過電流下(1=10.0In),延時型熔絲比快速響應型熔絲具有更長的熔斷時間。

圖2在適度大小的過電流下快速響應型和延時型熔絲基本上具有相同的熔斷時間
計算熔斷能量
I2t是衡量熔絲熔斷所需能量的一個指標。熔絲熔斷所需的近似時間長度可以用器件廠商所給的I2t值除以預期故障電流的平方得到。
例如,對於I2t=4.5A2s的熔絲,預期故障電流是13A,那麼:
ttyp=I2t/I2=4.5A2s/(1.25A×10)2=28.8ms
反過來,如果已知預期故障電流並且確定了希望熔絲熔斷的時間,那麼就可以算出所需熔絲的I2t值。一旦得出I2t值,就很容易根據某種熔絲的性能指標判斷其是否能夠滿足用戶的需求。
備選產品類型
IEC標準涵蓋了各種設備所用微型熔絲的不同尺寸和封裝類型,包括5mm×20mm的筒型熔絲到1206SMD型。不同的端接頭包括抽頭式、通孔式和SMD式,器件包裝有散裝的或者帶盤式包裝的,通常用於芯片熔絲。
IEC標準和UL標準之間有一些獨特的差異,用戶在選擇熔絲時必須根據國內或國外市場考慮其是否兼容這兩種標準。雖然看起來似乎都是1A的熔絲,但是UL標準和IEC標準的熔絲可能無法互換使用。它們的時間電流特性是不同的,當工作在1A電流下時UL標準的熔絲可能熔斷,而按照IEC標準設計的熔絲卻根本不會在1A下熔斷,可能要選擇2A大小的熔絲。
進行最後的選擇
當確定熔絲的額定電壓和電流、斷路容量、時間-電流特性和I2t值,並且確定了所需的包裝類型之後,那麼我們就可以最終判斷候選的熔絲是否滿足設計要求。如果要將熔絲安裝在保險絲盒中,那麼還必須判斷保險絲盒與熔絲的功耗限製情況。
選擇合適的保險絲盒
有些熔絲需要安裝在保險絲盒內以便於更換。保險絲盒還具有其他一些重要的電氣特性:接觸電阻和最大的可容許熔絲功耗。
值zhi得de注zhu意yi的de是shi,保bao險xian絲si盒he與yu熔rong絲si一yi樣yang在zai較jiao高gao溫wen度du下xia會hui降jiang低di額e定ding值zhi。保bao險xian絲si盒he有you多duo種zhong可ke選xuan樣yang式shi,有you的de可ke以yi安an裝zhuang在zai設she備bei麵mian板ban上shang,其qi中zhong的de熔rong絲si需xu要yao用yong戶hu來lai更geng換huan,也ye有you夾jia片pian式shi或huo模mo塊kuai式shi,可ke以yi安an裝zhuang在zai機ji架jia上shang或huo設she備bei內nei部bu的dePCB上。
這兩種類型的保險絲盒都有快速連接接頭或者PCB接頭,PCB類型有通孔式或SMD連接式。PCB保(bao)險(xian)絲(si)盒(he)的(de)類(lei)型(xing)有(you)垂(chui)直(zhi)式(shi)或(huo)水(shui)平(ping)式(shi)安(an)裝(zhuang),便(bian)於(yu)用(yong)戶(hu)靈(ling)活(huo)設(she)計(ji)機(ji)殼(ke)。某(mou)些(xie)類(lei)型(xing)甚(shen)至(zhi)已(yi)經(jing)預(yu)裝(zhuang)好(hao)了(le)熔(rong)絲(si),從(cong)而(er)加(jia)快(kuai)係(xi)統(tong)裝(zhuang)配(pei)速(su)度(du),降(jiang)低(di)安(an)裝(zhuang)成(cheng)本(ben)。
- 熔絲電路工作條件
- 熔絲額定電流和環境溫度
- 熔絲時間-電流特性
- 熔絲也會隨溫度的變化而降低額定值
- 較高的環境溫度會影響器件廠商的規定時間與電流特性之間的關係
- 有感性負載的電路中(電感低於0.9pF)使用斷路容量較高的熔絲
因yin此ci,設she計ji者zhe不bu但dan要yao了le解jie各ge種zhong類lei型xing的de器qi件jian,精jing通tong這zhe些xie器qi件jian所suo具ju備bei的de不bu同tong功gong能neng,並bing且qie要yao能neng夠gou選xuan擇ze出chu最zui適shi合he於yu某mou個ge應ying用yong的de器qi件jian。選xuan擇ze合he適shi的de熔rong絲si要yao確que保bao不bu影ying響xiang正zheng常chang的de設she備bei功gong能neng,降jiang低di設she備bei失shi效xiao而er導dao致zhi的de昂ang貴gui維wei護hu開kai銷xiao。電dian路lu熔rong絲si能neng夠gou保bao護hu設she備bei的de安an全quan,更geng重zhong要yao的de是shi,保bao護hu用yong戶hu的de安an全quan。
