精彩博文:保險絲是不是真的足夠保險?
發布時間:2014-05-13 責任編輯:sherryyu
【導讀】對於功率電子產品,設計上是有保險絲deyaoqiude,anzhaochuantongdedianzixuelilunjichu,dianyuanqianmiankendinghuichuanlianyigebaoxiansi,youqishikaiguandianyuan,dangdianyuanfashengduanludengyichangqingkuangshi,baoxiansihuizijirongduanqieduanhuilu,fangzhiguzhangyingxiangjinyibukuoda。danshibaoxiansizhendezugoubaoxianma?xiamianjiujiangjiangyiweigongchengshidexiangfa。
對於功率電子產品,設計上是有保險絲的要求的,因為我有做LED調光電源,今天就以LEDdianyuanweililaishuoyishuobaoxiansidenaxieshier,duiyudianyuanlaishuo,baoxiansishiyigefeichangguanjiandeyuanjian,suoyigerenguandiandeduicuo,jiufeichangzhongyao,ruguowogerenguandianyoubuduidedifang,yanzhongganxiepengyoupipingzhizheng。
先發一個免責申明:wenzhongguandianzhixianyujishutantao,bubiaomingzuozhehetaolunzheguandianyidingzhengque,suoyoushejirenshencaichananquandesheji,yiqieyidangdianguibiaozhunweizhun,ruyincankaowenzhongneirongdaozhichanpinshejichuxiananquanwenti,zuozhehetaolunzhebuchengdanrenhezeren。
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在zai我wo接jie觸chu電dian源yuan的de過guo程cheng中zhong,發fa現xian一yi個ge問wen題ti,就jiu是shi電dian源yuan在zai工gong作zuo的de時shi候hou損sun壞huai,電dian源yuan內nei部bu電dian路lu短duan路lu導dao致zhi大da電dian流liu,按an照zhao常chang規gui理li解jie此ci時shi應ying該gai隻zhi是shi保bao險xian絲si迅xun速su燒shao斷duan,不bu會hui有you其qi它ta的de影ying響xiang才cai對dui。但dan是shi在zai我wo們men同tong客ke人ren的de溝gou通tong了le解jie中zhong發fa現xian不bu是shi這zhe樣yang,會hui有you一yi定ding幾ji率lv出chu現xian空kong氣qi開kai關guan跳tiao閘zha、電dian源yuan板ban走zou線xian銅tong皮pi爆bao裂lie和he冒mao煙yan等deng現xian象xiang,壞huai的de時shi候hou動dong靜jing比bi較jiao大da,會hui嚇xia人ren一yi跳tiao。既ji然ran保bao險xian絲si燒shao了le,按an說shuo是shi不bu會hui出chu現xian這zhe些xie情qing況kuang的de,看kan來lai其qi中zhong原yuan因yin值zhi得de分fen析xi。
先上一個示意圖,說明一下是什麼地方的銅皮爆裂,讓大家清楚了問題表征,才好對其進行理解、分析。

圖一 電源銅皮爆裂位置示意圖
當電源損壞時,如果內部發生類似圖一示意位置的短路,就會燒掉保險絲,我們在實際應用中發現有時標“爆裂”字樣位置銅皮也會因電流過大燒焦、燒斷,更有甚者有時候居然會出現橋堆的腳都燒斷的現象。
kanlaibaoxiansisuiranyerongduanle,danbingmeiyouqidaowomensuoqiwangdexiaoguo,zaibaoxiansirongduandetongshi,dianyuanneibudeduanluhaishijinyibudaozhilebufendianludesunhuai,baoxiansidexiangyingsuduhaoxiangyoudianpianman,meiyouwomenqiwangdenamekuai。
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我查閱了保險絲的相關資料,找到一張圖,我們先來看下這張圖,通過這張圖我們可以知道流過保險絲不同電流時其具體熔斷時間。

圖二 保險絲熔斷時間示意圖
假定我們現在用的是250V/1A的普通保險絲,從圖二我們可以知道:電流為2A時大約要5秒熔斷,電流為4A時可在0.1秒內熔斷,顯然不管多大電流,保險絲熔斷都存在一個熔斷時間,電流越大,熔斷時間越短。
