保险丝Fuse

简介

熔丝（Fuse），是在电路过电流保护元件中最常用的一种。熔丝是串联在电路中的，一般要求其电阻极小，使得电路压降损耗极小，因此当电路正常工作时，熔丝只相当于一根导线，能够长时间稳定的使用。由于电源或外部干扰而发生电流波动时，熔丝也能承受一定范围的过载；只有当电路中出现较大的过载电流（即电路故障或短路）时，熔丝才会熔断，从而断开电流来保护电路的安全。

在电路图中的符号为： 

原理

熔丝通电时因电流转换的热量会使熔体的温度上升，在负载正常工作电流或允许的过载电流时，电流所产生的热量和通过熔体，壳体和周围环境所辐射、对流和传导等方式散发的热量能逐步达到平衡；如果散热速度跟不上发热时，这些热量就会在熔体上逐步积蓄，使熔体温度上升，一旦温度达到和超过熔体材料的熔点就会使它熔断，从而断开电流，起到安全保护的作用。

参数

额定电流（In）

熔丝的额定电流是指它的公称额定电流, 通常就是电路能够工作的最大电流值。

正确选择熔丝的额定电流值, 必须作如下考虑:假设电路的正常工作电流I=1.5A，对于UL规格熔丝，额定电流In = I/Of= 1.5/0.75 = 2A，其中，Of是UL规格熔丝的折损率。对于IEC规格熔丝，额定电流In = I，即折损率Of等于1。

注意1，如果计算得到的额定电流不是通用的, 应该选最邻近的较高值。

注意2，这里额定电流的计算只是针对于正常电路的工作电流，还没有考虑浪涌电流和冲击电流等影响。

额定电压（Un）

熔丝的额定电压是指它的公称额定电压, 通常就是熔丝熔断后能够承受的最大电压值。

熔丝通电时两端所承受的电压远小于其额定电压，因此额定电压与正常工作时无关。额定电压是从安全使用熔丝的角度提出的，它是熔丝处于安全工作状态所安置的电路的最高工作电压。这说明熔丝只能安置在工作电压小于等于保险丝额定电压的电路中，只有这样熔丝才能安全有效地工作，否则，在熔丝熔断后有可能将会出现持续飞弧和被电压击穿而危害电路的现象。

额定电压决定了它熔断时能分断电压的能力。例如把250V电压等级的熔丝装到1kV电路中，它熔断后就不能分断1kV的电路，高电压可以拉出电弧（像烧电焊一样）通过熔断处继续流通，造成进一步的故障。

环境温度（Ta）

环境温度或工作温度, 对熔丝的性能是有影响的，环境温度越高, 熔丝的工作时就越热, 其寿命也就越短。不管是UL规格还是IE规格的熔丝,其各项指标都是在室温250C的条件下测试得到的。如环境温度较高，则要考虑熔丝的温度折损率。

例如，一个快熔断熔丝B在 900C 的环境温度下工作在 1.5A 的电路中,其温度折损率 (Tf) 为95%。此时，如果选用一个UL规格的熔丝，那么额定电流In=I/(Of x Tf)=1.5/（0.75x0.95）= 2.1A。

