如何正确使用保险丝.

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1、* 1* 1 如何正确使用保险丝 AEM科技(苏州)有限公司 郑索平 2009年11月12日 什么样的保险丝才是好的保险丝 选择保险丝的十大要素 大家关注的若干问题 附件：实际案例 什么样的保险丝 才是好的保险丝? 一.该断的时侯要断 选择恰当熔断特性的保 险丝品种和恰当的额定 电流规格才能满足保险 丝的保护功能。 保险丝的保护功能决定 了保险丝在需要的时侯 必须动作。 二.不该断的时侯不能断 选择有恰当熔化热能值 的保险丝品种规格和放 大足够并合理的安全余 量才能满足保险丝的承 载功能（耐脉冲能力） 。 保险丝的承载能力保证 了保险丝在绝大部分时 间里的正常工作。 三.任何时刻必须保证安全

2、选择具有足够分断能力和额定电压的，并 获得必要的应用地区的安全认证的保险丝 品种，才能满足保险丝的安全功能。 保险丝的安全功能确保了保险丝在任何条 件下的绝对安全。 选择保险丝的十大要素 选择保险丝的十大要素 - 额定电流； - 额定电压； - 小环境温度； - 电压降 / 冷电阻； - 熔断特性: 过载能力， 时间 / 电流特性； - 分断能力； - 熔化热能值； - 耐久性（寿命）； - 结构特征： 外形 / 尺寸， 安装形式； - 安全认证。 1. 额定电流-In l额定电流是公称额定电流, 通常就是: 电路能够长期工作的最大电流值,不是动作电流。 l正确选择保险丝的额定电流值, 必须作

3、如下考虑: -UL规格保险丝过载能力弱，额定电流 In = Ir/Of 这儿 Ir是电路工作电流,Of =0.75是保险丝的电流折减率 例如电路工作电流Ir=1.5A时, 应选择 1.5/0.75=2A 的保险丝 -IEC规格保险丝过载能力强, 不需折减, 即: Ir = In l如果特殊的额定电流不是通用数值, 应选最邻近的较高值。 错误的选泽：把希望保险丝熔断的电流值作为额定电流值 直接把电路的稳定工作电流作为额定电流值 2. 额定电压-Un l额定电压是指它的公称额定电压, 通常就是： 保险丝断开后能够承受的最大电压值。 l保险丝通电时两端所承受电压大大小于其额定电压，因此 额定电压基本

4、上无关紧要。 正确选择保险丝额定电压应该等于或大于电路电压 例如: 250V的保险丝可以用于 125V或更低电压的电路 l关于保险丝的额定电压应考虑: 低电压电路发生故障过流 时，有可能熔断不彻底 认识的误区：保险丝的额定电压必须跟电路电压一致！ 3. 小环境温度 l不管 UL还是 IEC规格, 保险丝各项指 标都是在25 0C环境 的数据 l如小环境工作温度较高，则要考虑温 度折减（见右图）。 l例: 选用快熔断保险丝在 90 0C小环境 下和 1.5A 电流下工作, 参阅右图, 其温度折减率 (Tf) 是 95%. 若选用 IEC规格保险丝: In = In/ Tf = 1.5/0.95

5、= 1,58 推荐 1.6 A 或 2 A 的保险丝 若选用UL 规格保险丝 : In = In/Of*Tf = 1.5/0.75*0.95 = 2.1 要选 2.5 A 的保险丝 曲线 A: 传统的慢熔断保险丝 曲线 B: 特快熔断, 快熔断和螺旋式绕制的保险丝 曲线 C: 可恢复 PTC 4. 电压降/冷电阻-Ud/R l一般情况下，保险丝的电阻值与它的额定电流值成反比。 l在保护电路中要求保险丝阻值越小越好，这样它的损耗功 率就小；因此在保险丝技术参数中规定了最大电压降值或 冷电阻值，但不作为产品验收依据。 l电压降：通以直流额定电流，保险丝热平衡后所得读数。 冷电阻：小于10%额定电流

