如何選擇合適的保險絲

Resistor----保險絲

引言：如果在電路中某處發生短路等異常情況而導致過電流流過時，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，當電流容量小的末端發生異常時，在主電源部位可能檢測不到。這難免會造成局部發熱，從而導致冒煙、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。必須根據所需的功能和特性選擇適合該電路的保險絲。當前許多保險絲已經通過了國家安全標準，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生的焦耳熱而發生熔斷。假設電流為I(A)，元件的電阻為R(Ω)，時間為t(s)，則產生的熱量Q(J)為：

這里的關鍵在于元件的電阻，元件使用金屬，金屬的電阻溫度系數為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，即可達到熔斷熱量。因此，如果使用溫度范圍高，在使用時需要根據減輕特性曲線（圖11-1）對額定電流進行限制。 另外，根據脈沖、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，經常會使用焦耳熱積分值(I2t)。

圖11-1：額定功率-環境溫度減輕曲線

圖11-2：降額曲線

2.額定電流與熔斷電流

額定電流表示穩定施加時不發生熔斷的電流值。使用中如果超過額定電流，可能會發生在不希望熔斷時發生熔斷的情況（回看Resistor-9：正溫度特性電阻（PTC））?？紤]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，這叫做穩態降額。所用電路的穩態電流可通過穩態降額系數和溫度降額系數，用下式求出：

電路穩態電流≤額定電流值×穩態降額系數×溫度降額系數

交流波形時，請使用峰值電流值作為穩態電流，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發生異常的電流，需設置為額定電流值的2倍以上。如果熔斷時間在1秒以內，由貼裝焊盤尺寸、基板材質等環境影響導致的熔斷偏差較小，但是如果在1秒以上，受到的環境影響會很大，因此需要通過實際電路，事先進行確認。

使用超過額定電壓會出現什么情況，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

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設備

其他自定義形狀因子

3.確認應用中設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，在大多數情況下，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，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×對應于50℃的倍數=1×0.80=0.8A

表11-1：參考環境溫度和對應升額/降額倍數表

請查看每個器件各自的數據表，了解熱降額效應下的詳細Ihold。

5.將PPTC器件的Vmax和I與實際電路的Vmax和I進行比較，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，以確定設備的跳閘時間是否適合在預期故障級別保護組件。

跳閘時間是PPTC器件在故障狀態發生時切換到高阻狀態所需的時間，確定EVERFUSE PPTC的跳閘時間對達到預期的保護效果至關重要，如果選擇的PPTC器件跳閘太快，可能會發生不希望的跳閘，如果設備跳閘過慢，被保護的組件可能在設備跳閘之前就被損壞并限制電流。

7. 驗證所選PPTC裝置在應用中的性能和適用性。