爱华网保险丝选用指导
目录
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什么样的保险丝才是好的保险丝
选择保险丝的十大要素 大家关注的若干问题
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附件：实际案例
什么样的保险丝 才是好的保险丝?
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一. 该断的时侯要断
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选择恰当熔断特性的保险 丝品种和恰当的额定电流 规格才能满足保险丝的保 护功能。 保险丝的保护功能决定了 保险丝在需要的时侯必须 动作。
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二. 不该断的时侯不能断
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选择有恰当熔化热能值的保险 丝品种规格和放大足够并合理 的安全余量才能满足保险丝的 承载功能（耐脉冲能力）。 保险丝的承载能力保证了保险 丝在绝大部分时间里的正常工 作。
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三. 任何时刻必须保证安全
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选择具有足够分断能力和额定电压的，并获得必要的 应用地区的安全认证的保险丝品种，才能满足保险丝 的安全功能。 保险丝的安全功能确保了保险丝在任何条件下的绝对 安全。
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选择保险丝的十大要素
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选择保险丝的十大要素
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额定电流； 额定电压； 小环境温度； 电压降 / 冷电阻； 熔断特性: 过载能力， 时间 / 电流特性； 分断能力； 熔化热能值； 耐久性（寿命）； 结构特征：外形 / 尺寸， 安装形式； 安全认证。
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1. 额定电流---In
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额定电流是公称额定电流, 通常就是: 电路能够长期工作的最大电流值,不是动作电流。 正确选择保险丝的额定电流值, 必须作如下考虑: ---UL规格保险丝过载能力弱，额定电流 In = Ir/Of 这儿 Ir是电路工作电流,Of =0.75是保险丝的电流折减率 例如电路工作电流Ir=1.5A时, 应选择 1.5/0.75=2A 的保险丝 ---IEC规格保险丝过载能力强, 不需折减, 即: Ir = In
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如果特殊的额定电流不是通用数值, 应选最邻近的较高值。 错误的选泽：把希望保险丝熔断的电流值作为额定电流值 直接把电路的稳定工作电流作为额定电流值
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2. 额定电压---Un
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额定电压是指它的公称额定电压, 通常就是： 保险丝断开后能够承受的最大电压值。
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保险丝通电时两端所承受电压大大小于其额定电压，因此 额定电压基本上无关紧要。 正确选择保险丝额定电压应该等于或大于电路电压 例如: 250V的保险丝可以用于 125V或更低电压的电路
关于保险丝的额定电压应考虑: 低电压电路发生故障过流 时，有可能熔断不彻底 认识的误区：保险丝的额定电压必须跟电路电压一致！
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3. 小环境温度
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不管 UL还是 IEC规格, 保险丝各项指 标都是在25 0C环境 的数据
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如小环境工作温度较高，则要考虑温 度折减（见右图）。
例: 选用快熔断保险丝在 90 0C小环境 下和 1.5A 电流下工作, 参阅右
图, 其温度折减率 (Tf) 是 95%. 若选用 IEC规格保险丝: In = In/ Tf = 1.5/0.95 = 1,58 推荐 1.6 A 或 2 A 的保险丝 若选用UL 规格保险丝 : In = In/Of*Tf = 1.5/0.75*0.95 = 2.1 要选 2.5 A 的保险丝 曲线 A: 传统的慢熔断保险丝
曲线 B: 特快熔断, 快熔断和螺旋式绕制的保险丝 曲线 C: 可恢复 PTC
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4. 电压降/冷电阻---Ud/R
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一般情况下，保险丝的电阻值与它的额定电流值成反比。
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在保护电路中要求保险丝阻值越小越好，这样它的损耗功 率就小；因此在保险丝技术参数中规定了最大电压降值或 冷电阻值，但不作为产品验收依据。 电压降：通以直流额定电流，保险丝热平衡后所得读数。 冷电阻：小于10%额定电流下测得的读数 保险丝的电压降和冷电阻可以互相换算。
小规格保险丝电压降对低压电路的影响较大，务必注意！ 极端低电压情况下由于保险丝电阻太大会无法输出需要的 工作电流。
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5. 熔断特性
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熔断特性也称保险丝的时间/电流特性、I-T特性或安秒特性 , 保险丝最主要的电性能指标，熔断特性用曲线和表来表示
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熔断特性曲线标明了不同电流负载跟相应熔断时间的函数 关系，供设人员选用时的参考（见下左图）；
熔断特性表标明了若干测试电流负载下熔断的时间范围。 供验收人员测试判断的依据（见下右图） 保险丝需要有一定的过载能力：
UL规范保险丝的最大不熔断电流是110%In； IEC规范保险丝的最大不熔断电流是150%In或120%In
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保险丝也要求在超过限量的过载电流时能及时地烧断：
UL规范保险丝的最小熔断电流在130%In 左右； IEC规范保险丝的最小熔断电流在180%In 左右
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5. 熔断特性（续）
% of Ampere Rating 100% 200% Opening Time at 25°C Min. 4hours 1sec. 120sec. Max.