其中，曲线A为传统的慢熔断熔丝；曲线B为特快熔断, 快熔断和螺旋式绕制的熔丝；曲线C为可恢复 PTC。

电压降（Ud）和冷电阻（R）

一般情况下，熔丝的电阻值与它的额定电流值成反比。在保护电路中要求熔丝的阻值越小越好，这样它的损耗功率也小；因此在熔丝参数中规定了它的最大电压降值。

将熔丝通以直流额定电流，使熔丝达到热平衡后熔丝两端的电压即为电压降。将熔丝在小于额定电流10%的条件下测试得到的电阻即为冷电阻。

注意：熔丝的电压降可能会对低电压大电流的电路产生影响。

电流-时间特性（I-T特性）

当流经熔丝的电流超过额定电流时, 熔体温度会逐渐上升，直至最后熔丝被烧断，我们把这都归属为一种过载状态。

电流-时间特性是熔丝最主要的电性能指标，它表明了熔丝在不同过载电流负载下熔断的时间范围。

UL规范的熔丝最大不熔断电流是110%In，最小熔断电流在130%In；

IEC规范的熔丝最大不熔断电流是150%In或120%In，最小熔断电流在180%In。

根据熔断特性不同，可以把熔丝分为快速型和延时型等：

A、快速熔丝常用在阻性电路中，保护一些对电流变动特别敏感的元器件；

B、延时熔丝常用在电路状态变化时有较大浪涌电流的电路中，它能承受开关机时浪涌脉冲的冲击，而真正出现故障时仍能较快的断开电路。

典型的电流-时间特性曲线如下图所示：

图中每一条曲线代表了一个规格熔丝的熔断特性，对应每一个负载电流都能找到它的熔断时间。

分断能力（Ir）

分断能力指的是熔丝在分断电路过程中能够承受而不出现任何不安全现象的最大短路电流。这里的不安全现象包括——持续飞弧、冒烟、喷射、飞溅、燃烧和爆炸等。分断能力是熔丝最主要的安全指标。它表明了在规定的电压下, 熔丝能安全地切断的最大电流。分断能力也称为最大分断能力或短路分断能力。

当超过额定分断电流值时, 熔丝有可能出现破碎，爆炸，喷溅，引起周围人身或其他元器件的燃烧和破坏等不安全现象。

熔丝的额定分断能力直接与其额定电流有关。而且，额定电流越大，其额定分断能力就越大。

熔丝的分断能力取决于熔丝的结构和所用的材质, 一般来说低分断能力熔丝大部份都是玻璃壳体的, 高分断能力保险丝通常有陶瓷壳体, 其中许多还填充有纯净颗粒状石英材料。

UL198-G 规格则有不同的分断能力：

A、在交流 125V 条件下, 熔丝必须能切断10000A， 

B、在交流 250V 条件下, 熔丝必须能切断的电流是：

熔丝的额定电流	额定分断能力
0 - 1 A	35 A
1．1 - 3．5 A	100 A
3．6 - 19 A	200 A
10．1 - 15 A	750 A
15．1 - 30 A	1500 A

                                          

IEC 127规定了在交流 250V 条件下的分断能力：

A、低分断能力熔丝(LBC) 必须通过 35 A 或 10 In中的大者；

B、高分断能力熔丝(HBC) 必须通过 1500 A；

C、增强分断能力熔丝（MBC）必须通过150 A。

按照常规, 当被保护系统是直接联接到电源输入电路或者熔丝被置于电源输入电路时, 一定要使用高分断能力的熔丝。在大部分二次电路中, 特别是电压低于电源电压时, 选用低分断能力熔丝就足以能胜任了。

熔化热能值（I2t）

内部瞬时电流来源于被保护电路中的容性和感性储能元件的开关操作，外部瞬时电流是指来源于外部像浪涌一样注入系统而且持续时间很短的冲入电流。

持续时间少于10毫秒的冲入电流或瞬时电流被称为脉冲电流，脉冲是有害的，它可能损害熔丝并造成熔丝失效。

在大多数情况中，慢熔断熔丝最适用于带有脉冲的电路保护。

I2t值是直接测定切断熔丝所需的能量值

清除 I2t = 熔化 I2t + 飞弧 I2t。

清除 I2t 是指熔丝彻底断开过程中的全部热能量。

熔化 I2t (相当于 IEC标准中的预飞弧 I2t) 是指从熔体熔化到飞弧开始瞬间所需要的能量。

飞弧时间是指飞弧开始瞬间到飞弧最终熄灭，对低压熔丝来说飞弧时间是非常短的，通常被忽略。

耐久性/寿命

熔丝的寿命是很长的，在无故障的情况下几乎与设备的寿命是可以同步的。

测试IEC 规格的小型熔丝寿命的方法：在直流电源条件下，以1.20In（或1.05In）电流导通一小时，断开15分钟，连续100个周期，最后再以1.5 In (或1.15 In) 电流导通一小时，期间不能有熔断或其他异常现象。

熔丝的储存期，在正常条件下不少于两年，到期经复检合格后可再行储存。

选择Fuse方法

http://www.walterfuse.com/cn_product_choose.html

应用电路分析

F1参数如下：

深圳万瑞和电子网址：http://www.whptc.com/smd/SMD1206.html

PoE中PSE提供的输出功耗最大为30W，输出最低电压50V，则最大输出电流为0.6A，所以选择Itrip为1.5A的Fuse。一般选型中，Vmax和Imax不作过多考虑。

厂家：

Littelfuse力特

华德：ADS18采用，http://www.walterfuse.com

好利来：ADS18采用，http://www.hollyfuse.com

深圳万瑞和电子网址：http://www.whptc.com/smd/SMD1206.html