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保险丝

时间:2010-10-17 08:47来源:未知 作者:andehk 点击:
  

保险丝

电子元器件-百科名片

保险丝由电阻率比较大而熔点较低的铅锑合金制成的导线叫做保险丝。保险丝也被称为熔断器,IEC127标准将它定义为"熔断体(fuse-link)"。它是一种安装在电路中,保证电路安全运行的电器元件。

目录

保险丝
作用
工作原理
构成
  1. 基本构成
  2. 灭弧装置
  3. 熔断指示装置
分断能力
分类
相关说明
常用保险丝规格
  • 智能电子保险丝
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元件。保险丝由电阻率比较大而熔点较低的银铜合金制成的导线叫做保险丝。最初用铅锑合金做的保险丝已因安全原因被淘汰.
  最早的保险丝于一百多年前由爱迪生发明,由于当时的工业技术不发达白炽灯很贵重,所以,最初是将它用来保护价格昂贵的白炽灯的。

基本构成

好的导电性,不应产生明显的安装接触电阻;三是支架部分,保险丝的熔体一般都纤细柔软的,支架的作用就是将熔体固定并使三个部分成为刚性的整体便于安装、使用,它必须有良好的机械强度、绝缘性、耐热性和阻燃性,在使用中不应产生断裂、变形、燃烧及短路等现象;

 

熔断指示装置

额定电压分,可分为:高压保险丝、低压保险丝和安全电压保险丝。
  按分断能力分,可分为:高、低分断能力保险丝。
  按形状分,可分为:平头管状保险丝(又可分为内焊保险丝与外焊保险丝)、尖头管状保险丝、铡刀式保险丝、螺旋式保险丝、插片式保险丝、平板式保险丝、裹敷式保险丝、贴片式保险丝。
  按熔断速度分,可分为:特慢速保险丝(一般用TT表示)、慢速保险丝(一般用T表示)、中速保险丝(一般用M表示)、快速保险丝(一般用F表示)、特快速保险丝(一般用FF表示)。
  按标准分,可分为:欧规保险丝、美规保险丝、日规保险丝。
  按类型分,可分为:电流保险丝(贴片保险丝、微型保险丝、插片保险丝、管状保险丝),温度保险丝(RH[方块型]、RP[电阻型]、RY[金属壳]),自复复保险丝(插件、叠片、贴片)
  按尺寸可分为:贴片型 0603,0805,1206,1210,1812,2016,2920;非贴片型Φ2.4×7,Φ3×7,Φ3.6×10,Φ4.5×15,Φ5.0×20,Φ5.16×20,Φ6×25,Φ6×30,Φ6×32,Φ8.5×8,Φ8.5×8×4,Φ10×38,Φ14×51。
  自复保险丝:
  
零功率电阻低:自复保险丝自身阻抗较低,正常工作时功率损耗小,表面温度低;
  过流保护速度快:自复保险丝由于自身材料特性,过流状态响应速度比其它过流保护装置快得多;
  自锁运行:自复保险丝在过流保护状态,以极小的电流锁定在高阻状态,只有切断电源或过电流消失后,才会恢复低阻状态;
  自动复位:自复保险丝在起到过流保护作用后(故障排除)自行复位,无需进行拆换;
  耐大电流:自复保险丝有极好的耐大电流能力,有的规格可承受100A电流冲击;
  应用:PPTC的应用范围很广,可以用在各种电子产品、通讯产品、电源供应器等;

