保險絲是不是真的足夠保險
發布時間:2019-06-10 責任編輯:wenwei
【導讀】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LED電dian源yuan為wei例li來lai說shuo一yi說shuo保bao險xian絲si的de那na些xie事shi兒er,對dui於yu電dian源yuan來lai說shuo,保bao險xian絲si是shi一yi個ge非fei常chang關guan鍵jian的de元yuan件jian,所suo以yi個ge人ren觀guan點dian的de對dui錯cuo,就jiu非fei常chang重zhong要yao,如ru果guo我wo個ge人ren觀guan點dian有you不bu對dui的de地di方fang,嚴yan重zhong感gan謝xie朋peng友you批pi評ping指zhi正zheng。
先發一個免責申明:wenzhongguandianzhixianyujishutantao,bubiaomingzuozhehetaolunzheguandianyidingzhengque,suoyoushejirenshencaichananquandesheji,yiqieyidangdianguibiaozhunweizhun,ruyincankaowenzhongneirongdaozhichanpinshejichuxiananquanwenti,zuozhehetaolunzhebuchengdanrenhezeren。
如(ru)果(guo)按(an)照(zhao)傳(chuan)統(tong)的(de)電(dian)子(zi)學(xue)理(li)論(lun)基(ji)礎(chu),電(dian)源(yuan)前(qian)麵(mian)肯(ken)定(ding)會(hui)串(chuan)聯(lian)一(yi)個(ge)保(bao)險(xian)絲(si),尤(you)其(qi)是(shi)開(kai)關(guan)電(dian)源(yuan),當(dang)電(dian)源(yuan)發(fa)生(sheng)短(duan)路(lu)等(deng)異(yi)常(chang)情(qing)況(kuang)時(shi),保(bao)險(xian)絲(si)會(hui)自(zi)己(ji)熔(rong)斷(duan)切(qie)斷(duan)回(hui)路(lu),防(fang)止(zhi)故(gu)障(zhang)影(ying)響(xiang)進(jin)一(yi)步(bu)擴(kuo)大(da)。
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。
看(kan)來(lai)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)我(wo)們(men)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),保(bao)險(xian)絲(si)的(de)響(xiang)應(ying)速(su)度(du)好(hao)像(xiang)有(you)點(dian)偏(pian)慢(man),沒(mei)有(you)我(wo)們(men)期(qi)望(wang)的(de)那(na)麼(me)快(kuai)。
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dao0.5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。
daozhelijiubunanlijieweishenmehuiyouwenzhongkaitoukerensuofanyingdexianxiang,yuanyinjiushibaoxiansixiangyingsudubugoukuai,jiusuanshiyongkuaishaobaoxiansi,zhishijiakuairongduansudu,haishibunengjiejuewenti,erqiexuanlekuaishaobaoxiansihou,xuyaokaolvtongdianchongjidianliudeyingxiang,ruguoxuanzededianliuyuliangbugouda,chongjidianliuhuiwushaobaoxiansi,ruguodianliuyuliangliuda,youhuihuidaoleisishiyongputongbaoxiansidemanxiangyingzhuangtai。
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。
一yi開kai始shi我wo們men思si維wei被bei禁jin錮gu在zai必bi須xu使shi用yong保bao險xian絲si這zhe一yi框kuang框kuang中zhong,如ru果guo客ke人ren遇yu到dao此ci類lei問wen題ti,隻zhi好hao耐nai心xin象xiang他ta們men解jie釋shi,並bing沒mei有you好hao的de應ying對dui措cuo施shi。後hou來lai看kan到dao一yi些xie產chan品pin使shi用yong電dian阻zu當dang保bao險xian絲si,心xin想xiang是shi不bu是shi對dui解jie決jue此ci類lei問wen題ti有you幫bang助zhu,可ke又you擔dan心xin用yong電dian阻zu的de方fang式shi不bu符fu合he安an規gui標biao準zhun,還hai是shi不bu敢gan用yong。
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?
jiexialailejieleyixieanguiyaoqiu,faxiananguiyaoqiuzhongcunzaibaoxiandianzudetifa,zheyangkanlaiyongdianzufangshitidaibaoxiansidezuofashifuheanguiyaoqiude,zhishibaoxiandianzudexuanyongcunzaiyidingyaoqiu,zhelixianbutaolunruhexuanquheshidedianzu,youxingqudepengyouqingzijizhayuexiangguanziliao。
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LED電dian源yuan不bu用yong保bao險xian絲si的de看kan法fa,這zhe些xie做zuo法fa都dou是shi現xian階jie段duan以yi低di價jia為wei終zhong極ji目mu的de的de市shi場chang現xian導dao致zhi的de畸ji形xing做zuo法fa,也ye不bu能neng全quan把ba責ze任ren怪guai在zai廠chang家jia頭tou上shang。現xian階jie段duan,對dui於yu大da多duo數shu國guo內nei廠chang家jia來lai說shuo,認ren證zheng就jiu是shi一yi張zhang紙zhi,好hao多duo次ci有you客ke人ren問wen我wo:“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。
正zheng是shi這zhe個ge原yuan因yin,就jiu有you人ren想xiang到dao用yong一yi條tiao細xi銅tong皮pi來lai替ti代dai保bao險xian絲si,這zhe樣yang還hai不bu夠gou,更geng猛meng的de人ren連lian那na條tiao細xi銅tong線xian都dou省sheng了le,直zhi接jie把ba輸shu入ru線xian連lian到dao整zheng流liu橋qiao管guan腳jiao上shang,因yin為weiPCB也需要錢,那條細銅皮會占用PCB板麵積。
youshihou,changjiayebingbuyidingyuanyinamezuo,haoduoshihoushibeikerenbide。wojingchangkandaokerenyaoqiuwomenqianyouwentianzhengjipeihechengdankerenquanbusunshidezhibaoxieyi,wobuzhidaokerenshizenmexiangde?fanzhengwomenshirenweitiandixiameiyouzhizhuanbupeidemaimai,jiranzijixiangcongzhongzhuanqian,jiuyaochengdanzijigaichengdandefengxian,buyaozongxiangzhebafengxianzhuanjiageishangyoudegongyingshang。womenhuiyongdaobushaoxinpian,duiyugongyingshangwomenzhishiyaoqiuruguoshijiahuoxuyaochengdanquanbuzeren,biedewomenjibenshangbuhuizuotaiduoyaoqiu,zaiwomenkanlaizhexiefengxianyinggaishiwomenzijichengdande。
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