如果結合我們現有國情,我覺得對這個熔斷時間要打點折扣才行,我從市場上隨機抽取了幾種250V/1A的普通保險絲進行測試,測試電流2A,可以看到保險絲逐漸變紅,然後熔斷。這幾種保險絲熔斷時間都是7~8秒(miao),顯(xian)然(ran)比(bi)圖(tu)二(er)種(zhong)的(de)時(shi)間(jian)要(yao)偏(pian)長(chang)。因(yin)為(wei)我(wo)沒(mei)有(you)好(hao)的(de)儀(yi)器(qi)設(she)備(bei),無(wu)法(fa)進(jin)行(xing)大(da)電(dian)流(liu)測(ce)試(shi),這(zhe)裏(li)就(jiu)不(bu)能(neng)給(gei)大(da)家(jia)給(gei)出(chu)大(da)電(dian)流(liu)情(qing)況(kuang)下(xia)熔(rong)斷(duan)時(shi)間(jian)的(de)實(shi)測(ce)數(shu)據(ju)。
從(cong)圖(tu)二(er)和(he)我(wo)的(de)測(ce)試(shi)可(ke)知(zhi)道(dao)保(bao)險(xian)絲(si)也(ye)是(shi)需(xu)要(yao)熔(rong)斷(duan)時(shi)間(jian)的(de),而(er)且(qie)這(zhe)個(ge)熔(rong)斷(duan)時(shi)間(jian)並(bing)不(bu)短(duan)。從(cong)原(yuan)理(li)上(shang)講(jiang),保(bao)險(xian)絲(si)也(ye)是(shi)流(liu)過(guo)電(dian)流(liu),其(qi)存(cun)在(zai)的(de)內(nei)阻(zu)發(fa)熱(re),電(dian)流(liu)越(yue)大(da),發(fa)熱(re)越(yue)快(kuai),當(dang)發(fa)熱(re)速(su)度(du)超(chao)過(guo)散(san)熱(re)速(su)度(du)時(shi),其(qi)溫(wen)度(du)就(jiu)會(hui)持(chi)續(xu)上(shang)升(sheng),直(zhi)到(dao)熔(rong)斷(duan)。我(wo)用(yong)萬(wan)用(yong)表(biao)量(liang)了(le)一(yi)下(xia)測(ce)試(shi)的(de)保(bao)險(xian)絲(si),其(qi)電(dian)阻(zu)都(dou)很(hen)小(xiao),不(bu)到(dao)0.5歐(萬用表量小阻值電阻偏差比較大),這樣不管電流多大,保險絲都要經過一段熔斷時間後才能熔斷。
我們回過頭來再看圖一,當短路發生時,我們會看到和保險絲串聯的隻有銅皮(為便於分析這裏我把開關電源的MOS管和變壓器主繞組省略掉)和整流橋,其內阻都很小(銅皮也有內阻的),回路中消耗的能量可以認為是接近平均的,這個時候就看保險絲、銅皮和整流橋誰先燒斷,因為內阻都很小,從短路到燒斷這個過程中的電流會非常大,就算加上MOS管和變壓器主繞組也會達到幾十安,所以這個過程動靜就會比較大,有可能出現跳閘、嘭的一聲和冒黑煙等現象。
到dao這zhe裏li就jiu不bu難nan理li解jie為wei什shen麼me會hui有you文wen中zhong開kai頭tou客ke人ren所suo反fan映ying的de現xian象xiang,原yuan因yin就jiu是shi保bao險xian絲si響xiang應ying速su度du不bu夠gou快kuai,就jiu算suan使shi用yong快kuai燒shao保bao險xian絲si,隻zhi是shi加jia快kuai熔rong斷duan速su度du,還hai是shi不bu能neng解jie決jue問wen題ti,而er且qie選xuan了le快kuai燒shao保bao險xian絲si後hou,需xu要yao考kao慮lv通tong電dian衝chong擊ji電dian流liu的de影ying響xiang,如ru果guo選xuan擇ze的de電dian流liu餘yu量liang不bu夠gou大da,衝chong擊ji電dian流liu會hui誤wu燒shao保bao險xian絲si,如ru果guo電dian流liu餘yu量liang留liu大da,又you會hui回hui到dao類lei似si使shi用yong普pu通tong保bao險xian絲si的de慢man響xiang應ying狀zhuang態tai。
看(kan)來(lai)保(bao)險(xian)絲(si)雖(sui)然(ran)名(ming)字(zi)中(zhong)有(you)保(bao)險(xian)二(er)字(zi),但(dan)實(shi)際(ji)應(ying)用(yong)中(zhong)還(hai)是(shi)存(cun)在(zai)不(bu)足(zu),雖(sui)然(ran)保(bao)險(xian)絲(si)可(ke)以(yi)把(ba)問(wen)題(ti)的(de)嚴(yan)重(zhong)程(cheng)度(du)控(kong)製(zhi)在(zai)客(ke)人(ren)可(ke)以(yi)接(jie)受(shou)的(de)範(fan)圍(wei)之(zhi)內(nei),但(dan)跳(tiao)閘(zha)、嘭一聲、冒煙這樣的現象還是會嚇到使用者,如果能夠消除那肯定是最好不過。
yikaishiwomensiweibeijinguzaibixushiyongbaoxiansizheyikuangkuangzhong,ruguokerenyudaocileiwenti,zhihaonaixinxiangtamenjieshi,bingmeiyouhaodeyingduicuoshi。houlaikandaoyixiechanpinshiyongdianzudangbaoxiansi,xinxiangshibushiduijiejuecileiwentiyoubangzhu,keyoudanxinyongdianzudefangshibufuheanguibiaozhun,haishibuganyong。
再後來,我們看到知名家電廠商出日本和美國的產品,器阻容降壓電路大量使用電阻當保險,而且出美國的產品還是實過了UL認證的,心想難道真的可以用電阻來當保險絲使用?
