高分子自恢復(fù)保險(xiǎn)絲與玻璃管保險(xiǎn)絲和陶瓷館保險(xiǎn)絲的區(qū)別和選型方法
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chiptcr 發(fā)布時(shí)間：2011-11-02 16:54:37
一. 保險(xiǎn)絲的分類
保險(xiǎn)絲是一種故意設(shè)置在電路中對(duì)電流敏感的薄弱環(huán)節(jié)的元件，在電路正常工作時(shí)，它對(duì)所保護(hù)的電路沒有影響，它阻值小，最好沒有阻值，沒有功率消耗。當(dāng)電路異常，電流過大或電路出現(xiàn)短路時(shí)能夠迅速的切斷電源，保護(hù)電路和其他的元器件。保險(xiǎn)絲有很多種類型，常用的保險(xiǎn)絲主要可分為玻璃管保險(xiǎn)絲（低分辨能力）、陶瓷管保險(xiǎn)絲（高分辨能力）和高分子自恢復(fù)保險(xiǎn)絲（PPTC塑料聚合物制成）三類。
二. 保險(xiǎn)絲的性能和參數(shù)
1、額定電壓
額定電壓是指保險(xiǎn)絲斷開后能承受的最大電壓。保險(xiǎn)絲接通時(shí)期兩端所承受的電壓遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于其額定電壓，在選用保險(xiǎn)絲時(shí)一般均要求其額定電壓要大于有效的電路電壓。
2、額定電流
額定電流是保險(xiǎn)絲能長期工作的最大電流。假設(shè)保護(hù)電流為Ir，應(yīng)該選用保險(xiǎn)絲的額定電流為In，則兩者應(yīng)滿足以下條件In=Ir/(fo*f1)，fo為對(duì)不同規(guī)范保險(xiǎn)絲的折減率，對(duì)ICE規(guī)范的保險(xiǎn)絲可以不加折減率，即fo=1，對(duì)UL規(guī)范的保險(xiǎn)絲，折減率fo=0.75。f1為考慮溫度后的折減率，環(huán)境溫度越高，保險(xiǎn)絲工作時(shí)就越熱，壽命就越短。這里要著重說明的是指圍繞著保險(xiǎn)絲周圍的空氣溫度，不應(yīng)與室溫相混淆。不管是UL規(guī)范還是ICE規(guī)范，保險(xiǎn)絲的各項(xiàng)要求都是在室溫25℃條件下制定的，就不需考慮家一定的折減率。顯然不同環(huán)境溫度，保險(xiǎn)絲的折減率也不一樣。下圖給出的是不同特性的保險(xiǎn)絲在不同溫度下的折減率，曲線A對(duì)應(yīng)于玻璃管保險(xiǎn)絲（滿熔斷絲：低分辨能力），曲線B陶瓷管保險(xiǎn)絲（特快熔、快熔斷保險(xiǎn)絲和螺旋式繞制的保險(xiǎn)絲：高分辨能力）曲線C對(duì)應(yīng)高分子自恢復(fù)保險(xiǎn)絲（PPTC塑料聚合物制成保險(xiǎn)絲）
由曲線可以看出熔斷保險(xiǎn)絲的材料具有較低的融化溫度，對(duì)環(huán)境溫度比較靈敏其折減率比較大，而聚合物自恢復(fù)式保險(xiǎn)絲對(duì)溫度十分敏感，所以它隨溫度折減率最大。
采用這件率后，既能保證電路的安全運(yùn)行，又能使保險(xiǎn)絲安全長壽的工作。
例如：某電路額定電壓為12V，正常工作電流為2A，如果采用高分子PPTC自恢復(fù)式保險(xiǎn)絲要求符合UL規(guī)范的保險(xiǎn)絲，要求該保險(xiǎn)絲長期工作在90℃，則所選用的保險(xiǎn)絲額定電流為 In=Ir/(fo*f1)=2/(0.75*0.4)=6.6A，所以推薦使用16-700自恢復(fù)保險(xiǎn)絲。
如果采用高分子PPTC自恢復(fù)式保險(xiǎn)絲要求符合ICE規(guī)范的保險(xiǎn)絲，要求該保險(xiǎn)絲長期工作在90℃，則所選用的保險(xiǎn)絲額定電流為 In=Ir/(fo*f1)=2/(1*0.4)=5A，所以推薦使用16-500自恢復(fù)保險(xiǎn)絲。
