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工作报告熔丝0820
2010-8-20工作学习报告
熔丝
目录
一、引言2
二、保险丝的定义2
三、保险丝的工作原理2
四、保险丝的构造3
五、保险丝的额定电流4
六、保险丝的额定电压4
七、保险丝的温度4
八、保险丝的分断能力4
九、保险丝的种类6
十、保险丝管的安全认证8
十一、正确使用UL标记-->UL标志简介8
十二、正确选择合适的熔丝9
1.电路工作条件9
2.额定电流和环境温度9
3.熔丝位置10
4.断路容量10
5.时间-电流特性11
6.计算熔断能量12
7.备选产品类型12
8.进行最后的选择13
9.选择合适的保险丝盒13
十三、学习心得与体会13
一、引言
一般而言,电路保护器件通常在电路设计中扮演着最不起眼的角色:
人们通常都是在完成设计之后才想起它们,而且对其琐碎的电气特征不胜其烦。
但是,我们目前在电路设计的早期阶段就必须开始考虑电路设计与选择合适的保护器件之间的关系,并且在整个设计过程中都要仔细处理这一问题。
因此,设计者不但要了解各种类型的器件,精通这些器件所具备的不同功能,并且要能够选择出最适合于某个应用的器件。
选择合适的熔丝要确保不影响正常的设备功能,降低设备失效而导致的昂贵维护开销。
电路熔丝能够保护设备的安全,更重要的是,保护用户的安全。
设计者必须在设计的早期阶段仔细考虑如何选择合适的熔丝,并且要在整个设计过程中处理好这一问题。
二、保险丝的定义
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。
保险丝的作用是:
当电路发生故障或异常时,伴随着电流不断升高,并且升高的电流有可能损坏电路中的某些重要器件或贵重器件,也有可能烧毁电路甚至造成火灾。
若电路中正确地安置了保险丝,那么,保险丝就会在电流异常升高到一定的高度和一定的时候,自身熔断切断电流,从而起到保护电路安全运行的作用。
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。
三、保险丝的工作原理
我们都知道,当电流流过导体时,因导体存在一定的电阻,所以导体将会发热。
且发热量遵循着这个公式:
Q=0.24I2RT;其中Q是发热量,0.24是一个常数,I是流过导体的电流,R是导体的电阻,T是电流流过导体的时间;依此公式我们不难看出保险丝的简单的工作原理了。
当制作保险丝的材料及其形状确定了,其电阻R就相对确定了(若不考虑它的电阻温度系数)。
当电流流过它时,它就会发热,随着时间的增加其发热量也在增加。
电流与电阻的大小确定了产生热量的速度,保险丝的构造与其安装的状况确定了热量耗散的速度,若产生热量的速度小于热量耗散的速度时,保险丝是不会熔断的。
若产生热量的速度等于热量耗散的速度时,在相当长的时间内它也不会熔断。
若产生热量的速度大于热量耗散的速度时,那么产生的热量就会越来越多。
又因为它有一定比热及质量,其热量的增加就表现在温度的升高上,当温度升高到保险丝的熔点以上时保险丝就发生了熔断。
这就是保险丝的工作原理。
四、保险丝的构造
一般保险丝由三个部分组成:
一是熔体部分,它是保险丝的核心,熔断时起到切断电流的作用,同一类、同一规格保险丝的熔体,材质要相同、几何尺寸要相同、电阻值尽可能地小且要一致,最重要的是熔断特性要一致;二是电极部分,通常有两个,它是熔体与电路联接的重要部件,它必须有良好的导电性,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是纤细柔软的,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。
PICO生产的保险丝管结构:
线材
玻璃管或陶瓷管(玻璃管用于低分断电流,陶瓷管用于高低分断电流)
四大构材
铜帽
焊锡
五、保险丝的额定电流