300%
800%
0.1sec.
0.002sec.
3sec.
0.05sec.
不同类型电路需要使用不同熔断特性的保险丝 --阻性电路或保护敏感器件---快熔断 --容性和感性电路或有较大脉冲电路---慢熔断
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6. 分断能力
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分断能力也称为最大分断能力或遮断电流,单位是安培。
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保险丝最主要的安全指标。它表明了保险丝在额定电压下 能安全切断的最大电流。当流经保险丝的电流相当大以至 短路的时侯，仍要求保险丝能安全分断电路，不带来任何 不安全现象: 破碎、燃烧、喷溅、爆炸，或引起周围人身 或其他零件的破坏等。
分断能力取决于保险丝的结构和材质, 一般来说低分断能 力管状保险丝大部份都是玻璃的, 高分断能力通常用陶瓷 壳体, 其中许多还填充有纯净细颗粒状石英材料
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选用原则: 保险丝所在电路中可能出现的最大短路电流不 应超过保险丝的额定分断能力（瞬间脉冲电流除外）
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7. 熔化热能—I t
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熔化热能值(I2t)是指熔体熔断时的能量值, 表示了保险丝能 够承受浪涌的能力，其中 I为过载电流，t为熔断时间 保险丝熔断所需的能量--If2t，浪涌脉冲所释放的能量--Ir2t 当Ir2t >If2t时保险丝被熔断， If2t< Ir2t保险丝能承受 几种典型波形的I2t 计算方法(见下图)
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7. 熔化热能—I t（续1）
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保险丝承受浪涌冲击时会受到损伤,从而略微降低它的 If2t，通过计算和选择 If2t 和 Ir2t 的关系,可以预算保险 丝能够承受的脉冲次数，反过来说需要熔断器能够承受 多少次以上的浪涌冲击,，就必须预留If2t的安全系数。
AEM 熔断器的 If2t 和 Ir2t 的 Littelfuse保险丝的 If2t 和 Ir2t
大概关系
Ir2t <= 30% If2t Ir2t <= 38% If2t Ir2t <= 48% If2t
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的大概关系
100,000次 10,000次 1,000次 Ir2t <= 22% If2t Ir2t <= 29% If2t Ir2t <= 38% If2t 100,000次 10,000次 1,000次
选用原则: 首先必须考虑 If2t > Ir2t, 然后根据需要承受的 浪涌次数预流安全系数
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7. 熔化热能—I t（续2）
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熔断器的熔断时间跟电流产 生的热量, 散热条件及熔断器 的热容特性等都有关,许多因 素都会影响熔断器的熔断时 间,所以熔断器在不同的分断 电流或分断时间会有不同的 If2t,也就是说 If2t 并不是一个 常数 If2t-t 曲线就是反映不同熔断 时间时熔断器的If2t值(见右 图)，与熔断特性曲线类似， If2t-t 曲线也是提供给设计人 员选择保险丝时参考用的
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8. 耐久性/寿命
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保险丝的寿命是很长的，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 规格的小型管状保险丝寿命的方法：在直流电源 条件下，以1.20 In（或1.05 In）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。 保险丝的储存期，在正常条件下不少于两年，到期经复检 合格后可再行储存。
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9. 结构特征和安装形式
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结构特征 管状： 玻璃管-低分断能力，陶瓷管-高分断能力； 填充细粒石英沙-用于灭弧，玻璃管变色-熔断指示； 内焊式与外焊式； 加引线套帽-用于焊接(有时需先将引线成型) ... ... 微型：电阻式，晶体管式 ... ... 表面贴装：薄膜式-PCB/陶瓷，多层独石， 中空型- PCB/陶瓷 ... ... 其他：插片式，螺栓式，密封式，报警式 ... ... 熔体结构：圆丝，扁丝，单丝，双丝，复合丝； 直线状，波浪状，锯齿状； 片状熔体（带一个或多个瓶颈部份） 组合熔体：熔丝缠绕，加锡球，加金属片/电阻等
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9. 结构特征和安装形式(续)
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安装形式
面板安装：保险丝盒，保险丝插座 ... ... 底板安装：保险丝夹，保险丝夹座 ... ... 印
刷线路板安装： 插件安装（波峰焊）：径向引线，轴向引线 ... ... 表面安装（红外焊，回流焊）：多层独石，薄膜式 ... ... 有时需要在管外加热缩套管，使保险丝与周围元件绝 缘 悬挂式安装：保险丝套 外形尺寸 管状—直径X长度 微型—孔径X孔距 表面贴装—焊盘:长X宽 两端距离
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10. 安全认证
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保险丝是一种安全元件，它的质量直接关系到人身和财产 的安全。作为一个安全元件必需经过有关机构的认证, 才能 生产，销售和使用。许多国家（地区）都对保险丝有各自 的认证要求, 经过认证并具有相应标记的保险丝才会被允许 进入该国（地区）市场.