很顯然選用保險(xiǎn)絲額定電流太大，當(dāng)遇到異常情況時(shí)，保險(xiǎn)絲很難熔斷達(dá)不到保險(xiǎn)的目的，如果選擇的額定電流太小，即使未遇到異常情況保險(xiǎn)絲也會(huì)保護(hù)，使電路無法正常工作。 鎮(zhèn)流器
日光燈需要一個(gè)鎮(zhèn)流器產(chǎn)生高電壓和大電流來點(diǎn)著。鎮(zhèn)流器控制日光燈的電氣特性。開燈時(shí)電子鎮(zhèn)流器在燈的兩端產(chǎn)生高壓沖擊使燈點(diǎn)著，在電子鎮(zhèn)流器中形成自振蕩電路，該振蕩電路由晶體管控制。許多電子鎮(zhèn)流器是由于燈的原因而發(fā)生故障。當(dāng)燈被短接、達(dá)到使用期限或燈被取開時(shí)，會(huì)出現(xiàn)過流情況，而導(dǎo)致燈的陰極開路。由于功率因數(shù)緣故，負(fù)載電阻變低。在起動(dòng)期間，鎮(zhèn)流器在非正常工作電流、高振蕩頻率狀態(tài)下工作三次以上；開關(guān)電路產(chǎn)生過電流而導(dǎo)致鎮(zhèn)流器發(fā)生故障。
自恢復(fù)保險(xiǎn)絲可提供燈在達(dá)到使用期限時(shí)的保護(hù)和晶體管的故障保護(hù)。由于鎮(zhèn)流器經(jīng)常 因?yàn)榫w管的上下端電壓開關(guān)同時(shí)打開而發(fā)生故障，所以對(duì)晶體管的故障保護(hù)是具有重要意義的。
首先，自復(fù)保險(xiǎn)絲具有可自動(dòng)復(fù)原的性能，可減少產(chǎn)品的返修和服務(wù)的次數(shù)，從而降低成本。其次，因?yàn)樽詮?fù)保險(xiǎn)絲能在極端時(shí)間內(nèi)動(dòng)作，以保護(hù)到電路中一些比較敏感的電阻，使鎮(zhèn)流器的可靠性和使用壽命得以提高。第三，自復(fù)保險(xiǎn)絲的功耗非常低，在正常電流工作狀態(tài)下不會(huì)出現(xiàn)極端發(fā)熱的現(xiàn)象而消耗能源。在正常工作電流下阻值非常?。ㄍǔＶ挥辛泓c(diǎn)幾歐）因而不會(huì)形成振蕩電路。第四，自復(fù)保險(xiǎn)絲的體積小，在電路板上占用的空間小，便于設(shè)計(jì)。 變壓器
帶有變壓器的電源設(shè)備的故障主要是由于過流產(chǎn)生的，而導(dǎo)致過流的原因通常是電路短路或負(fù)載減小;發(fā)生故障時(shí)會(huì)導(dǎo)致電路冒煙、著火，以至于損壞電路以及接口。低壓鹵化燈結(jié)構(gòu)的燈體的變壓器常由于短路而產(chǎn)生故障。如果變壓器和燈體之間安裝和連接不正當(dāng)，就更易于損壞。由于燈是并聯(lián)使用的，短路時(shí)電流特別大。把自復(fù)保險(xiǎn)絲安裝在變壓器的第二線圈上可防止短路和過載故障。 喇叭
喇叭系統(tǒng)的保護(hù)要求比較嚴(yán)格。普通保險(xiǎn)絲在喇叭中僅起一次性的保護(hù)作用，使產(chǎn)品的返修率上升；另外，額外的保險(xiǎn)盒和電線使制造商的成本增加。還有，使用的保險(xiǎn)絲還必須符合規(guī)格，錯(cuò)誤規(guī)格的保險(xiǎn)絲會(huì)使喇叭受損。安裝斷路器也是一個(gè)解決的方法；但是，在它們還沒有斷開前，在開始斷開時(shí)會(huì)制造噪音。所以，最好的選擇是自復(fù)保險(xiǎn)絲自復(fù)保險(xiǎn)絲元件。自復(fù)保險(xiǎn)絲在斷開狀態(tài)（呈高阻態(tài)）時(shí)相當(dāng)于一個(gè)軟開關(guān)，在故障消除時(shí)，會(huì)自動(dòng)恢復(fù)到低阻通路的狀態(tài)。 電池