它是一种规格的标称,而流过保险丝的电流大到何种地步、何时熔断这在保险丝产品标准中对它有详细的规定,又因标准的不同而规定亦有所不同。
保险丝有一个"熔断系数"其值大于"1"(一般在1.1至1.5之间),它是"常规不熔断电流"与"额定电流"的比值。
由此可以看出,即使流过保险丝的电流大于它的额定电流而未超过常规不熔断电流,保险丝也不应该发生熔断现象。
六、保险丝的额定电压
保险丝熔断与否取决于流过它的电流的大小,与电路的工作电压无关。
保险丝的额定电压是从安全使用保险丝角度提出的,它是保险丝处于安全工作状态所安置的电路的最高工作电压。
这说明保险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。
只有这样保险丝才能安全有效地工作,否则,在保险丝熔断时将会出现持续飞弧和被电压击穿而危害电路的现象。
七、保险丝的温度
保险丝的温升是指保险丝中流过1.1倍(110%)额定电流时,保险丝的温度上升值,即实测温度减去环境温度的值。
UL标准将其上限规定在75℃。
因为保险丝的熔体对温度较为敏感,在一定高的温度长时间的作用下,它的熔点及阻抗将发生变化,这种变化会影响保险丝的准确性。
这就是通常说的保险丝老化。
老化的保险丝使用于电路中是非常危险的,所以,我们在制作和使用保险丝时都应该注重保险丝的温升。
同理,我们也应该注意到,即使经过长时间使用的保险丝未发生熔断,它也有可能已经老化了,此时最好进行更换。
就保险丝管而言;通常情况下,保险丝管的电流承载能力测试是在环境温度25℃的条件下进行的,其电流承载能力是受环境温度影响的。
环境温度越高,保险丝管的寿命就越短,承载能力就越低。
八、保险丝的分断能力
当介于常规不熔断电流与相关标准规定的额定分断能力(的电流)之间的电流作用于保险丝时,保险丝应能满意地动作,而且不会危及周围环境。
保险丝被安置的电路的预期故障电流必须小于标准规定的额定分断能力电流,否则,当故障发生保险丝熔断时会出现持续飞弧、引燃、保险丝烧毁、连同接触件一起熔融、保险丝标记无法辨认等现象。
当然,劣质保险丝的分断能力达不到标准规定的要求,使用时同样会发生上述的危害。
九、保险丝的种类
分类要素
分类名称
备注
保护形式
过电流保护
用于过电流保护的保险丝就是平常说的保险丝(也叫限流保险丝)
过热保护
用于过热保护的保险丝一般被称为"温度保险丝"。
温度保险丝又分为低熔点合金形与感温触发形还有记忆合金形等等(温度保险丝是防止发热电器或易发热电器温度过高而进行保护的,例如:
电吹风、电熨斗、电饭锅、电炉、变压器、电动机等等;它响应于用电电器温升的升高,不会理会电路的工作电流大小。
)。
使用范围
电力保险丝.汽车保险丝.机床保险丝.电器仪表保险丝
体积
大.中.小.微型保险丝
额定电压
高压.低压.安全保险丝
分断能力
高低分断能力保险丝
形状
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、带尾保险丝.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。
带尾保险丝管的尾线直径一般为0.65MM,另外还有0.8MM和1.0MM是用在10A以上的保险丝管上的。
熔断速度
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)。
速断型保险丝主要是用于保护电晶体和二极管等半导体零件.具有大电流時,熔断时间短的特点。
慢速保险丝:
也叫延时保险丝,它的延时特性表现在电路出现非故障脉冲电流时保持完好而能对长时间的过载提供保护。
有些电路在开关瞬间的电流大于几倍正常工作电流,尽管这种电流峰值很高,但是它出现的时间很短,我们称它为脉冲电流也有称它为冲击电流或叫它为浪涌电流。
普通的保险丝是承受不了这种电流的,这样的电路中若使用的是普通保险丝恐怕就无法正常开机了,若使用更大规格的保险丝,那么当电路过载时又得不到保护。
延时保险丝的熔体经特殊加工而成,它具有吸收能量的作用,调整能量吸收量就能使它即可以抗住冲击电流又能对过载提供保护。