設計者必須在設計的早期階段仔細考慮如何選擇合適的熔絲,並且要在整個設計過程中處理好這一問題。
電路工作條件
要想選擇合適的熔絲,我們首先必須搞清楚熔絲所供電和保護的電路的本質特征。必須定義好一些基本的工作參數,例如最大穩態電壓、電流值和環境溫度等。此外,我們還有必要掌握可能出現的浪湧電流的峰值以及持續時間/波形。
額定電流和環境溫度
與大多數電子元件一樣,熔絲也會隨溫度的變化而降低額定值。例如,原本在室溫下隻需使用1A大小延時熔絲的電路,在60℃下必須使用1.25A大小的熔絲,以保證電路能夠在較高溫度下正常工作(如圖1所示)。

圖1圖中的下降曲線是中等延時型(T)和快速響應型(F)熔絲的普通曲線
duiyumeizhongrongsiyaocankaozhizaoshangtigongdechanpinxiangxiquxianshuoming。zhidezhuyideshi,rongsibenshenyoudianzu,yincihuichanshengdianyajianghegonghao。shizhixingrongsixiangbitongyangedingzhidekuaisuxiangyingrongsitongchangjuyoujiaodidedianyajianghegonghao。
例如,一個額定電流為2A規格為5mm×20mm的延時型熔絲一般具有60mV的電壓降,但是快速響應型熔絲的電壓降達到了90mV。這是由於時滯型熔絲具有較厚的熔絲線直徑,從而導致在熔化熔絲時需要更高的I2t值(即功耗)。此外,這種熔絲是鍍錫的。這意味著在正常工作狀態下,快速響應型熔絲在斷開前將會被加熱到較高的溫度。
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熔絲位置
熔絲在電路中的位置也是防止不必要熱量積聚的重要因素。熔絲周圍其他器件的類型及其與熔絲的靠近程度都會影響局部溫度。
較高的溫度會影響器件廠商的規定時間與電流特性之間的關係。注意,某些會直接使熔絲退熱的方法,例如增大焊料盤、散熱器、風扇等,都可能改變其原本的性能參數特性。
斷路容量
duanlurongliangshizhirongsikeyianquanrongduandezuidaguzhangdianliu。ruguozaiguzhangdianliuchaoguoduanlurongliangdeqingkuangxiashiyongrongsi,jiuhuiyinqidianluqihuohuozhegengjiduandebaozhahouguo。
例如,不能將一種斷路容量為35A的熔絲用於電源電流最壞超過35A的場合,但是對於故障電流不超過35A的場合卻能夠起到充分的電路保護作用。根據預定的參數,保險介質決定了可承受的斷路容量極限值。
根據一般經驗,在帶有感性負載的電路中(電感低於0.9pF)最好使用斷路容量較高的熔絲,而在隻有電阻/電容性負載的電路中一般使用低斷路容量的熔絲就足夠了。
設(she)備(bei)的(de)實(shi)際(ji)功(gong)率(lv)因(yin)數(shu)會(hui)影(ying)響(xiang)器(qi)件(jian)廠(chang)商(shang)標(biao)稱(cheng)的(de)額(e)定(ding)值(zhi)。某(mou)些(xie)廠(chang)商(shang)還(hai)另(ling)外(wai)提(ti)供(gong)了(le)不(bu)同(tong)功(gong)率(lv)因(yin)數(shu)下(xia)的(de)斷(duan)路(lu)容(rong)量(liang)額(e)定(ding)值(zhi),以(yi)進(jin)一(yi)步(bu)幫(bang)助(zhu)用(yong)戶(hu)構(gou)建(jian)合(he)適(shi)的(de)產(chan)品(pin)。
時間-電流特性
zaimouxieyingyongzhong,dangdianludadaomouyijixianshirongsijiuhuirongduan,zhezhongxuqiushihenrongyilijiede。liru,lingminbandaotidianlutongchangxuyaonenggouzaijiduanshijianneirongduandekuaisuxiangyingxingrongsi,erjuyoujiaodaqidongdianliudeshebeizexuyaocaiyongyanshixingrongsi,yifangzhibubiyaodetingjiwenti。
