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一、概述
保險絲是借助可熔性金屬體內流過(guò)電流的焦耳熱使自身熔斷從而切斷電路來(lái)保護電路的。19世紀后半葉,保險絲隨著(zhù)以電燈為首的各種電氣設備的發(fā)明應運而生,此后,保險絲的結構形式基本沒(méi)有改變,并一直延續至今。
我們經(jīng)?吹降氖侵T如玻璃管式保險絲和汽車(chē)中的片型保險絲等。作為電子設備的保護元件,玻璃管式保險絲被長(cháng)期使用,但由于它的體積大、易破碎、無(wú)法實(shí)現自動(dòng)化安裝等缺點(diǎn),因此,業(yè)界對微型保險絲需求的呼聲越來(lái)越高。
傳統的保險絲一般是以保護電源輸入部分為主要目的。如今情況發(fā)生了一些變化,保險絲派生出了許多新的用途,如設備內部印制板和IC等的保護、輸入輸出電路的保護等,這也使微型保險絲的使用量逐年增加。目前,市售的微型保險絲從引線(xiàn)型到1005尺碼規格各種形狀型號多不勝數。
二、關(guān)于微型保險絲
1.規格
大多數微型保險絲都取得了美國國家安全規格的UL248-14認證,這種規格規定了下述這些內容:
、偻娙萘浚喊搭~定電流通電1小時(shí)不熔斷。
、跍囟壬仙喊搭~定電流通電時(shí)的溫度上升<75℃。
、廴蹟嘣囼灒涸谕ㄒ2倍額定電流情況下,1分鐘之內熔斷。
、軘嗦啡萘浚杭由项~定斷路容量時(shí),不會(huì )連續地產(chǎn)生飛弧或引燃。
2.形狀與結構
微型保險絲的形狀有引線(xiàn)型和片型之分,如果按保險絲元件的結構來(lái)分的話(huà),又可以分為線(xiàn)形和薄膜形。圖1為日本松尾電機公司生產(chǎn)的微型保險絲的外形和結構。表1所示為它們的特性和額定值。表中斷路特性一欄“24V/50A”的含義是:即使加在電路上的最大電壓為24V,并使電路短路時(shí)流過(guò)的最大電流為50A,保險絲仍然能夠確保使用上的安全。如果超過(guò)“24V/50A”,則有可能產(chǎn)生連續的飛弧而無(wú)法切斷電路,或者還會(huì )引起外殼破裂。
、貸AD型:3216,線(xiàn)形具有優(yōu)良的耐脈沖電流特性,適用于沖擊電流較大的電路中。
、贙AB型:2012/1608,薄膜形體積小、額定電流范圍寬,是便攜式電子設備中最理想的保險絲。
、跭AC型:1005,薄膜形超小型,具有優(yōu)良的耐脈沖電流特性。
三、使用方法
在實(shí)際使用場(chǎng)合,僅僅依據UL規格條款來(lái)選定保險絲是遠遠不夠的。
1.在選擇時(shí)必須考慮的幾個(gè)問(wèn)題
在了解了所使用電路的參數基礎上,按下面幾個(gè)方面來(lái)選定保險絲:常態(tài)電流、熔斷電流(希望使之熔斷的電流和時(shí)間)、開(kāi)路電壓、短路電流、沖擊電流(沒(méi)有被切斷的電流、時(shí)間和次數)、環(huán)境溫度。
、俪B(tài)電流:首先我們必須知道,在所使用的電路中流經(jīng)保險絲的常態(tài)電流大小。通常情況下我們要預先設定一個(gè)減額量,然后按下面的原則來(lái)進(jìn)行選擇:即常態(tài)電流必須小于額定電流與減額系數的乘積。
、谌蹟嚯娏鳎喊凑誙L規格的規定,保險絲應在額定電流2倍的情況下快速熔斷。但在大多數情況下,為了確?煽康厝蹟,我們推薦熔斷電流應大于額定電流的2.5倍。另外熔斷時(shí)間是重要的話(huà),還必須參考廠(chǎng)商提供的熔斷特性圖來(lái)作出判斷。