智能电子保险丝

  对于大多数采用电感的非同步整流升压型开关变换器,其输入和输出之间都存在一条直流通路,如图1所示。该通路的存在会造成两种不良后果:其一,一旦输出短路或严重过载时间超出几百毫秒将导致二极管(通常为肖特基二极管)过热损坏;其二,当由于某种原因,比如人为关闭,使开关振荡电路停止工作,负载端仍然有电压存在,只是比输入端低一个二极管的管压降而已,这时输出仍会消耗能量。除此之外,如果该残存电压低于负载稳态工作电压范围,将使电路处于不确定状态。
  对于输出电流相对较小的应用场合(小于5A),利用单片电流模式控制器和高端电流取样技术,上述两个问题都可以很好地解决。在这些电路中,二极管被一同步整流开关三极管取代,因此通过关闭内部开关三极管就可把输入输出通路截断,这样一来,负载端对输入端来说就呈高阻状态,而这正是所希望的结果。在正常工作状态,电路内部的高端取样电阻对负载电流期性地进行采样,因此避免了因过流导致灾难性后果出现。因此,内部过热保护电路为变换器提供了安全工作区(SAO)。
  其中MAX668是一个开关控制器,由它完成升压功能。电流反馈型升压控制器(MAX668)驱动低端逻辑电平N沟道增强型MOSFET,该开关管通过低端电流取样电阻到地。高端开关是一肖特基二极管,选择它主要是它具有低的正向导通压降。由图可见,升压变换器的拓扑基本结构未被破坏。本应用中,MAX668把3.3V电压变为5V,负载电流可达3A。 
  其中P沟道增强型MOSFET——Q1是实现负载断路的关键元件。当MAX668在关闭模式时,二极管D1仍然导通,使得MAX810L的电源端的电压为3.3V减去二极管D1的管压降。由于MAX810L的复位门槛电平为4.65V,因此其RESET端输出为高电平,迫使Q1关断,从而使负载与输入电源断开。MAX668通过外部反馈电阻网络设定5V输出电压。当输出电压超MAX810L的复位门槛电平时,其内部单稳电路开始工作并延时约240ms。之后,MAX810L的输出变低,使Q1导通。
  Q1导通之后,MAX810L一直监测输出电压以确定输出是否过流。过载将会导致输出电压下降,当它低于MAX810L门槛电平时,MAX810L的输出经过20μs的延迟后由高变低,从而关断Q1并使负载断开。由于MAX668的升压作用,MAX810电源端电压又会高于其门槛电平,240ms的复位延迟时间后,MAX810L输出再次由高变低,开通Q1并自动再次连通负载。上述过程会一直周期性重复下去,除非移去多余负载或将MAX668关闭使其停止工作。因此MAX810L和开关Q1一起构成了一个固态开关(电子保险丝)。
  MAX810L(微功耗器件)具有非平衡推挽输出级。当对外输出电流时,它等效于一个6kΩ电阻;当从外汲取电流时,它等效于一个125Ω的电阻。当导通或关断Q1时,由于MAX810L的电阻阻止了Q1的密勒电容和栅源电容快速充放电,因此使开关瞬态过程得以减慢。假定Q1总的等效电容为5000pF时,则MAX810汲取电流时(等效于125Ω电阻)大电流三极管的RC电路的时间常数约为0.6μs。整个导通过程电压瞬态响应时间大约为10RC=6μs。完全关断同样开关Q1的时间大约是完全导通时间的48倍。
  当外部负载或C2在启动瞬间要汲取较大电流时,快速导通Q1可能使MAX810输入电压低于其复位门槛电压从而导致复位出现,因此在图2基础上再增加一RC网络以减缓其开通过程,合适地选择R、C可使负载连接过程延续到几个MAX668开关工作周期,使MAX668的输出电压一直高于MAX810的复位门槛电压。假如R、C使Q1的导通时间延长,同时也延长了关断时间。因此需要在电阻上并联一肖特基二极管,以加速当负载过载时关闭Q1的进程。
  为了获得增强型通道及较低的导通电阻,上述电路均需要采用逻辑电平控制的P沟道MOSFET,如果Q1的导通电阻值较大且在其两端产生较大的压降(特别是低输出电压应用场合或负载离电源的距离较远时),则应该从Q1漏极端反馈电压调节输出。设计电路时,必须最小化寄生参数同时仔细考虑电路布局。利用一个SOT23封装的低电压模拟开关(MAX4544)可实现上述远端调节,该开关受控于MAX810L的输出,如图4所示。
  根据MAX4544产品参数,其最低工作电压为2.7V。由于输入电压为3.3V,而肖特基的正向管压降为0.3V,因此即使该升压变换处于关闭模式,MAX4544(及MAX810)也处于工作状态。此时,MAX810输出高电平,MAX4544的公共端COM与其常开端NO(Q1的源极)相连。当MAX668使能时,与MAX4544公共端相连的电阻网络为MAX668提供反馈电压。由于5V电压时MAX4544的导通电阻最大可达60Ω,因此为了得到最小输出电压误差,反馈电阻的取值应该很大。由于3V工作电压时,MAX4544的导通电阻仅为120Ω,因此开关MAX4544引入的误差电压很小,即使低输出电压也是如此。
  当使能升压变换器,且其输出电压超过MAX810的复位门槛电平并经过复位延迟后,MAX810的输出将由高变低,使Q1导通,连通负载。同时,MAX810输出的低电平使MAX4544的COM端与NC端(常闭端)接通,使得反馈电阻由Q1的源极切换至Q1的漏极,从而允许从远离变换器的负载端对输出电压进行调节。
  上述MAX4544的开关过程也把MAX810的输入端从Q1的源极切换到Q1的漏极,这样一来,MAX810可以用来监测负载是否过载。

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