a、手機(jī)電池組：手機(jī)電池組關(guān)鍵在于它本身的應(yīng)用特性，這種電池是被裝于一個(gè)又小又輕并且很窄的盒子里面。（NICD、NiMH、Li-ION）這三種主要的化學(xué)電池都是裝于這種世界通用的盒 子里面的。現(xiàn)在常用的電池組的工作電壓小于10V，最大充電電壓為16V，最新品種的電池組的工作電壓甚至更低，在3~4V之間。這意味著電池組的包裝的改變非?？欤瑥暮附拥膸畎l(fā)展到印刷電路板上的貼裝元件。電池組都需要電路保護(hù)裝置，如VTP210G，能夠在60C時(shí)把電流保持在1安培左右。保護(hù)電路的阻值越低，能源的損耗越小，元件選擇的空間也越大。
b、無繩電話電池：無繩電話通過的電流和電壓比較小。SRP120、LTP070和LTP100都是很好的過流保護(hù)元件。
c、無線電通信電池：無線電通信用的電流比手機(jī)電池的電流大，比手提電腦的工作電流小。LR4系列的工作電流為7.3安培,體積小、重量輕，非常適合這方面的應(yīng)用。具有大工作電流的SRP或LTP系列也可適用。 化學(xué)電池
化學(xué)電池的應(yīng)用越來越廣，這些元件的應(yīng)用將會(huì)使電池組有了一個(gè)更好、費(fèi)用更低的保護(hù)裝置。
A、NiCD電池：低阻抗、化學(xué)特性穩(wěn)定的NiCD電池沒有像NiMH和Li-ION電池那樣對(duì)過電流那么敏感。但由于損耗低，應(yīng)用還很廣泛。然而，在短路或過電流狀態(tài)，它們的低內(nèi)阻會(huì)導(dǎo)致較高的電流通過。通常這些電池的故障原因都是過流，而不是過熱，由任何電池材料應(yīng)用的產(chǎn)品都適用。
B、NiMH電池：NiMH電池比NiCD電池有更高的能源密度。當(dāng)超過90C時(shí)，這些電池更易退化。用VTP或LTP比SRP/LR4材料更適合保護(hù)該種電池。根據(jù)電池的設(shè)計(jì)方法，SRP和LR4都可對(duì)該電池進(jìn)行保護(hù)，但用LTP、VTP時(shí)的導(dǎo)熱性能更強(qiáng)。 C、Li-ION電池：在所有的化學(xué)電池中，Li-ION電池的能源密度最大，化學(xué)特性最為敏感。在使用和充電時(shí)，需裝有電路保護(hù)裝置?，F(xiàn)在常用的保護(hù)裝置是一個(gè)集成電路，但這不是最安全的，因?yàn)樵摷呻娐返谋旧硪部赡軙?huì)造成短路或其CMOS啟動(dòng)失敗使保護(hù)裝置不安全。當(dāng)超過90C時(shí)，Li-ION電池也會(huì)開始退化，由于這種電池的電壓最大，因此電路保護(hù)的要求就更嚴(yán)格了。雖然LTP、SRP等系列已早用于該電池中，但最合適的PTC元件時(shí)VTP；對(duì)于大容量的Li-ION電池，LR4系列的動(dòng)作時(shí)間更短，比SRP系列更適用。
1、自復(fù)保險(xiǎn)絲在可充電電池組中的應(yīng)用
1）、問題與分析：NICD、NiMH、Li-ION常用于移動(dòng)電話和電腦的特別保護(hù)電路中。這些電池組產(chǎn)生故障的原因通常有：正負(fù)極終端意外短路；充電器不能停止對(duì)已充滿電的電池充電；用錯(cuò)充電器或電池的極性裝反。把PTC貼片系列串聯(lián)安裝于電池組的各個(gè)單元中，可對(duì)電路提供過流和過溫保護(hù)。
2）、保護(hù)要求：在發(fā)生故障時(shí)，移動(dòng)電話的電壓可達(dá)到16V，電腦的電壓可達(dá)到24V；其電流可達(dá)到100安培。在過充電狀況，電池組需要進(jìn)行過溫保護(hù)，NiCD電池不能超過120C，NiMH和Li-ION電池不能超過90C。
3）、PTC元件的選型：LTP、VTP和LR4常用于移動(dòng)電話和無繩電話中，具有較高保持電流的SRP、LTP和LR4系列常用于桌面與手提電腦中。對(duì)于NiMH電池組，VTP、LTP材料可允許設(shè)計(jì)者增加熱導(dǎo)保護(hù)功能。某些特殊應(yīng)用的貼片和VTP系列可用于AAA電池單元中。
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