6、下测得的读数 保险丝的电压降和冷电阻可以互相换算。 l小规格保险丝电压降对低压电路的影响较大，务必注意！ 极端低电压情况下由于保险丝电阻太大会无法输出需要的 工作电流。 5. 熔断特性 l熔断特性也称保险丝的时间/电流特性、I-T特性或安秒特性, 保险丝最主要的电性能指标，熔断特性用曲线和表来表示 l熔断特性曲线标明了不同电流负载跟相应熔断时间的函数 关系，供设人员选用时的参考（见下左图）； l熔断特性表标明了若干测试电流负载下熔断的时间范围。 供验收人员测试判断的依据（见下右图） l保险丝需要有一定的过载能力： UL规范保险丝的最大不熔断电流是110%In； IEC规范保险丝的最大不熔断电流

7、是150%In或120%In l保险丝也要求在超过限量的过载电流时能及时地烧断： UL规范保险丝的最小熔断电流在130%In 左右； IEC规范保险丝的最小熔断电流在180%In 左右 5. 熔断特性（续） l不同类型电路需要使用不同熔断特性的保险丝 -阻性电路或保护敏感器件-快熔断 -容性和感性电路或有较大脉冲电路-慢熔断 % of Ampere Rating Opening Time at 25C Min.Max. 100%4hours 200%1sec.120sec. 300%0.1sec.3sec. 800%0.002sec.0.05sec. 6.分断能力 l分断能力也称为最大分断能力

8、或遮断电流,单位是安培。 l保险丝最主要的安全指标。它表明了保险丝在额定电压下 能安全切断的最大电流。当流经保险丝的电流相当大以至 短路的时侯，仍要求保险丝能安全分断电路，不带来任何 不安全现象: 破碎、燃烧、喷溅、爆炸，或引起周围人身 或其他零件的破坏等。 l分断能力取决于保险丝的结构和材质, 一般来说低分断能 力管状保险丝大部份都是玻璃的, 高分断能力通常用陶瓷 壳体, 其中许多还填充有纯净细颗粒状石英材料 l选用原则: 保险丝所在电路中可能出现的最大短路电流不 应超过保险丝的额定分断能力（瞬间脉冲电流除外） 7. 熔化热能I2t 熔化热能值(I2t)是指熔体熔断时的能量值, 表示了保险丝

9、能 够承受浪涌的能力，其中 I为过载电流，t为熔断时间 保险丝熔断所需的能量-If2t，浪涌脉冲所释放的能量-Ir2t 当Ir2t If2t时保险丝被熔断， If2t快熔断保险丝的I2t, l阻性电路（没有或很少浪涌）-快熔断保险丝 保护IC等敏感贵重器件的电路中-快熔断保险丝； l容性或感性电路（开关机时有浪涌）-慢熔断保险丝 电源部分-慢熔断保险丝； 相同特性和额定电流的保险丝能够直接替 换吗 l“时间-电流特性曲线”和“时间-能量特性曲线”才能反 映保险丝性能 l保险丝标准的数据范围是相当宽的，不同品牌保险丝 存在一定差异， l实际性能和特性曲线还存在一定的差异 保险丝的分断能力在实际应

10、用中有什么意 义？ l保险丝的分断能力跟它的电气性能没有直接关系 l只要电路中的过电流不超过保险丝的分断能力，就能 够保证安全地切断电流，不发生任何不安全的现象 l分断能力、额定电压和安全认证是保险丝的安全指标 额定电流、熔断特性和熔化热能是保险丝的性能指标 哪些因素会影响保险丝的性能 l不恰当的选型 l自身内阻初始内阻和老化后内阻变化都会导致保险丝 熔断变快 l连接连接部位接触电阻增大同样使熔断变快 l散热条件： -环境温度和通风情况 -连接导线/PC板走线的截面积和长度 -焊盘尺寸/夹具表面积 内电阻对电流 敏感度 动作速度老化速度漏电流安全性 一次性 保险丝 小高快慢无强 可恢复 保险丝

