電路保護:Fuse or PPTC
發布時間:2014-09-04 責任編輯:stone
【導讀】電子產品設計工程師通常會采用被動保護器件實現過電流、過電壓及過溫保護,但是如果器件的選型不恰當,往往會起不到應有的效果。
隨(sui)著(zhe)人(ren)們(men)安(an)全(quan)意(yi)識(shi)的(de)增(zeng)強(qiang),電(dian)子(zi)產(chan)品(pin)的(de)可(ke)靠(kao)性(xing)成(cheng)為(wei)產(chan)品(pin)設(she)計(ji)的(de)最(zui)重(zhong)要(yao)的(de)考(kao)慮(lv)因(yin)素(su)之(zhi)一(yi)。電(dian)子(zi)產(chan)品(pin)設(she)計(ji)工(gong)程(cheng)師(shi)通(tong)常(chang)會(hui)采(cai)用(yong)被(bei)動(dong)保(bao)護(hu)器(qi)件(jian)實(shi)現(xian)過(guo)電(dian)流(liu)、過電壓及過溫保護,但是如果器件的選型不恰當,往往會起不到應有的效果。
前不久在網上讀到一篇關於保險絲的文章《保險絲是不是真的足夠保險?》,認為保險絲存在不能有效保護電路的情況。本文引述其故障電路及分析,如下。該博文描述,當電源損壞時,如果內部發生類似圖1示意位置的短路,短路電流應該燒掉保險絲,但在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。
博(bo)文(wen)作(zuo)者(zhe)認(ren)為(wei)保(bao)險(xian)絲(si)雖(sui)然(ran)也(ye)熔(rong)斷(duan)了(le),但(dan)並(bing)沒(mei)有(you)起(qi)到(dao)設(she)計(ji)所(suo)期(qi)望(wang)的(de)效(xiao)果(guo),在(zai)保(bao)險(xian)絲(si)熔(rong)斷(duan)的(de)同(tong)時(shi),電(dian)源(yuan)內(nei)部(bu)的(de)短(duan)路(lu)還(hai)是(shi)進(jin)一(yi)步(bu)導(dao)致(zhi)了(le)部(bu)分(fen)電(dian)路(lu)的(de)損(sun)壞(huai)。該(gai)文(wen)作(zuo)者(zhe)查(zha)閱(yue)了(le)如(ru)圖(tu)2所suo示shi保bao險xian絲si熔rong斷duan時shi間jian示shi意yi圖tu,認ren為wei保bao險xian絲si是shi需xu要yao熔rong斷duan時shi間jian的de,由you於yu保bao險xian絲si電dian阻zu很hen小xiao,這zhe個ge熔rong斷duan時shi間jian並bing不bu短duan。認ren為wei即ji使shi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斷duan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偏pian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。
博文作者建議解決辦法是在電路中串接歐姆級電阻,利用其壓降降低最大故障電流,或直接燒斷。

圖1 電源銅皮爆裂位置示意圖

在保險絲選型時,設計者往往為了避免開機脈衝、溫wen度du折zhe減jian等deng造zao成cheng的de保bao險xian絲si誤wu動dong作zuo,而er選xuan擇ze過guo大da額e定ding電dian流liu的de保bao險xian絲si,有you可ke能neng帶dai來lai保bao險xian絲si動dong作zuo不bu及ji時shi的de後hou果guo。在zai保bao險xian絲si選xuan型xing的de過guo程cheng中zhong,最zui好hao能neng夠gou摸mo清qing電dian路lu能neng夠gou承cheng受shou的de最zui大da故gu障zhang電dian流liu、最高工作電流、工作溫度及開機脈衝波形等,專業的保險絲供應商都可以幫助選擇比較恰當的產品型號,實現最佳的保護效果。
當然還有一種更為突出的保護方案,就是采用 TE 的 LVR 係列 PPTC。在如上所示的電源方案中,PPTC 由於保持電流定義及無需考慮脈衝折減等因素,選擇的 PPTC 型號對於的保持電流要遠遠小於保險絲定義的額定電流,考慮60度工況條件,保持電流0.25A的 LVR025S 已經可以滿足 220V/30W 的應用要求。
而且由於 LVR025S 初始電阻在 1.3~2.1歐姆,遠遠的高於1A保險絲的電阻,短路發生時,回路中的故障電流將遠小於使用保險絲的電流。在故障解除後,PPTC 自動恢複,無需更換保險絲,在獲得更優的保護效果的同時,降低了維護成本。
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