普通熔断型保险丝:
具有前兩者之中间特性的保险丝称为普通熔断型保险丝,被广泛使用于一般的电路中。
材料
陶瓷管.玻璃管
玻璃管保险丝用于低分断电流,陶瓷管保险丝用于高分断电流。
分断电流用IR表示,包装检查时要特别注意标签上是否印有该标志。
标准
欧规保险丝、美规保险丝、日规保险丝。
十、保险丝管的安全认证
种类
国别
标志
备注
UL系(美国)
UL/UR(美国)
1UL与IEC的测试要求不同;直径公差也有差别UL:
5.2±0.2 IEC:
5.2+0.1-0.2。
②UL/CSA标志不会同时出现在印有BSI.VDE.IMQ.标志的产品上,但有可能会同时出现在印有UR.CSA△标志的产品上。
CSA/CSA△(加拿大)
IEC系(欧洲)
BSI(英国)
VDE(德国)
IMQ(意大利)
S(瑞典)
MITI(旧称)
PSE(日本)
CCEE(旧称)
CCC(中国)
十一、正确使用UL标记-->UL标志简介
在产品上或和产品相关地使用UL的列名、分级、认可标记是UL指定的用来区分在UL跟踪检验服务下生产的产品的唯一方法。
某一公司的名字在UL的产品目录上出现,并不表示该公司的所在产品都是UL列名、分级或认可的,只有那些带有UL标记的产品才能认为是在UL跟踪检验服务下生产的产品。
针对UL不同的服务种类,UL标记可以分为三大类,分别是列名、分级和认可标记,这些标记最重要的组成部分就是UL的图案符号,这些符号都是UL的注册商标。
三种符号分别用于三种不同服务的产品上,不能混用,否则可认为是假冒产品。
由于分级标记在我国比较少见,因而下面只介绍列名和认可两种标记。
UL的服务不仅依据美国UL标准,也依据加拿大标准(C-UL),因此,UL标记也分为用于UL产品和C-UL产品以及两者都满足三种,各种标记分别见下表:
标记种类
符合UL标准
符合加拿大标准
两都符合
列名符号
认可符号
注意:
在2008年1月之前,对于同时为UL和C-UL列名或认可的产品,可以同时加贴UL和C-UL标记,但到2008年,则必须使用上表中第三列的标记。
十二、正确选择合适的熔丝
1.电路工作条件
要想选择合适的熔丝,我们首先必须搞清楚熔丝所供电和保护的电路的本质特征。
必须定义好一些基本的工作参数,例如最大稳态电压、电流值和环境温度等。
此外,我们还有必要掌握可能出现的浪涌电流的峰值以及持续时间/波形。
2.额定电流和环境温度
与大多数电子元件一样,熔丝也会随温度的变化而降低额定值。
例如,原本在室温下只需使用1A大小延时熔丝的电路,在60℃下必须使用1.25A大小的熔丝,以保证电路能够在较高温度下正常工作(如图1所示)。
图1图中的下降曲线是中等延时型(T)和快速响应型(F)熔丝的普通曲线
对于每种熔丝要参考制造商提供的产品详细曲线说明。
值得注意的是,熔丝本身有电阻,因此会产生电压降和功耗。
时滞型熔丝相比同样额定值的快速响应熔丝通常具有较低的电压降和功耗。
例如,一个额定电流为2A规格为5mm×20mm的延时型熔丝一般具有60mV的电压降,但是快速响应型熔丝的电压降达到了90mV。
这是由于时滞型熔丝具有较厚的熔丝线直径,从而导致在熔化熔丝时需要更高的I2t值(即功耗)。
此外,这种熔丝是镀锡的。
这意味着在正常工作状态下,快速响应型熔丝在断开前将会被加热到较高的温度。
3.熔丝位置
熔丝在电路中的位置也是防止不必要热量积聚的重要因素。
熔丝周围其他器件的类型及其与熔丝的靠近程度都会影响局部温度。
较高的温度会影响器件厂商的规定时间与电流特性之间的关系。
注意,某些会直接使熔丝退热的方法,例如增大焊料盘、散热器、风扇等,都可能改变其原本的性能参数特性。
4.断路容量
断路容量是指熔丝可以安全熔断的最大故障电流。
如果在故障电流超过断路容量的情况下使用熔丝,就会引起电路起火或者更极端的爆炸后果。
例如,不能将一种断路容量为35A的熔丝用于电源电流最坏超过35A的场合,但是对于故障电流不超过35A的场合却能够起到充分的电路保护作用。
