保險絲(fuse,亦稱熔斷器)是許多系統設計中必不可少的一部分,自從最早用電以來,我們就一直依賴它們。使用保險絲連接的基本概念是,由于電流流過而自發熱,若是發生過電流的情況時,保險絲會斷開以切斷電流——簡單、可靠、清晰且明確。保險絲可保護子電路免受裝置中局部故障的影響,例如電源調節器,并依照法規標準的要求進行系統和用戶保護。
3AG保險絲是最廣泛使用的保險絲主體,尺寸為6.3 × 32mm,可提供100mA~15A的標準額定值,具有快速、慢速、精確和延遲版本。它通常具有透明的玻璃外殼。
圖1玻璃體3AG保險絲是在較老和更老舊的消費產品,以及和當前基于機箱的儀器和設備中使用最廣泛的保險絲之一。(圖片來源:Codrey Electronics)
防碎陶瓷也可以使用,但是玻璃外殼版本的便利功能之一是,可以一眼就知道它是否被過電流「嚇壞」過(圖2)。
圖2 3AG玻璃外殼保險絲易于檢查保險絲的狀態。(圖片來源:Codrey Electronics)
3AG保險絲的眾多特性之一是,它可插入保險絲座插座,無需工具即可在幾秒鐘內拆下、檢查和更換。當然,這種便利性可能導致用戶有時在沒有先了解的情況下對其進行更換,為什么需要更換:是由于永存的浪涌還是由于內部短路?
圖3圖中的保險絲座設計為可用螺絲固定并安裝在表面,或使用滑動觸點連接導線或進行焊接。(圖片來源:Digi-Key網頁上刊登的Keystone Electronics產品)
3AG保險絲獲得大量保險絲座的支持,包括PCB表面黏著單元、離散導線型號(圖3),以及經常在機箱背面使用,非常流行的面板安裝版本(圖4)。甚至在應用中為了在不想遺失保護蓋,因此還有具備防漏蓋的RFI屏蔽支架,這是保險絲電路路徑的一部分(圖5)。
圖4面板安裝式保險絲座廣泛用于機箱,大多數情況下用于后面板;這臺頻譜儀儀的三個獨立電源軌均使用一個保險絲和一個支架。(圖片來源:University of California Observatories)
圖5對于耐用的應用,此金屬3AG支架具有一個防松蓋,它也保持了機箱EMI/RFI屏蔽的完整性。(圖片來源:eBay)
當然,保險絲還具有許多其他形狀,例如在汽車中廣泛使用的刀片式保險絲,它們并不是使用中唯一的電路保護組件。 其他知名的電路保護組件包括:
每種保險絲在提供電路保護方面都具有明確的定義和適當的作用,但是由于其一致性、直接作用和不可逆性的組合,基本的可斷路保險絲仍在許多設計中保有其一席之地。實際上,許多設計都使用上述一種或多種方法進行高度局部化保護,如果情況確實有誤,則加一個熱鏈保險絲作為系統級的保險絲。從這個情況上說,典型的保險絲可以作為備用,并提供額外的保險。
典型但不限于3AG形式保險絲的連接設計與當今的許多緊湊型產品在物理上不兼容。這些產品沒有放置保險絲的空間,也沒有讓用戶可進入裝置內部電路,并更換保險絲的方法,況且在許多情況下這也不是一個好主意。
現在,考慮具必須的電池管理系統(BMS)可充電鋰離子電池組:如果情況確實失控,則配備保險絲以終止電流流動是一種理想的額外保護層。此外,在更換保險絲并重新啟動電流之前,先弄清楚發生了什么問題,以及為什么會發生是一個好主意。
為了滿足尺寸需求和不可替代的特性,同時保留「硬」保險絲和電路斷路器的優點,供貨商現在提供表面黏著式保險絲。它們是尺寸微小、對PCB友好的組件,提供與3AG典型保險絲連接相同水平的電流截止電路特色。供貨商能夠做到這樣,并不是透過進一步縮小傳統熱敏組件的尺寸,而是使用了各種創新的結構和技術。
例如,Bourns的SinglFuse產品組合包括七種不同的保險絲結構技術:薄膜濺鍍(thin-film sputtering)、薄膜PCB、陶瓷多層板、陶瓷空腔層壓板、線芯、陶瓷管和陶瓷立方體(圖6)。
圖6它需要多種基礎技術來開發可透過表面黏著且獲得監管機構批準的保險絲,可處理范圍廣泛的電流。(圖片來源:Digi-Key網頁上刊登的Bourns產品)
這些熱敏組件的封裝尺寸范圍從幾乎看不見的0402——0.040 × 0.020英吋或1.0 × 0.5mm——在較低的電流范圍的3812——0.150 × 0.100英吋或3.81 × 2.54mm——額定電流為62mA~100A。盡管尺寸較小,但它們已通過UL/CSA/IEC認證,且某些型號也符合AEC-Q200認證,可用于汽車中。
得老實說:我會想念3AG保險絲的廣泛使用,我知道它不會消失,因為它仍然最適合許多應用場景。然而,我還必須注意與其他任何表面黏著組件相似的保險絲,一旦出現問題,很難辨識或更換它們。
另外,將3AG保險絲從支座中拉出以進行檢查并在需要時進行更換,這在內在層面上是令人滿足的。也許是「山頂洞人/生火/采取行動」(編按:一款游戲進行的方式)的事情?盡管如此,即使對于諸如保險絲之類的不起眼的組件,時間和技術也需要改變。
你曾使用過哪些包括包括溫度保險絲在內的電路保護組件?你在設計中是否使用了不同電路保護組件的組合?它是否是符合安全標準規范的審慎設計?請告訴我們你的喜好和經驗。
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