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從傳統玻璃保險絲到如今的百花齊放

2021-01-15 來源:EDN

保險絲是許多系統設計中必不可少的一部分,我們從最早的電力時代就開始依賴它們。使用熔絲是簡單、可靠、清晰和明確的,該熔絲由于電流流動而自行加熱,然后在出現過電流情況時打開以切斷電流。保險絲保護電路免受功率調節器等設備局部故障的影響,并根據監管標準實施系統和用戶保護。


在最廣泛使用的保險絲體尺寸中,3AG尺寸為6.3 mm x 32 mm,標準額定值為100 mA至15 A,具有快速動作、慢速熔斷、精密和延時等特性,它通常有一個透明的玻璃外殼(圖1)。


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圖1玻璃3AG保險絲是最廣泛應用于較舊消費品以及較舊和當前基于底盤的儀器和設備中的保險絲之一。來源:Keystone Electronics


不過,也有防碎陶瓷的;玻璃體版本的一個方便的特點是,你可以一眼就知道它是否壞了(圖2)。


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圖2檢查玻璃3AG保險絲的狀態很容易。來源:Keystone Electronics


3AG保險絲可以安裝在保險絲插座中,無需工具即可在幾秒鐘內拆卸、檢查和更換。當然,這種便利性可能會導致用戶有時在沒有找到真正原因時就對其更換:是因為永久性的浪涌還是因為內部短路?


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圖3這個保險絲座被設計成用螺絲固定在一個安裝面上,導線或者用滑套觸點連接,或者用焊料連接。來源:Keystone Electronics


3AG保險絲可支持各種安裝場合,包括PCB表面安裝單元、分立導線(圖3)以及機箱背面的面板安裝(圖4)。甚至是帶有射頻干擾屏蔽的版本(圖5)。


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圖4 面板安裝保險絲文件夾廣泛用于機箱上,最常見的是在后面板上;這個攝譜儀項目使用一個保險絲和支架,用于三個獨立的電源軌。


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圖5對于堅固的應用,這種金屬3AG支架有一個固定蓋,它還保持了機箱EMI/RFI屏蔽的完整性。


當然,保險絲也有許多其他的形式,例如汽車中廣泛使用的葉片式保險絲,它們也不是唯一使用的電路保護元件。其他眾所周知的電路保護裝置包括:


金屬氧化物變阻器(MOV)


正溫度系數(PTC)熱敏電阻


瞬態電壓抑制(TVS)二極管


氣體放電管


聚合物PTC可復位保險絲


與熔絲一樣,每種熔斷器在提供電路保護方面都有明確和適當的作用,但由于其一致性、直接作用和不可逆性的結合,基本的斷路熔絲在許多設計中仍保持其位置。事實上,許多設計使用一個或多個以上的高度局部保護,加上一個熱鏈保險絲作為系統級切斷。從這個意義上說,經典的保險絲作為備份,并提供額外的保險。


但3A格的經典熔絲設計與當今許多緊湊型產品單元在物理上不兼容。這些產品沒有安裝保險絲的空間,用戶也沒有辦法更換保險絲,在很多情況下這也不是一個好主意。


現在考慮一個帶有必要電池管理系統(BMS)的可充電鋰離子電池組:如果事情真的失控了,用保險絲終止電流是一個理想的額外保護層。此外,在更換保險絲和重新啟動電流之前,最好先弄清楚原因。


為了滿足尺寸需求和不可更換的偏好,同時保留“硬”熔斷器和斷路器的優點,供應商現在提供表面貼裝熔斷器作為小型、PCB友好組件,提供與3AG等經典易熔線相同水平的電流切斷電路。他們并沒有通過傳統熱元件的進一步小型化來做到這一點。相反,他們使用各種創新的結構和技術。


例如,Bourns的SinglFuse產品組合,包括七種不同的保險絲構造技術:薄膜濺射、薄膜PCB、陶瓷多層、陶瓷腔層壓板、線芯、陶瓷管和陶瓷立方體(圖6)。


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圖6采用多種底層技術制造表面貼裝、經認證的保險絲,可以處理各類電流水平。來源:Bourns


這些熱敏元件的封裝尺寸范圍從在較低電流范圍內幾乎看不見的0402——0.040英寸×0.020英寸或1.0 mm×0.5 mm到3812——0.150英寸×0.100英寸或3.81 mm×2.54 mm,額定電流范圍從62mA至100A。盡管尺寸較小,但它們已通過UL / CSA / IEC認證,某些型號還通過了AEC-Q200認證,可用于汽車。


老實說:我會想念3AG保險絲的廣泛使用。我知道它不會消失,因為它仍然最適合許多應用場景。但是,還必須注意與其他任何表面貼裝器件相似的保險絲,如果出現問題,很難識別或更換它們。


另外,3AG擁有強烈的參與感,可以從保險絲盒中拉出以進行檢查,并在需要時進行更換。但是,即使對于諸如保險絲之類的不起眼的設備,時間和技術也需要改變。


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