小型保險(xiǎn)絲選型及重要案例研究

李剛　高琳

摘 要：本文就電路中使用的小型保險(xiǎn)絲選型參數(shù)進(jìn)行闡述，對(duì)參數(shù)選擇的要求提供建議，并對(duì)選型中的重要案例進(jìn)行了研究。

關(guān)鍵詞：小型保險(xiǎn)絲；選型

0 引言

保險(xiǎn)絲是電路中過電流保護(hù)的重要元件。在電路正常工作時(shí)，內(nèi)阻小，功耗小，在額定電流范圍內(nèi)保險(xiǎn)絲可以保證電路能穩(wěn)定工作。在電路工作異常、電流過大或短路時(shí)，保險(xiǎn)絲能將電路快速安全地?cái)嚅_，不致引起下游其他貴重元件或電器損壞。

1 小型保險(xiǎn)絲的參數(shù)

近些年來，隨著電子產(chǎn)品可靠性要求的不斷提高，保險(xiǎn)絲選型時(shí)會(huì)考慮到以下參數(shù)：

保險(xiǎn)絲的額定電流，額定電壓，冷電阻（電壓降），環(huán)境溫度，熔斷I-T特性，分?jǐn)嗄芰Γ琁2T值，認(rèn)證規(guī)范，封裝尺寸，壽命和可靠性，抗雷擊浪涌要求。

2 小型保險(xiǎn)絲選型與重要參數(shù)選擇的重要案例

保險(xiǎn)絲的額定工作電流In

正確選擇保險(xiǎn)絲的額定電流值，必須參照不同的安規(guī)標(biāo)準(zhǔn)考慮：Ir是電路工作電流，ka是保險(xiǎn)絲的折減率。

根據(jù)不同的標(biāo)準(zhǔn)選型如下：

UL標(biāo)準(zhǔn)的額定電流：InIr/Ka Ka=0.75

IEC標(biāo)準(zhǔn)的額定電流：InIr/Ka Ka=0.9

保險(xiǎn)絲的額定電壓Un

保險(xiǎn)絲的額定電壓是保險(xiǎn)絲斷開后能夠承受的最大電壓值。選型中有些誤區(qū)認(rèn)為，保險(xiǎn)絲熔斷與否只與電流有關(guān)，電壓可以不用考慮，是無關(guān)緊要的。正確選擇保險(xiǎn)絲的額定電壓應(yīng)大于或等于電路最高工作電壓。

保險(xiǎn)絲的冷電阻

在保護(hù)電路中要求保險(xiǎn)絲阻值越小越好，電阻的大小決定了正常工作時(shí)它的損耗功率，通常不作為產(chǎn)品驗(yàn)收的依據(jù)，不同的生產(chǎn)廠家，標(biāo)準(zhǔn)亦不相同。對(duì)于小規(guī)格保險(xiǎn)絲的電壓降對(duì)低壓電路的影響較大，在某些極端情況下，電阻太大可能導(dǎo)致無法輸出需要的工作電流。

保險(xiǎn)絲的工作環(huán)境溫度

周邊環(huán)境溫度會(huì)影響保險(xiǎn)絲的正常工作。環(huán)境溫度越高，保險(xiǎn)絲工作時(shí)產(chǎn)生的熱量越大，其熔斷加快。UL 標(biāo)準(zhǔn)和IEC標(biāo)準(zhǔn)下保險(xiǎn)絲的各項(xiàng)參數(shù)都是在環(huán)境溫度25℃ 時(shí)測試的。若周邊環(huán)境溫度較高，選用保險(xiǎn)絲時(shí)需考慮保險(xiǎn)絲的溫度折減率。

保險(xiǎn)絲的熔斷I-T特性

保險(xiǎn)絲的熔斷特性就是保險(xiǎn)絲在不同電流負(fù)載下的熔斷時(shí)間。根據(jù)熔斷特性不同，保險(xiǎn)絲分為快斷和慢斷等。快斷保險(xiǎn)絲常用在阻性電路中，保護(hù)一些對(duì)電流變動(dòng)特別敏感的元器件；慢斷保險(xiǎn)絲常用在感性或容性電路中，它能承受開關(guān)機(jī)時(shí)浪涌脈沖的沖擊，真正出現(xiàn)故障時(shí)又能快速地?cái)嚅_電路。

保險(xiǎn)絲的重要參數(shù)

保險(xiǎn)絲的I2T值—熔化熱能值

在實(shí)際應(yīng)用電路中，開關(guān)機(jī)時(shí)電路都會(huì)產(chǎn)生浪涌電流脈沖，因此在選擇保險(xiǎn)絲時(shí)，保險(xiǎn)絲的I2T值要大于電路浪涌產(chǎn)生的I2T值。保險(xiǎn)絲能夠承受多少次以上的浪涌沖擊，還必須考慮保險(xiǎn)絲的 I2T值與電路脈沖的關(guān)系。耐脈沖次數(shù)會(huì)降低保險(xiǎn)絲的I2T值。不同的廠家關(guān)于脈沖次數(shù)的折減不盡相同，可根據(jù)實(shí)際應(yīng)用進(jìn)行參考。