zailiangzhongleixingderongsidoukeyishiyongdeqingkuangxia,womenzuihaozaihuiguotoulaifenxiyixiahuanjingwendudeyingxiang,ranhouzaizuojueding。zhuyi,yanshixingrongsiyibanbikuaisuxiangyingxingrongsijuyoujiaodidedianyajiang,yinciyejuyoujiaodidegonghao。shiduguodianliuxia(1<2.5In)的熔斷時間也幾乎是這種情況(參見圖2)。在較大過電流下(1=10.0In),延時型熔絲比快速響應型熔絲具有更長的熔斷時間。

圖2在適度大小的過電流下快速響應型和延時型熔絲基本上具有相同的熔斷時間
計算熔斷能量
I2t是衡量熔絲熔斷所需能量的一個指標。熔絲熔斷所需的近似時間長度可以用器件廠商所給的I2t值除以預期故障電流的平方得到。
例如,對於I2t=4.5A2s的熔絲,預期故障電流是13A,那麼:
ttyp=I2t/I2=4.5A2s/(1.25A×10)2=28.8ms
反過來,如果已知預期故障電流並且確定了希望熔絲熔斷的時間,那麼就可以算出所需熔絲的I2t值。一旦得出I2t值,就很容易根據某種熔絲的性能指標判斷其是否能夠滿足用戶的需求。
備選產品類型
IEC標準涵蓋了各種設備所用微型熔絲的不同尺寸和封裝類型,包括5mm×20mm的筒型熔絲到1206SMD型。不同的端接頭包括抽頭式、通孔式和SMD式,器件包裝有散裝的或者帶盤式包裝的,通常用於芯片熔絲。
IEC標準和UL標準之間有一些獨特的差異,用戶在選擇熔絲時必須根據國內或國外市場考慮其是否兼容這兩種標準。雖然看起來似乎都是1A的熔絲,但是UL標準和IEC標準的熔絲可能無法互換使用。它們的時間電流特性是不同的,當工作在1A電流下時UL標準的熔絲可能熔斷,而按照IEC標準設計的熔絲卻根本不會在1A下熔斷,可能要選擇2A大小的熔絲。
進行最後的選擇
當確定熔絲的額定電壓和電流、斷路容量、時間-電流特性和I2t值,並且確定了所需的包裝類型之後,那麼我們就可以最終判斷候選的熔絲是否滿足設計要求。如果要將熔絲安裝在保險絲盒中,那麼還必須判斷保險絲盒與熔絲的功耗限製情況。
選擇合適的保險絲盒
有些熔絲需要安裝在保險絲盒內以便於更換。保險絲盒還具有其他一些重要的電氣特性:接觸電阻和最大的可容許熔絲功耗。
值zhi得de注zhu意yi的de是shi,保bao險xian絲si盒he與yu熔rong絲si一yi樣yang在zai較jiao高gao溫wen度du下xia會hui降jiang低di額e定ding值zhi。保bao險xian絲si盒he有you多duo種zhong可ke選xuan樣yang式shi,有you的de可ke以yi安an裝zhuang在zai設she備bei麵mian板ban上shang,其qi中zhong的de熔rong絲si需xu要yao用yong戶hu來lai更geng換huan,也ye有you夾jia片pian式shi或huo模mo塊kuai式shi,可ke以yi安an裝zhuang在zai機ji架jia上shang或huo設she備bei內nei部bu的dePCB上。
這兩種類型的保險絲盒都有快速連接接頭或者PCB接頭,PCB類型有通孔式或SMD連接式。PCB保(bao)險(xian)絲(si)盒(he)的(de)類(lei)型(xing)有(you)垂(chui)直(zhi)式(shi)或(huo)水(shui)平(ping)式(shi)安(an)裝(zhuang),便(bian)於(yu)用(yong)戶(hu)靈(ling)活(huo)設(she)計(ji)機(ji)殼(ke)。某(mou)些(xie)類(lei)型(xing)甚(shen)至(zhi)已(yi)經(jing)預(yu)裝(zhuang)好(hao)了(le)熔(rong)絲(si),從(cong)而(er)加(jia)快(kuai)係(xi)統(tong)裝(zhuang)配(pei)速(su)度(du),降(jiang)低(di)安(an)裝(zhuang)成(cheng)本(ben)。
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