常用主要安全认证: IEC规格：英国BSI 德国VDE 瑞典SEMKO 中国CCC UL规格： 美国UL列表/UR认可 加拿大CSA 其他规格：日本PSE
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大家关注的若干问题
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各品牌 SMD Fuse的优缺点比较
品 牌 型 式 特 征 优 点 缺 点 AEM SolidMatrix 玻璃陶瓷流延工艺 能量固化专利 内芯多层熔体 灭弧能力特强 耐热性强 规格范围宽广 内电阻略大
Littelfuse
晶片型薄膜式
PCB基体 表面单一熔体 陶瓷板印刷 表面单一熔体 类似电阻工艺 表面单一熔体
一致性较好
耐热性弱 熔断时能量外泄
Bussmann
晶片型薄膜式
耐热性较好
熔断时能量外泄
TA-I
晶片型薄膜式
成本较低
特性精度受限
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快、慢熔断不同的性能和应用
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慢熔断保险丝的I2t>快熔断保险丝的I2t, 阻性电路（没有或很少浪涌）--快熔断保险丝 保护IC等敏感贵重器件的电路中--快熔断保险丝； 容性或感性电路（开关机时有浪涌）--慢熔断保险丝 电源部分--慢熔断保险丝；
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保险丝的替换
相同特性和额定电流的情况下：
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“时间-电流特性曲线”和“时间-能量特性曲线”才 能反映保险丝性能
保险丝标准的数据范围是相当宽的，不同品牌保险 丝存在一定差异， 实际性能和特性曲线还存在一定的差异
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保险丝的分断能力在实际应用的意义
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保险丝的分断能力跟它的电气性能没有直接关系 只要电路中的过电流不超过保险丝的分断能力，就能 够保证安全地切断电流，不发生任何不安全的现象 分断能力、额定电压和安全认证是保险丝的安全指标 额定电流、熔断特性和熔化热能是保险丝的性能指标
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哪些因素会影响保险丝的性能
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不恰当的选型 自身内阻—初始内阻和老化后内阻变化都会导致保险 丝熔断变快
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连接—连接部位接触电阻增大同样使熔断变快
散热条件： --环境温度和通风情况 --连接导线/PC板走线的截面积和长度 --焊盘尺寸/夹具表面积
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一次性保险丝和可恢
复保险丝的异同
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可恢复保险丝是正温度系数的热敏电阻，通过PTC材料 的电阻值对温度的正相关及在居里点时的突变而起到 电路保护作用的，原理跟保险丝完全不同 重要器件或电源保护—一次性保险丝 反复脉冲过电流保护—可恢复保险丝
内电阻 一次性 保险丝 可恢复 保险丝 对电流 敏感度 动作速度 老化速度 漏电流 安全性
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小 大
高 低
快 慢
慢 快
无 有
强 弱
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保险电阻能起到保险丝的作用吗
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电阻具有类似保险丝的功能 保险丝的保护功能、承载功能和安全功能 ，保险电阻 不完全具备 保险电阻的熔断特性和熔化热能等性能指标不精确， 只能保证短路分断 保险电阻不属于安全元件
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附：实际案例
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Inverter应用
已知条件
应用要求: Inverter ? 应用电压：12V DC ? 环境温度：50℃ ? 脉冲电流波形如图 + 10A@7.77μs ? 需要承受100000次
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熔断器尺寸：1206 应用电流：430mA 23.1A@9.51μs
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Inverter应用
电流折减和温度折减
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保险丝电流折减系数:Of=0.75 50℃时的温度折减系数:Tf=0.94 (从前面第11页温度折减曲线中可查到) 初选保险丝额定电流: In=0.43/0.75/0.94=0.61A, 我们需要选用额定电流为0.75A或以上的熔断器
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Inverter应用
额定电压和分断能力
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AEM提供的所有系列的0.75A及以上保险丝的额定电压 都大于15V,均超过了项目要求的12VDC, 所以额定电压 没有问题 Inverter的浪涌电流峰值23.1A,小于AEM片式保险丝的 额定分断能力50A, 分断时的安全性不会有问题, (如 果浪涌峰值大于50A,则需要从功率角度来考虑)
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Inverter应用
种类及熔断特性
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指定要1206尺寸的片式表面贴装保险丝,AEM片式保险 丝都已获得UL认可,得到权威第三方的认证,能够保证 运行的安全 由于该电路中有很大脉冲电流,峰值23.1A超过正常工 作电流450mA许多倍,又是应用于电源部分的保护,所以 我们需要选用SB或HI系列的熔断器,最理想的还是选SB 系列.