在實(shí)際應(yīng)用中，一些電源開發(fā)工程師經(jīng)常會(huì)忽略保險(xiǎn)絲的I2T值這一重要參數(shù)而造成生產(chǎn)損失。

案例：在某開關(guān)電源DC-DC電路設(shè)計(jì)中，預(yù)先選擇1206封裝1A/32V的保險(xiǎn)絲，I2T值是0.06A2s。結(jié)果成品老化測試時(shí)，保險(xiǎn)絲開路情況時(shí)有發(fā)生，初步推測此種情況就是保險(xiǎn)絲的I2T值接近該電源的開機(jī)浪涌值甚至偏小，在電路開關(guān)機(jī)瞬間失效。通過測試，實(shí)際電路的開機(jī)浪涌脈沖是10A/508uS，其I2T=10×10×0.000508=0.051A2s。幾乎接近保險(xiǎn)絲的I2T值，推測成立。后客戶選用貝特123-1.5A的保險(xiǎn)絲，I2T值是0.17 A2s，遠(yuǎn)高于電路產(chǎn)生的浪涌0.051 A2s，可以滿足使用要求，最終解決問題。

保險(xiǎn)絲的分?jǐn)嗄芰?/p>

分?jǐn)嗄芰κ潜ｋU(xiǎn)絲在額定電壓下能承受的最大故障電流，即保險(xiǎn)絲在額定電壓下能安全斷開的最大電流。當(dāng)設(shè)計(jì)電路中最大故障電流產(chǎn)生時(shí)，要求保險(xiǎn)絲能安全斷開電路，且不帶來任何破壞性。當(dāng)故障電流超過保險(xiǎn)絲的分?jǐn)嗄芰r(shí)，保險(xiǎn)絲可能會(huì)炸裂，起火，存在安全隱患。

例如：一電動(dòng)工具電源方案，輸入AC100-240V，100W輸出，使用者選用10A/250V，分?jǐn)嗄芰κ?00A。由于使用者在選用保險(xiǎn)絲時(shí)未檢測電路的故障電流，結(jié)果在電路做失效驗(yàn)證時(shí)，保險(xiǎn)絲燒融，外殼燒黑。后經(jīng)測試分析，電路失效時(shí)故障電流超過100A，接近200A。針對(duì)這種情況，客戶選用貝特524-10A的保險(xiǎn)絲，其分?jǐn)嗄芰蛇_(dá)到1500A，完全滿足使用條件。

保險(xiǎn)絲的安規(guī)認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)

保險(xiǎn)絲是一種安全元件，需通過安全機(jī)構(gòu)檢測，才可生產(chǎn)銷售。通常的認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)有UL和IEC。

保險(xiǎn)絲的壽命和可靠性

測試保險(xiǎn)絲壽命的方法：在直流電源條件下，IEC標(biāo)準(zhǔn)以1.20 In（UL標(biāo)準(zhǔn)0.8In）電流導(dǎo)通一小時(shí)，斷開15分鐘，連續(xù)100個(gè)周期，這期間不能有熔斷或其他異?，F(xiàn)象。其他可靠度測試，如恒溫恒濕，高/低溫測試，冷熱沖擊等?？煽慷葴y試每一項(xiàng)測試后需滿足：外觀，印字無損壞現(xiàn)象；電阻值變化率不能大于 10%；熔斷I-T特性測試需滿足規(guī)定要求。

保險(xiǎn)絲的抗雷擊浪涌要求

雖然在認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)里并不要求檢測保險(xiǎn)絲的抗雷擊浪涌測試，但是保險(xiǎn)絲是電源產(chǎn)品防雷擊電路的重要元件。IEC 61000-4-5（GB/T 17626.5：1999）對(duì)電源產(chǎn)品抗雷擊測試有明確要求。

電源產(chǎn)品抗雷擊測試無特殊要求一般1KV。根據(jù)產(chǎn)品使用環(huán)境不同，測試等級(jí)會(huì)有提高。三星和華為充電器抗雷擊要求都要達(dá)到2KV以上。因此保險(xiǎn)絲單品抗雷擊測試也要同步提高，貝特932系列抗雷擊最高可超6KV。

綜合以上描述，選用保險(xiǎn)絲時(shí)，根據(jù)設(shè)計(jì)需要選擇以上參數(shù)達(dá)到自己的設(shè)計(jì)要求。這樣就可杜絕保險(xiǎn)絲在產(chǎn)品使用過程中出現(xiàn)的安全隱患。只有符合以上參數(shù)要求的才是合格、安全、可靠的保險(xiǎn)絲。

參考文獻(xiàn)

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