、坶_(kāi)路電壓:開(kāi)路電壓一般應選定為小于額定電壓。例如將額定電壓為DC24V的保險絲用于A(yíng)C100V的電路中時(shí),有可能引燃保險絲或使保險絲破裂。
、芏搪冯娏鳎何覀儼央娐范搪窌r(shí)流過(guò)的最大電流值稱(chēng)之為短路電流。對于各種保險絲來(lái)說(shuō),額定斷路容量是有規定的,我們在選擇保險絲時(shí)必須注意不要使短路電流超過(guò)額定斷路容量。如果選擇了斷路容量小的保險絲,則有可能使保險絲破裂或者引發(fā)火災。
、輿_擊電流:觀(guān)測沖擊電流的波形(脈沖電流波形),用I2t值(焦耳積分值)來(lái)計算它的能量。沖擊電流的大小和次數不同,對保險絲造成的影響也是不同的。沖擊電流的I2t值與單脈沖的熔斷I2t值之比決定了保險絲耐沖擊電流的次數。
2.具體的選擇方法
下面所列為參照圖2的波形和參數值來(lái)選定保險絲時(shí)的一個(gè)實(shí)例。
、俪B(tài)電流:對于常態(tài)電流為1.2A,使用減額系數為75%的保險絲時(shí),我們必須選擇額定電流大于1.2A÷0.75=1.6A的保險絲。
、谌蹟嚯娏鳎簽榱舜_保熔斷電流大于額定電流的2.5倍,我們必須選擇小于5A÷2.5=2A額定電流值的保險絲。綜合①與②兩點(diǎn),我們應該把1.6~2.0A保險絲作為選擇對象,從耐脈沖性能好這點(diǎn)出發(fā),應選定2.0A的較為有利。
、坶_(kāi)路電壓和短路電流:選擇額定電壓大于12V、短路斷路容量大于25A的保險絲,JAD型、KAB型和KAC型都符合使用條件。
、軟_擊電流:計算沖擊電流的I2t值(焦耳積分值)。沖擊電流為三角波時(shí)可以按下式計算:
1/3×102×0.001≈0.033A2s
通過(guò)廠(chǎng)商提供的焦耳積分值-時(shí)間特性圖,我們可以查閱到1ms時(shí)的I2t值,這是一個(gè)在單脈沖情況下熔斷的I2t值。對于 松尾電機公司生產(chǎn)的微型保險絲而言,1ms時(shí)的I2t值為:
JAD型2.0產(chǎn)品:0.23 A2s
KAB型2.0產(chǎn)品:0.06 A2s
由此可計算出同沖擊電流I2t值的比分別為:
JAD型:0.033/0.23≈14%
KAB型:0.033/0.06≈55%
根據廠(chǎng)商提供的I2t比值和耐脈沖次數數據可以查閱到耐脈沖的次數。對松尾電機公司生產(chǎn)的微型保險絲而言,I2t比值為14%時(shí)耐脈沖沖擊的次數大于10萬(wàn)次;而當I2t比值為55%時(shí)耐脈沖沖擊的次數不大于100次。
由此可見(jiàn),選用JAD型2A保險絲是最為理想的。
3.其他需要注意的問(wèn)題
在實(shí)際使用中,微型保險絲對安裝條件、耐化學(xué)性能、耐超聲波清洗性能等各方面有什么特殊的要求和問(wèn)題,必須事先通過(guò)廠(chǎng)商進(jìn)行確認。
微型保險絲同貼片電阻和貼片電容等普通的電子元器件不同,由于生產(chǎn)廠(chǎng)家的差異,其規格有較大的差別,另外實(shí)際安裝時(shí)對印制板的散熱和配線(xiàn)散熱都會(huì )帶來(lái)一定的影響,因此對微型保險絲的選定是否確當,最終還是應由產(chǎn)品的狀態(tài)來(lái)予以認定。 |
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