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【技术浅谈】fuse选型指北

最新更新时间:2024-10-08
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技术浅谈

Techtalk



这篇文章是早些时候写的了,现在再拿出来重新整理一下,也算是温故而知新吧!


fuse 的选型说难不难,说简单也不简单,总共大概会涉及到 10 个方面。有些比较简单,可能要不了 1min 就行了;有些则比较麻烦,需要查一些数据和图表,做一些计算才能得出结论。


OK, 那么就请跟着我一点点来吧!










1. fuse额定电流的选取

通常在25℃的环境温度下(Ta=25℃), fuse的额定电流需要降额25%来使用,以尽量避免过热、误熔断等问题的发生。


例:额定电流10A的fuse,在 Ta=25℃ 时,经过fuse的电流不应超过10x0.75=7.5A


针对这一点,很多朋友会问why?这么做有没有什么依据?我查询了一些资料,最有说服力的应该是UL安规认证里的下面这段话:



其大致的意思是一样的, 在2 5℃的 环境温度下,建议经过fuse的电流不要大于fuse额定电流的75%,UL会以此作为fuse认证时候的测试条件。


这里岔开说一点,在另一个fuse的安规认证IEC中,我并没有找到类似的描述,所以理论上来说符合IEC认证的fuse是可以工作在100%额定电流下的。但我个人还是强烈建议按照UL的标准做25%的降额,理由很简单,因为更小的电流意味着fuse的发热更少,温度更低,这对fuse的寿命和可靠性会有比较大的好处。





2 . fuse额定电压的选取

fuse的额定电压必须大于或等于电路中的最大工作电压。


- AC交流电路,请选择AC fuse

- DC直流电路,请选择DC fuse

- AC/DC交直流电路,请选择AC/DC fuse


不建议AC fuse和DC fuse混用。比如AC交流电路中使用DC fuse;或者在DC直流电路中使用AC fuse,这主要和fuse的分断能力这个参数有关,后面会细说。


另外,再多说一点, AC 电压是可以换算成 DC 电压的。例: Vrms=220VAC, Vpeak=220x√2=311VDC 。所以,你也可以选择额定电压 ≥311VDC fuse 用在 220VAC 的交流电路中。当然,实际上我们很少会这么做,因为从成本的角度考虑这并不划算。


还有一个很多朋友会有疑问的点是, fuse 为什么需要考虑电压?它正常工作的时候不是相当于短路嘛?那两端几乎没什么电压啊?


Yes you are right !但是,你忽略了 fuse 断开时的情况。 fuse 的熔断是物理上的断开,此时电路中的所有电压都会加在 fuse 的两端,所以 fuse 需要能安全地承受这个电压,这也就是 fuse 额定电压的意义。






3. 环境温度 (Ta) fuse 选型的影响

fuse是温度敏感性器件,所以fuse的额定电流需要根据Ta来做降额处理。在所有fuse的规格书中,你都能找到如下的温度降额曲线,X轴是环境温度Ta,Y轴是降额系数derating。


如下这个例子中A,B,C是3颗不同的fuse,在Ta=60℃时,可以得到不同的derating:


- A fuse:85%

- B fuse:97%

- C fuse:65%


注意,这里的derating针对的是fuse的额定电流。



那么到这里,我们就可以给出fuse额定电流选型的计算方法:


fuse的额定电流 = 正常工作电流/0.75/derating


假设电路中的正常工作电流为10A, Ta=60℃,让我们来试着计算一下A,B,C这3颗不同的fuse,分别需要选择多大的额定电流才合适呢?


- A fuse = 10/0.75/0.85 = 15.68A,可选额定16A的fuse

- B fuse = 10/0.75/0.97 = 13.74A,可选额定15A的fuse

- C fuse = 10/0.75/0.65 = 20.51A,可选额定20A的fuse


细心的朋友可能已经发现,fuse的derating曲线越是陡峭,需要选择的额定电流就越大;反之,fuse的derating曲线越是平缓,需要选择的额定电流就越小。这其实可以从一个侧面反映出fuse的好坏,一般来说我们都会建议选择温度降额比较小的fuse,因为那意味着它的性能更稳定,不易受外界温度的影响。


OK,内容啰嗦的有点多了,剩下的就先列出大纲,在下一篇中再补完吧!


4. fuse的过流保护(即时间-电流曲线)

5. fuse的最大允许故障电流(即fuse的分断能力)

6. 脉冲电流对fuse选型的影响

7. fuse的物理尺寸和封装

8. fuse的安规认证

9. fuse的安装方式

10. fuse的配件(底座,夹子,盒子等)

 
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