保险丝如何工作？了解熔断器操作和实施的细节

保险丝是一种简单而高效的方法，可以保护设备免受危险电流的影响：

流经导体的非零电阻的电流会导致功率耗散。
功率以热量的形式消耗掉。
热量会升高导体的温度。
如果电流幅度和持续时间的组合足以将温度升高到保险丝的熔点以上，则保险丝会开路并且电流停止。

尽管保险丝的基本操作并不复杂，但仍有一些微妙的要点需要牢记。本文的其余部分将帮助您了解与保险丝的行为和使用相关的一些重要细节。

保险丝如何跳闸：热量，而不是电流

保险丝不会被电流直接跳闸；相反，电流会产生热量，热量会导致保险丝跳闸。这实际上是一个相当重要的区别，因为它意味着熔断器的工作受到环境温度和电流时间特性的影响。

保险丝的指定电流额定值仅与特定的环境温度（通常或始终为 25°C）相关，因此，如果您设计的设备将在室外运行，例如，您需要调整保险丝的选择。 、 南极洲或死亡谷。下图显示了环境温度如何影响三种保险丝的实际额定电流（相对于25°C标称电流额定值）。

关于通过保险丝的电流的时间特性，我们都知道热量的影响会随着时间的推移而积累（与在炉子和炉子之间拿起它并意识到它很热相比，暂时接触热煎锅并不算什么）餐桌）。因此，保险丝的电流额定值是其实际行为的简化。我们不能期望保险丝能够响应高振幅瞬变，因为较高功耗的短持续时间不会使温度升高到足以导致跳闸的程度。

下图显示了松下制造的一组表面贴装保险丝的时间-电流特性。额定电流位于顶部，曲线表示熔断器跳闸所需的时间与流过熔断器的电流量之间的关系。

正如您所看到的，瞬态幅度必须远高于额定电流。例如，当过流状况的持续时间仅为 1 毫秒时，您需要 3 安培的电流来使 0.5 安培的保险丝跳闸。

串联连接保险丝！

我不会详细讨论这一点，因为它非常简单，但值得一提的是，以防万一您在设计原理图时迟到并且在精疲力竭的状态下您没有注意到您以这样的方式放置了保险丝例如，它仅与两个稳压器之一串联。保险丝不能保护与其并联的任何物体。

假设额定电流为 6 安培的保险丝可用于可能需要 5 安培稳态电流的电路中，这是完全合理的。但事实证明，这并不是一个好的设计实践。

熔断器的电流额定值并不是高精度规格，而且（如上所述）实际跳闸电流还受到环境温度的影响。因此，为了避免“误跳闸”，您的预期稳态电流和保险丝的额定电流之间应该有相当大的差距。

Littelfuse 的这份文件建议“重新评级”25%（在室温下运行）；因此，只有当电路的稳态电流保持在 7.5 安以下时，才会使用额定值为 10 安培的保险丝。

假设您的电路包含一个精密元件，如果承受高于 1 安培的电流，该元件肯定会被损坏。在正常情况下，电路的电流不应超过 500 mA，因此您需要使用额定值为 900 mA 的保险丝。该值足够高，可以防止误跳闸，也足够低，可以确保精密组件不会出现 1 安培的电流。正确的？

我们已经讨论过热量需要时间积累的事实——在本例中，需要很长时间。当电流等于额定值时，您必须等待至少四个小时保险丝才会跳闸。即使在两倍额定电流下，延迟也至少为五秒。重要的是，脆弱的部件可能在保险丝熔断之前很久就被烧毁了。

您必须重新考虑保险丝的选择，或者——在上述情况下，这可能是一个更实用的解决方案——实施一种不同的方法来处理过流情况。

为什么保险丝有额定电压？

保险丝被设计为具有非常低的电阻，这样它们就不会过度干扰它们所保护的电路。这种低电阻意味着保险丝两端的电压降将非常小。那么，为什么保险丝有额定电压呢？

确实，保险丝在正常运行期间会看到很小的电压，但额定电压与正常运行无关。相反，额定电压告诉您保险丝在跳闸后可以承受的能力。熔断的保险丝是开路，如果该开路两端的电压足以引起电弧，则不能依赖该保险丝。

如果您使用的是微型表面贴装保险丝，如下图所示（请注意实际保险丝元件有多薄），注意电压额定值。例如，0603 保险丝的额定电压可以是 32 V 甚至 24 V。