接jie下xia來lai了le解jie了le一yi些xie安an規gui要yao求qiu,發fa現xian安an規gui要yao求qiu中zhong存cun在zai保bao險xian電dian阻zu的de提ti法fa,這zhe樣yang看kan來lai用yong電dian阻zu方fang式shi替ti代dai保bao險xian絲si的de做zuo法fa是shi符fu合he安an規gui要yao求qiu的de,隻zhi是shi保bao險xian電dian阻zu的de選xuan用yong存cun在zai一yi定ding要yao求qiu,這zhe裏li先xian不bu討tao論lun如ru何he選xuan取qu合he適shi的de電dian阻zu,有you興xing趣qu的de朋peng友you請qing自zi己ji查zha閱yue相xiang關guan資zi料liao。
既然可以用電阻做保險絲,那電阻的效果如何呢?如果我們用一個10歐的保險電阻,圖一的情況最大電流就會降低許多,220V輸入電壓下,最大電流肯定小於22A。這個最大電流還不是最關鍵的,因為22A的電流也還是非常大,不過實際中是達不到這麼大電流的,下麵我們用一個例子來進行分析。
一個30瓦的電源使用10歐保險電阻,220V輸入時平均工作電流約為0.14A,短路發生後,電流就會從這個電流附近迅速上升,這個時候因為10歐保險電阻的存在,回路中的能量幾乎都集中到10歐保險電阻上,這個保險電阻會在極短的時間內燒斷,當其燒斷時,我個人認為電流遠達不到22A的極限值,保險電阻應該在電流上升的過程中就已經燒斷。我們計算一下,在22A的電流下,10歐保險電阻的功率可以達到22*22*10=4840瓦,估計離這個功率還遠著的時候保險電阻就已經灰飛煙滅了。
接jie下xia來lai我wo們men做zuo了le詳xiang細xi的de驗yan證zheng測ce試shi,測ce試shi證zheng明ming推tui測ce是shi正zheng確que的de,自zi從cong加jia了le保bao險xian電dian阻zu,無wu論lun是shi生sheng產chan測ce試shi還hai是shi實shi際ji應ying用yong,再zai也ye沒mei有you出chu現xian電dian源yuan損sun壞huai時shi動dong靜jing大da得de嚇xia人ren一yi跳tiao的de情qing況kuang。可ke能neng有you人ren會hui有you疑yi問wen,如ru果guo出chu現xian客ke人ren不bu接jie受shou保bao險xian電dian阻zu的de方fang式shi,堅jian持chi要yao用yong保bao險xian絲si怎zen麼me辦ban?沒mei事shi,我wo們men也ye遇yu到dao這zhe樣yang的de客ke人ren,如ru果guo客ke人ren堅jian持chi必bi須xu用yong保bao險xian絲si,那na我wo們men就jiu給gei他ta用yong保bao險xian絲si和he保bao險xian電dian阻zu串chuan聯lian的de方fang式shi,這zhe樣yang處chu理li還hai沒mei有you遇yu到dao客ke人ren不bu接jie受shou的de,隻zhi是shi成cheng本ben增zeng加jia了le一yi點dian而er已yi。
既然保險電阻比保險絲好用,那直接用保險電阻不就得了?這個問題我也想過,個人看法是保險電阻隻適合小功率的電源,如果是一個220V100W的電源,滿負荷下平均工作電流有0.45A,這樣10歐保險電阻的功耗就會達到2W以yi上shang,發fa熱re過guo於yu厲li害hai,無wu法fa長chang時shi間jian工gong作zuo,所suo以yi不bu適shi用yong。另ling外wai常chang用yong開kai關guan電dian源yuan在zai整zheng流liu橋qiao後hou麵mian會hui有you一yi個ge高gao壓ya電dian解jie電dian容rong,這zhe個ge電dian容rong的de存cun在zai會hui讓rang電dian源yuan上shang電dian時shi的de衝chong擊ji電dian流liu加jia大da,適shi用yong保bao險xian電dian阻zu需xu要yao考kao慮lv這zhe電dian解jie電dian容rong對dui其qi的de衝chong擊ji影ying響xiang,如ru果guo餘yu量liang不bu夠gou會hui明ming顯xian影ying響xiang保bao險xian電dian阻zu的de使shi用yong壽shou命ming。
