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从一个实际应用案例来谈Fuse选型

时间:03-08 来源:互联网 点击:
作者: 孙明

Fuse作为过流保护器件,已经被广泛地使用在各种电器产品中。但国内相当多设计开发人员对保险丝器件缺乏足够的认知,选型比较随意,通常只简单考虑下器件的工作电压/工作电流参数,就选定了一个规格,由于国内项目通常开发周期较紧要求,工程师的测试重点很少关注到保险丝器件,对其保护功能和效果未进行充分验证,导致终端产品投入市场后,产品面临客户各种抱怨:常见的保险丝选用存在如下几类问题:

1, 保险丝电流规格选择过高,过电流情况下不能及时熔断,保险丝起不到保护效果导致危险发生;

2, 保险丝电流规格选择过低,正常工作条件下,保险丝即发生熔断,造成产品不能正常工作;

3, 保险丝类型选择错误,其耐冲击能力不够,正常应用之冲击条件下即造成保险丝动作熔断,造成产品无法工作;

4, 选择低端或者假冒品牌保险丝,器件性能不符合自身规定参数。不能实现应该有的保护功能。

下面就以一个实际案例,结合TE/FUSE参数特性来谈谈如何选择一款符合实际应用要求的保险丝:

收集终端产品设计/应用对保险丝的要求:

- 产品工作温度范围:-40℃to +85℃

- 正常工作电压范围: 6V to 18V

- 正常工作稳定工作电流=0.36 A/ 正常工作峰值最大电流=1.68A

耐脉冲测试要求:

- 正常开关发生的脉冲冲击测试要求:Imax=12.94A/持续时间200us/开关次数大于 120,000次;

- 24V条件下启动脉冲冲击测试:Imax=27.56A/持续200us/冲击至少5次;

- Pulse 1 脉冲冲击 Imax=7A/持续10ms/500次冲击;

- Pulse 2a 脉冲冲击Imax=23.38A/持续30us/500次冲击.

- 封装要求:1206/贴片

步骤1:确定保险丝稳态额定电流Ifuse

考虑最极端使用情况:

Ifuse=Max Isys/(标准稳态折减*应用温度折减)=1.68A/(0.75*0.85)=2.64A

根据TE/1206/Fuse电流规格表/图1,大于2.64A最接近规格为3A/规格1206SFS300F/32(32Vdc满足应用电压要求).


图1

备注:标准稳态折减:为定值,通常取值=0.75;应用温度折减:可从TE/FUSE 折减曲线图2查得:


图2

步骤2:通过换算实际应用脉冲I2t 值比较步骤1初步选择Fuse 之I2t 值,需满足前者<后者,才是合适的选型.

1), 正常开关发生的脉冲冲击测试要求:Imax=12.94A/持续时间200us/开关次数大于 120,000次;

据上可估算 I2t=0.5x (12.94)2x 200us = 0.0167A2s

考虑应用脉冲循环(可查图3)/温度(可查图2)/电路差异折减(经验值取0.7),折算后 I2t=0.0167/(0.39*0.85*0.7)=0.072A2s

对比查询TE/1206/SFS fuse I2t 曲线图4可知,1.25A规格对应 I2t=0.15已大于应用之 I2t需求,因此更高电流规格3A可以满足应用之要求.


图3


图4

2) 24V条件下启动脉冲冲击测试:Imax=27.56A/持续200us/冲击至少5次;

据上可估算 I2t=0.5x (27.56)2x 200us =0.076A2s

考虑应用脉冲循环(可查图3)/温度(可查图2)/电路差异折减(经验值取0.7),折算后 I2t=0.076/(0.83*0.85*0.7)=0.154A2s

对比查询TE/1206/SFS fuse I2t 曲线图4可知,1.25A规格对应 I2t=0.15接近应用需求,因此更高电流规格3A可以满足应用之要求。

3) Pulse 1 脉冲冲击 Imax=7A/持续10ms/500次冲击;

据上可估算 I2t=0.5x (7)2x 10ms =0.245A2s

考虑应用脉冲循环(可查图3)/温度(可查图2)/电路差异折减(经验值取0.7),折算后 I2t=0.245/(0.63*0.85*0.7)=0.6536A2s

对比查询TE/1206/SFS fuse I2t 曲线图5可知,1.5A规格对应 I2t=0.8大于应用需求,因此更高电流规格3A可以满足应用之要求.


图5

4) Pulse 2a 脉冲冲击Imax=23.38A/持续30us/500次冲击;

据上可估算 I2t=0.5x (23.38)2x 30us =0.0082A2s

考虑应用脉冲循环(可查图3)/温度(可查图2)/电路差异折减(经验值取0.7),折算后 I2t=0.0082/(0.63*0.85*0.7)=0.0219A2s

对比查询TE/1206/SFS fuse I2t 曲线图6可知,1A规格对应 I2t=0.03大于应用需求,因此更高电流规格3A可以满足应用之要求.


图6

基于以上应用要求之推导计算,可以确定1206SFS300F/32符合应用之要求.

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