保險管(Fuse)的選型及應用

2021-10-03 00:02:29 字數 1531 閱讀 4524

在電源電路設計中,常用保險管實現過流保護。

保險管屬於電源保護器件,正常工作時,其在電路中只是起到連線作用,基於其自身極小的電阻,將部分電能轉換為熱能以實現對電流的監測,只要通過保險管的電流小於額定值,則轉換後的熱能可以通過輻射或者傳導的方式散發出去,而當電流超過保險管的額定值後,熱能無法全部得到散發,剩餘的熱能將積累於保險管上,累積一定時間後,保險管被熔斷。

額定電流(rated current)是保險管正常工作所能承受的最大電流。在選型時,保險管的額定電流既不能選得過大,也不能過小。保險管的額定電流太大,將無法起到電源保護的作用;額定電流太小,將影響電路的正常工作。

在環境溫度為25℃時,推薦對保險管的額定電流**降額到75%**使用,在設計中,首先要計算電路滿負載執行時的最大電流imax,然後根據降額值,選擇保險管的額定電流為imax*75%.

需注意,保險管器件資料上提供的額定電流值是基於環境溫度為室溫(25℃)的條件獲得的,隨著環境溫度的公升高,額定電流將減小,因此需要相應地增大額定電流地降額值,該降額量應根據保險管器件資料上提供地額定電流-環境溫度曲線圖而定,以某保險管為例,環境溫度25℃時,額定電流等於器件資料地定義值,而在環境溫度達到65℃時,額定電流僅為器件資料定義值地80%,若該保險管工作環境溫度為65℃,則保險管地額定電流應降額到60%使用。

保險管地額定電壓是指保險管熔斷瞬間所能承受的最大電壓,一般要求額定電壓不小於電源電壓即可,根據iec標準,無需降額,而根據ul標準,需降額到80%使用,出於成本地考慮,無需對額定電壓過度降額。

根據保險管器件資料上提供的直流電阻引數r,可計算出保險管功耗p=i

2i^2

i2max*r, 如果功耗過大,在設計中需要考慮散熱問題。

保險管器件資料上提供了額定電流條件下的壓降值δ

\delta

δv,若晶元要求電源電壓為v,則保險管的輸入端電壓應達到v+δ

\delta

δv。對於保險管而言,i

2i^2

i2t引數的重要性等同於額定電流引數。該引數定義了保險管熔斷所需的熱能。

在選型中,該引數有以下幾項作用:

作用一

判斷電源執行中某些正常的電流脈衝是否可以熔斷保險管。

作用二

判斷電源波動時,非正常電流脈衝是否足以熔斷保險管。

根據i

2i^2

i2t引數的大小,保險管分為快熔斷和慢熔斷兩種。工作電流超過保險管額定電流時快熔斷保險管能在幾十毫秒之內迅速熔斷,一般應用於正常工作時電流較為恆定,且對電流脈衝非常敏感的場合。

而慢熔斷保險管則需要等待數秒才能熔斷,一般應用於正常工作時經常出現較大電流脈衝的場合(如感性,容性較大的電源電路)。為提高保險管壽命,建議保險管的i

2i^2

i2t引數應達到電源正常工作中所可能遇到最大電流脈衝i

2i^2

i2t的3~5倍。

需要特別注意的是,在熱拔插單板的設計中,若緩啟電路後接有大容量電容,則緩啟電路前的保險管的i

2i^2

i2t引數需要得到充分的降額。

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