根据预定的参数,保险介质决定了可承受的断路容量极限值。
根据一般经验,在带有感性负载的电路中(电感低于0.9pF)最好使用断路容量较高的熔丝,而在只有电阻/电容性负载的电路中一般使用低断路容量的熔丝就足够了。
设备的实际功率因数会影响器件厂商标称的额定值。
某些厂商还另外提供了不同功率因数下的断路容量额定值,以进一步帮助用户构建合适的产品。
5.时间-电流特性
在某些应用中,当电路达到某一极限时熔丝就会熔断,这种需求是很容易理解的。
例如,灵敏半导体电路通常需要能够在极短时间内熔断的快速响应型熔丝,而具有较大启动电流的设备则需要采用延时型熔丝,以防止不必要的停机问题。
在两种类型的熔丝都可以使用的情况下,我们最好再回过头来分析一下环境温度的影响,然后再做决定。
注意,延时型熔丝一般比快速响应型熔丝具有较低的电压降,因此也具有较低的功耗。
适度过电流下(1<2.5In)的熔断时间也几乎是这种情况(参见图2)。
在较大过电流下(1=10.0In),延时型熔丝比快速响应型熔丝具有更长的熔断时间。
图2在适度大小的过电流下快速响应型和延时型熔丝基本上具有相同的熔断时间
6.计算熔断能量
I2t是衡量熔丝熔断所需能量的一个指标。
熔丝熔断所需的近似时间长度可以用器件厂商所给的I2t值除以预期故障电流的平方得到。
例如,对于I2t=4.5A2s的熔丝,预期故障电流是13A,那么:
ttyp=I2t/I2=4.5A2s/(1.25A×10)2=28.8ms
反过来,如果已知预期故障电流并且确定了希望熔丝熔断的时间,那么就可以算出所需熔丝的I2t值。
一旦得出I2t值,就很容易根据某种熔丝的性能指标判断其是否能够满足用户的需求。
7.备选产品类型
IEC标准涵盖了各种设备所用微型熔丝的不同尺寸和封装类型,包括5mm×20mm的筒型熔丝到1206SMD型。
不同的端接头包括抽头式、通孔式和SMD式,器件包装有散装的或者带盘式包装的,通常用于芯片熔丝。
IEC标准和UL标准之间有一些独特的差异,用户在选择熔丝时必须根据国内或国外市场考虑其是否兼容这两种标准。
虽然看起来似乎都是1A的熔丝,但是UL标准和IEC标准的熔丝可能无法互换使用。
它们的时间电流特性是不同的,当工作在1A电流下时UL标准的熔丝可能熔断,而按照IEC标准设计的熔丝却根本不会在1A下熔断,可能要选择2A大小的熔丝。
8.进行最后的选择
当确定熔丝的额定电压和电流、断路容量、时间-电流特性和I2t值,并且确定了所需的包装类型之后,那么我们就可以最终判断候选的熔丝是否满足设计要求。
如果要将熔丝安装在保险丝盒中,那么还必须判断保险丝盒与熔丝的功耗限制情况。
9.选择合适的保险丝盒
有些熔丝需要安装在保险丝盒内以便于更换。
保险丝盒还具有其他一些重要的电气特性:
接触电阻和最大的可容许熔丝功耗。
值得注意的是,保险丝盒与熔丝一样在较高温度下会降低额定值。
保险丝盒有多种可选样式,有的可以安装在设备面板上,其中的熔丝需要用户来更换,也有夹片式或模块式,可以安装在机架上或设备内部的PCB上。
这两种类型的保险丝盒都有快速连接接头或者PCB接头,PCB类型有通孔式或SMD连接式。
PCB保险丝盒的类型有垂直式或水平式安装,便于用户灵活设计机壳。
某些类型甚至已经预装好了熔丝,从而加快系统装配速度,降低安装成本。
十三、学习心得与体会
熔丝也就是我们平常俗称的保险丝,是大家都比较熟悉的一样东西,在查阅和整理资料的时候让我意外的是小小保险丝竟然会有那么多的知识点,有那么多的理论知识是我以前所不知的,从这次的学习中我主要学习了熔丝的工作原理,工作特性,认证机构以及在PCB设计中如何来正确的选择熔丝,这些问题这些理论可以说都是基础的却又是必须要掌握的,通过这次的学习我对熔丝有了更深层次的认识,相信在今后的实际工作中,我将再次把熔丝和工作结合,感悟出与现在不一般的想法。
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