引言:如果在電路中某處發(fā)生短路等異常情況而導(dǎo)致過電流流過時,主電源的保險絲的確燒斷,則只需一根保險絲就足夠了。但是,如果電路有多個分支,當(dāng)電流容量小的末端發(fā)生異常時,在主電源部位可能檢測不到。這難免會造成局部發(fā)熱,從而導(dǎo)致冒煙、起火。因此在最近幾年,為了保證安全,在每個電路分支中插入表面貼裝型電流保險絲的例子越來越多。表面貼裝型的電流保險絲根據(jù)熔斷的保險絲元件,可以分成使用金屬膜和使用金屬線兩種類型。元件使用金屬膜的電流保險絲,其外形尺寸與矩形片式電阻器相同,因此可以與電阻器一起安裝在電路基板上。元件為金屬線制,以陶瓷為主體的元件,有些可以用于一次電路。必須根據(jù)所需的功能和特性選擇適合該電路的保險絲。當(dāng)前許多保險絲已經(jīng)通過了國家安全標(biāo)準(zhǔn),例如PSE和UL。
- €1. 電流保險絲的功率降額/溫度降額*
保險絲由于通過的電流和元件電阻所產(chǎn)生的焦耳熱而發(fā)生熔斷。假設(shè)電流為I(A),元件的電阻為R(Ω),時間為t(s),則產(chǎn)生的熱量Q(J)為:
這里的關(guān)鍵在于元件的電阻,元件使用金屬,金屬的電阻溫度系數(shù)為3000~6000×10-6/K,隨著溫度升高,電阻值也逐漸增大。也就是說,溫度升高后只需更短的時間或更小的電流,即可達(dá)到熔斷熱量。因此,如果使用溫度范圍高,在使用時需要根據(jù)減輕特性曲線( 圖11-1 )對額定電流進(jìn)行限制。 另外,根據(jù)脈沖、浪涌、沖擊電流等電流波形的能量選擇最適用的電流保險絲時,經(jīng)常會使用焦耳熱積分值(I2t)。
圖11-1:額定功率-環(huán)境溫度減輕曲線
圖11-2:降額曲線
- €2. 額定電流與熔斷電流*
額定電流表示穩(wěn)定施加時不發(fā)生熔斷的電流值。使用中如果超過額定電流,可能會發(fā)生在不希望熔斷時發(fā)生熔斷的情況。考慮到長期使用所造成的氧化、膨脹收縮等會使電阻值增大,有些元件的推薦使用電流為額定電流的約70%左右,這叫做穩(wěn)態(tài)降額。所用電路的穩(wěn)態(tài)電流可通過穩(wěn)態(tài)降額系數(shù)和溫度降額系數(shù),用下式求出:
電路穩(wěn)態(tài)電流≤額定電流值×穩(wěn)態(tài)降額系數(shù)×溫度降額系數(shù)
交流波形時,請使用峰值電流值作為穩(wěn)態(tài)電流,而非電流波形的實效值。
熔斷電流是指切斷電路的電流。為了迅速切斷電路內(nèi)發(fā)生異常的電流,需設(shè)置為額定電流值的2倍以上。如果熔斷時間在1秒以內(nèi),由貼裝焊盤尺寸、基板材質(zhì)等環(huán)境影響導(dǎo)致的熔斷偏差較小,但是如果在1秒以上,受到的環(huán)境影響會很大,因此需要通過實際電路,事先進(jìn)行確認(rèn)。
使用超過額定電壓會出現(xiàn)什么情況,額定電壓是指在保險絲熔斷后,即使施加在電極間也不通電的電壓。使用中如果超過額定電壓,會有熔斷時的電弧放電造成再次通電、保險絲元件遭到破壞的危險,因此需在額定電壓以下使用。
€3.如何選擇合適的保險絲
選擇保險絲的步驟有如下兩個(圖11-3和 圖11-4 ):
圖11-3:選型步驟1
圖11-4:選型步驟2
歸納為:
- 1. 確定電路的以下操作參數(shù)*
正常工作電流Ihold
最大電路電壓Vmax
最大中斷電流Imax
正常工作溫度(min℃/max℃)
2.選擇PPTC的因素
表面安裝裝置
徑向引線器件RLD
表面安裝裝置
徑向引線器件RLD
軸向引線裝置ALD
DISC設(shè)備
其他自定義形狀因子
3.確認(rèn)應(yīng)用中設(shè)備周圍的最高溫度和最低溫度在EVERFUSE@PTC的典型工作溫度范圍內(nèi),在大多數(shù)情況下,該溫度將在-40℃至85℃之間。
4.參考下面的溫度降額 表11-1 ,選擇最接近工作溫度的溫度值,求出對正常Ihold施加的倍數(shù),即可得到工作溫度下的Ihold。
比如:工作溫度=50℃,Ihold=1A
因此,Ihold(50℃)=Ihold×對應(yīng)于50℃的倍數(shù)=1×0.80=0.8A
表11-1:參考環(huán)境溫度和對應(yīng)升額/降額倍數(shù)表
請查看每個器件各自的數(shù)據(jù)表,了解熱降額效應(yīng)下的詳細(xì)Ihold。
5.將PPTC器件的Vmax和I與實際電路的Vmax和I進(jìn)行比較,確保電路的要求不超過器件額定值。
6.參考電氣特性表中的最大跳閘時間,以確定設(shè)備的跳閘時間是否適合在預(yù)期故障級別保護(hù)組件。
跳閘時間是PPTC器件在故障狀態(tài)發(fā)生時切換到高阻狀態(tài)所需的時間,確定EVERFUSE PPTC的跳閘時間對達(dá)到預(yù)期的保護(hù)效果至關(guān)重要,如果選擇的PPTC器件跳閘太快,可能會發(fā)生不希望的跳閘,如果設(shè)備跳閘過慢,被保護(hù)的組件可能在設(shè)備跳閘之前就被損壞并限制電流。
7. 驗證所選PPTC裝置在應(yīng)用中的性能和適用性。
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