前兩天《電子工程專輯》的Mike Zhang問我有些LEDdianyuanbuyongbaoxiansidekanfa,zhexiezuofadoushixianjieduanyidijiaweizhongjimudedeshichangxiandaozhidejixingzuofa,yebunengquanbazerenguaizaichangjiatoushang。xianjieduan,duiyudaduoshuguoneichangjialaishuo,renzhengjiushiyizhangzhi,haoduociyoukerenwenwo:“能不能做過認證的MINI蘋果充電器?”我回答做不了,再告訴客人以我知道的情況,還沒有人能做得了,可客人不信,因為已經有不少廠家告訴他能做,而且給他看了證書。
正是這種情況,就出現了後麵的這種局麵:既ji然ran你ni說shuo能neng做zuo,那na我wo也ye說shuo可ke以yi做zuo,既ji然ran你ni敢gan省sheng元yuan件jian,那na我wo就jiu比bi你ni更geng敢gan省sheng,收shou錢qian做zuo貨huo,有you人ren敢gan要yao,我wo自zi然ran敢gan做zuo,真zhen要yao出chu了le事shi,錢qian已yi經jing收shou了le,客ke戶hu能neng把ba我wo怎zen麼me地di?“有問題拿回來我給你修”就是不錯的態度了,既然你要找便宜的,我不做別人也會做,那不如我做算了。
zhengshizhegeyuanyin,jiuyourenxiangdaoyongyitiaoxitongpilaitidaibaoxiansi,zheyanghaibugou,gengmengderenliannatiaoxitongxiandoushengle,zhijiebashuruxianliandaozhengliuqiaoguanjiaoshang,yinweiPCB也需要錢,那條細銅皮會占用PCB板麵積。
有(you)時(shi)候(hou),廠(chang)家(jia)也(ye)並(bing)不(bu)一(yi)定(ding)願(yuan)意(yi)那(na)麼(me)做(zuo),好(hao)多(duo)時(shi)候(hou)是(shi)被(bei)客(ke)人(ren)逼(bi)的(de)。我(wo)經(jing)常(chang)看(kan)到(dao)客(ke)人(ren)要(yao)求(qiu)我(wo)們(men)簽(qian)有(you)問(wen)題(ti)按(an)整(zheng)機(ji)賠(pei)和(he)承(cheng)擔(dan)客(ke)人(ren)全(quan)部(bu)損(sun)失(shi)的(de)質(zhi)保(bao)協(xie)議(yi),我(wo)不(bu)知(zhi)道(dao)客(ke)人(ren)是(shi)怎(zen)麼(me)想(xiang)的(de)?反(fan)正(zheng)我(wo)們(men)是(shi)認(ren)為(wei)天(tian)底(di)下(xia)沒(mei)有(you)隻(zhi)賺(zhuan)不(bu)賠(pei)的(de)買(mai)賣(mai),既(ji)然(ran)自(zi)己(ji)想(xiang)從(cong)中(zhong)賺(zhuan)錢(qian),就(jiu)要(yao)承(cheng)擔(dan)自(zi)己(ji)該(gai)承(cheng)擔(dan)的(de)風(feng)險(xian),不(bu)要(yao)總(zong)想(xiang)著(zhe)把(ba)風(feng)險(xian)轉(zhuan)嫁(jia)給(gei)上(shang)遊(you)的(de)供(gong)應(ying)商(shang)。我(wo)們(men)會(hui)用(yong)到(dao)不(bu)少(shao)芯(xin)片(pian),對(dui)於(yu)供(gong)應(ying)商(shang)我(wo)們(men)隻(zhi)是(shi)要(yao)求(qiu)如(ru)果(guo)是(shi)假(jia)貨(huo)需(xu)要(yao)承(cheng)擔(dan)全(quan)部(bu)責(ze)任(ren),別(bie)的(de)我(wo)們(men)基(ji)本(ben)上(shang)不(bu)會(hui)做(zuo)太(tai)多(duo)要(yao)求(qiu),在(zai)我(wo)們(men)看(kan)來(lai)這(zhe)些(xie)風(feng)險(xian)應(ying)該(gai)是(shi)我(wo)們(men)自(zi)己(ji)承(cheng)擔(dan)的(de)。(這個話題說遠了,留在後麵做專題牢騷吧)
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