11、 大低慢快有弱 一次性保险丝和可恢复保险丝的异同 可恢复保险丝是正温度系数的热敏电阻，通过PTC 材料的电阻值对温度的正相关及在居里点时的突变 而起到电路保护作用的，原理跟保险丝完全不同 重要器件或电源保护一次性保险丝 反复脉冲过电流保护可恢复保险丝 保险电阻能起到保险丝的作用吗 l电阻具有类似保险丝的功能 l保险丝的保护功能、承载功能和安全功能 ，保 险电阻不完全具备 l保险电阻的熔断特性和熔化热能等性能指标不 精确，只能保证短路分断 l保险电阻不属于安全元件 附：实际案例 Invertor应用已知条件 应用要求: Inverter 熔断器尺寸：1206 应用电压：12V DC 应用电流：4

12、30mA 环境温度：50 脉冲电流波形如图 23.1A9.51s + 10A7.77s 需要承受100000次 电流折减和温度折减 保险丝电流折减系数:Of=0.75 50时的温度折减系数:Tf=0.94 (从前面第11页温度折减曲线中可查到) l初选保险丝额定电流: In=0.43/0.75/0.94=0.61A, 我们需要选用额定电流为0.75A或以上的熔断器 额定电压和分断能力 AEM提供的所有系列的0.75A及以上保险丝的额定电压 都大于15V,均超过了项目要求的12VDC, 所以额定电 压没有问题 Inverter的浪涌电流峰值23.1A,小于AEM片式保险丝 的额定分断能力50A,

13、 分断时的安全性不会有问题, ( 如果浪涌峰值大于50A,则需要从功率角度来考虑) 种类及熔断特性 指定要1206尺寸的片式表面贴装保险丝,AEM片式保险 丝都已获得UL认可,得到权威第三方的认证,能够保证 运行的安全 由于该电路中有很大脉冲电流,峰值23.1A超过正常工 作电流450mA许多倍,又是应用于电源部分的保护,所以 我们需要选用SB或HI系列的熔断器,最理想的还是选SB 系列. 耐脉冲能力 l根据已知应用的脉冲波形计算浪涌电流的能量值 Ir2t = (23.12*0.00000951+102*0.00000777) / 2= 0.0027A2s l需要承受100000次以上脉冲,必

14、须选择熔断器的 If2t = 0.0027/30% = 0.009 A2s l通过目录中 I-t 曲线和 I2t-t 曲线可以查出1206SB系列产品 在承受23.1A脉冲时的If2t数值: I-t曲线查到1206SB-1A在23.1A时熔断时间略小于0.0001s, I2t-t 曲线查到1206SB-1A的 If2t 约为0.04 A2s 已经超过上述计算所需的0.009 A2s, 能够满足设计要求. (产品目录上的Nominal I2t=0.11仅供粗略参考) l因此1206SB-1A能够为该案例所选用. l如果选用1206HI系列的熔断器的计算方法: l利用前面计算结果:必须选择熔断器的

15、If2t = 0.009 A2s l通过目录中 I-t 曲线和 I2t-t 曲线可以查到1206HI系列产 品在承受23.1A脉冲时的If2t值: I-t曲线查到 1206HI-1A在23.1A时熔断时间约为 0.0006s, I2t-t 曲线查到 1206HI-1A的 If2t 超过0.03 A2s 已经超过上述计算所需的0.009 A2s, 也能满足设计要求. (产品目录上的Nominal I2t=0.11也仅供粗略参考) l1206HI-1A熔断器是该案的又一选择方案. 耐脉冲能力 耐脉冲能力 l如果选用1206FA系列的熔断器的计算方法: l利用前面计算结果:必须选择熔断器的If2t = 0.009 A2s l通过目录中 I-t 曲线和 I2t-t 曲线可以查到1206FA系列 产品在承受23.1A脉冲时的If2t值: 1206FA-1A: 23.1A时熔断时间0.00001, If2t0.009 1206FA-1.