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Inverter应用
耐脉冲能力
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根据已知应用的脉冲波形计算浪涌电流的能量值 Ir2t = (23.12*0.00000951+102*0.00000777) / 2= 0.0027A2s 需要承受100000次以上脉冲,必须选择熔断器的 If2t >= 0.0027/30% >= 0.009 A2s 通过目录中 I-t 曲线和 I2t-t 曲线可以查出1206SB系列产品在承受 23.1A脉冲时的If2t数值: I-t曲线查到1206SB-1A在23.1A时熔断时间略小于0.0001s, I2t-t 曲线查到1206SB-1A的 If2t 约为0.04 A2s 已经超过上述计算所需的0.009 A2s, 能够满足设计要求. (产品目录上的Nominal I2t=0.11仅供粗略参考) 因此1206SB-1A能够为该案例所选用.
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Inverter应用
耐脉冲能力
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如果选用1206HI系列的熔断器的计算方法: 利用前面计算结果:必须选择熔断
器的If2t >= 0.009 A2s 通过目录中 I-t 曲线和 I2t-t 曲线可以查到1206HI系列产品在承受 23.1A脉冲时的If2t值: I-t曲线查到 1206HI-1A在23.1A时熔断时间约为0.0006s, I2t-t 曲线查到 1206HI-1A的 If2t 超过0.03 A2s 已经超过上述计算所需的0.009 A2s, 也能满足设计要求. (产品目录上的Nominal I2t=0.11也仅供粗略参考) 1206HI-1A熔断器是该案的又一选择方案.
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Inverter应用
耐脉冲能力
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如果选用1206FA系列的熔断器的计算方法: 利用前面计算结果:必须选择熔断器的If2t >= 0.009 A2s 通过目录中 I-t 曲线和 I2t-t 曲线可以查到1206FA系列产品在承受 23.1A脉冲时的If2t值: 1206FA1A: 23.1A时熔断时间<<0.00001, If2t<<0.009 1206FA-1.5A: 23.1A 时熔断时间<0.00001, If2t<0.009 1206FA-2A: 23.1A时熔断时间 略<0.00002, If2t近0.009 1206FA-2.5A: 23.1A时熔断时间约 0.00004, If2t约0.02 从上述数据中选择既能承受100000次脉冲,又保持一定的保护功 能, 勉强合适的是F0603FA2000V032T熔断器 因此1206FA-2A熔断器也可以是候选的方案.
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Inverter应用
分析评估综合选择
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通过上面计算,我们有三个可选的方案: 1206FA-2A,1206HI-1A和1206SB-1A 进行比较分析 : **该三个产品都已获得UL的安规认证; **从保护功能角度看,HI和SB系列所选规格都是1A,接 近计算所得 的电流规格0.75A,比较理想, 而FA系列则要选2A, 保护功能弱; **从耐脉冲能力角度看, 计算后所选FA,HI和SB系列都能满足要求, SB-1A最强, HI-1A次之, FA-2A最弱; **从成本角度看, FA最低, HI次之, SB最高; 进行综合评估,得出结论: **1206HI-1A是该案的最佳选择, 性价比最高. **1206SB-1A是成本略高的更可靠选择. **1206FA-2A是降低保护功能的低成本选择.
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THE END !
