电源电路中的保护神保险丝

在很多电子设备中，都离不开保险丝（FUSE）。自从十九世纪九十年代爱迪生发明了把细导线封闭在台灯座里的第一个插塞式保险丝之后，保险丝的种类越来越多，应用越来越广。这里介绍一些保险丝参数、选择及应用常识，别看保险丝结构不复杂但是起到最基本的保护作用。

保险丝的各项额定值及其性能指标是根据实验室条件及验收规范测定的。国际上有多家权威的测试和鉴定机构，如美国的保险商实验公司的UL认证，加拿大标准协会的CSA认证、日本国际与贸易工业部的MTTI认证和国际电气技术委员会的ICE认证。

保险丝的选择涉及下列因素：

1.         正常工作电流。

2.         施加在保险丝上的外加电压。

3.         要求保险丝断开的不正常电流。

4.         允许不正常电流存在的最短和最长时间。

5.         保险丝的环境温度。

6.         脉冲、冲击电流、浪涌电流、启动电流和电路瞬变值。

7.         是否有超出保险丝规范的特殊要求。

8.         安装结构的尺寸限制。

9.         要求的认证机构。

10.     保险丝座件：保险丝夹、安装盒、面板安装等。

下面把保险丝选型中常见的参数和术语作一些说明。

正常工作电流：在25℃条件下运行，保险丝的电流额定值通常要减少25%以避免有害熔断。大多数传统的保险丝其采用的材料具有较低的熔化温度。因此，该种保险丝对环境温度的变化比较敏感。例如一个电流额定值为10A的保险丝通常不能在25℃环境温度下大于7.5A的电流运行。

电压额定值：保险丝的电压额定值必须等于或大于有效的电路电压。一般标准电压额定值系列为32V、125V、250V、600V。

电阻：保险丝的电阻在整个电路中并不十分重要。但对于安培数小于1的保险丝的电阻会有几个欧姆，所以在低电压电路中采用保险丝时应考虑这个问题。大部分的保险丝是用正温度系数材料制成，所以也有冷电阻和热电阻之分。

环境温度：保险丝的电流承载能力，其实验是在环境温度为25℃情况下进行的，这种实验受环境温度变化的影响。环境温度越高，保险丝的工作温度就越高，其保险丝的电流承载能力就越低，寿命也就越短。相反，在较低的温度下允许会延长保险丝的寿命。

熔断额定容量：也称为致断容量。熔断额定容量是保险丝在额定电压下能够确实熔断的最大许可电流。短路时，保险丝中会多次通过比正常工作电流大的瞬间过载电流。安全运行时要求保险丝保持完整的状态（无爆裂或断裂）。

保险丝性能：保险丝的性能是指保险丝对各种电流负荷做出反应的迅速程度。保险丝按性能常分为正常响应、延时断开、快动作和电流限制四种类型。

有害断路：常常是由于对所设计的电路分析不完整造成的。在前面所列出的保险丝选择所涉及的所有因素中，必须特别注意正常工作电流、环境温度和过载量。在使用时，不能只根据正常工作电流和环境温度来选择保险丝，还要注意其他使用条件。例如，造成常规电源有害断路的一种常见原因就是没有充分考虑保险丝的公称熔化热能的额定值，它也必须满足由电源平滑滤波的输入电容器产生的浪涌电流对保险丝提出的要求。如果要保险丝安全可靠工作，那么要选用保险丝的熔化热能不大于该保险丝公称溶化热能额定值的20%。

公称溶化热能：就是指熔化溶断部件所需的能量，用I2t表示，读为“安培平方秒”。一般在权威认证机构，都要进行熔化热能测试：给保险丝施加一个电流增量并测量融化发生的时间，如果在约0.008秒或更长的时间内不发生融化，那么就增加脉冲电流的强度。重复进行实验直到保险丝的熔断时间在0.008秒以内。这一测试的目的是确保所产生的热能没有足够的时间从保险丝部件通过热传导跑掉，也就是说，全部热能用于溶断保险丝。

因此，选用保险丝时，除了考虑前面所说的正常工作电流、减少额定值、环境温度外，还要考虑I2t值。另外还要注意：由于大多数保险丝有焊接接头，因此在焊接这些保险丝时要特别小心。因为焊接热量过多会使保险丝内的焊料回流而改变它的额定值。保险丝类似于半导体的热敏元件，因此，在焊接保险丝时最好采用吸热装置。

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