如何选择保险丝?易熔链接与 Polyfuse?

电器工程 安全 保护 保险丝 多熔丝
2022-01-05 17:14:19

我意识到这是一个非常广泛的主题领域,但我需要知道如何选择保险丝来保护电路。

最近,一个朋友的一个便宜的 PSU 爆炸得非常壮观(两个初级 MOSFET 爆炸了 - 完全短路。)它声称 400W,但在 PCB 上说 235W(更多的电源)。尽管 235W 在 230Vac 时约为 1A,但它使用一个 5A 玻璃保险丝。为什么评价这么高?然而,保险丝在此期间被烧断,因此保险丝确实发挥了作用。插头保险丝没有熔断。

在我的 Super OSD 项目中,我试图保护一个最大使用 455mA 的电路。我使用的是 500mA 多保险丝。类似的建议是否适用于 polyfuses?我需要更大的 polyfuse 吗?

4个回答

保险丝是一个困难的课题。5A 保险丝可能在 7A 时保持完好,但在 6A 时熔断。这完全取决于当前模式的及时性。在玻璃圆柱形保险丝中有快速型(标记为“F”,实际上是德语单词“Flink”),即使短时间超过额定电流也会熔断,还有慢熔断器(标记为“ T”,来​​自德语单词“Trage”),可以承受短暂的浪涌。大多数电源将使用后者,因为它们会在开启时产生电流峰值。

像 PolyFuse 这样的自修复保险丝是 PTC 设备,如果它们因电流过高而发热,其电阻会上升到非常高的值,但它们绝不会成为真正的中断。当它们冷却下来时,它们将再次导通,并且电路可能会再次运行,前提是消除跳闸的原因。因为它必须对加热做出反应,所以 PolyFuse 会有一定的电阻,比玻璃保险丝要大得多。PolyFuse 的大小不仅取决于其电流额定值,还决定了它的反应速度。应该清楚的是,0805 零件的反应速度比 20 毫米直径的圆盘要快。

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图表将显示 PTC 保险丝与金属线保险丝的不同之处:

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如果有过流,电阻会上升,将电流(1/10 秒)迅速降低到值的 1/10,之后电流仍然会减小,但速度会慢得多,并且始终有电流存在;您不会完全中断。这适用于小型 0603 尺寸 SMT 版本。像 600R 这样的径向版本的反应要慢得多(需要10 秒才能达到电流的 1/10),因此很明显 PolyFuse 并不能真正防止短路:当电流降低到安全时水平几个组件可能会被炒。

您选择哪种保险丝应取决于您要保护的内容。如果由于组件缺陷导致电流过大,您不想要自我修复设备,您希望在修复之前停止产品工作。(在这个答案中,我解释了为什么这种类型的保险丝不应该是用户可更换的。)对于电源保险丝,您不要选择 PTC。OTOH,如果高电流峰值在您的产品中是正常的,但您不想为应对它而增加组件的尺寸,PTC 可能会有所帮助。

保险丝的额定电流通常是最大正常工作电流的两倍或更多。这是出于三个原因。首先,保险丝旨在防止发生灾难性事件,通常是短路。在大多数情况下,真正的短路会消耗预期工作电流的许多倍。其次,你想要一些利润。您不希望保险丝跳闸只是因为设备处于其预期电流一段时间,并且由于部件公差、线路电压或其他原因,该电流可能有点高。第三,即使在正常操作中,许多设备也会有暂时的高电流瞬变。例如,电动机需要大量电流才能启动,老式的 LEB(发光灯泡)在达到工作温度之前可以在几毫秒内吸收几倍于其额定电流的电流,

一些保险丝是“慢熔断”的,专门设计用于在一段时间内将电流超过其额定值。这适用于正常瞬变时间可能超过几毫秒或 10 毫秒的设备。

至于多熔断器,请仔细检查数据表,看看在您的预期电流下的电阻是多少。您可能不喜欢 500mA 多熔丝在 455mA 时的压降。还要想想你真正想要保护的东西。如果您的设备出现故障并消耗 750mA 电流,您真的需要关闭保险丝吗?东西已经坏了,所以保险丝大部分时间都不能保护电路。通常是为了防止东西着火并烧毁某人的房子。我不知道你的设备是什么,但如果 750mA 的电流不会显着加热它,那么你可能不需要把保险丝设置得这么紧。如果您期望 455mA,我的第一个膝跳反应是从 1A 保险丝开始,但我不知道您设备的详细信息。

Poly 保险丝中应该有三个电流:

  • 当前保持
  • 当前行程
  • 当前最大值

我见过的大多数间距都比您允许的要宽得多。例如,如果您的电路最大拉电流为 455mA,那么您的当前行程应该略高于该值,但您的电流保持应该可以处理。

查看具有 400 mA 保持电流的 PTC,它的跳闸电流为 800 mA,最大电流为 40A。如果你设计得太近,你会在正常使用过程中绊倒。

如果 455mA 是您的电路可以处理的绝对最大值,但它通常在 200mA 下运行,那么 500mA 左右跳闸的保险丝可能会起作用。如果您的正常操作接近 455mA,您可能需要让它在跳闸前处理更多电流而不会损坏。

大多数熔断器,尤其是多熔断器,除了着火之外,通常不应该用来保护电路免受损坏,除非那些能够承受远高于它们通常处理的电流的电流。通常,当保险丝爆裂时,本来应该切换电流的东西都会被破坏,而保险丝将是电路中最后一个仍然能够中断电流的东西。比生火要好,但仍然不是很好。

如果需要保护电路免受损坏,通常最好在初级开关元件中使用限流和热回退的组合。请注意,单独的电流限制通常仅在低压应用中就足够了,而单独的热回退仅在已知限制电流的情况下才足够(我见过声称具有“热过载保护”的电机驱动芯片亮起当由 20A 电源供电并连接到完全短路时,就像道路火炬一样热到足以熔断其下方的电源和接地层)。此外,即使存在限流和热回退机制,如果自发短路故障(例如来自 ESD)可能导致火灾,仍应使用保险丝。除了防止火灾之外,保险丝通常没有什么用处,