本文用LOTO示波器和5A的電流探頭來(lái)實(shí)驗(yàn)兩種常見(jiàn)類(lèi)型的保險(xiǎn)絲的保護(hù)曲線。一種是熔斷型的,另一種是自恢復(fù)型的。我們通常需要在一些電路中對(duì)電流過(guò)大的情況做保護(hù),比如防止用戶把輸出源短路,比如防止用戶對(duì)電路灌入大電流燒毀。這種情況下,我們需要在需要保護(hù)的電路中串入保險(xiǎn)絲。
熔斷型的保險(xiǎn)絲原理是當(dāng)電流增大,保險(xiǎn)絲的溫度升高,打到額定電流后燒斷保險(xiǎn)絲,從而切斷了電流路徑。

自恢復(fù)保險(xiǎn)絲(Polymeric Positive Temperature Coefficient,PPTC)的原理是,當(dāng)電流增大到一定程度后,過(guò)流使它溫度升高時(shí),阻值急劇增大幾個(gè)數(shù)量級(jí),使電路中的電流減小到安全值以下,從而使后面的電路得到保護(hù),過(guò)流消失后自動(dòng)恢復(fù)為低阻值,免除電流保險(xiǎn)絲經(jīng)常更換的麻煩。


我們實(shí)測(cè)一個(gè)標(biāo)稱200mA/250V的熔斷型保險(xiǎn)絲的電流保護(hù)情況。我們用LOTO的USB示波器OSC482,帶一個(gè)串入電源回路中的電流探頭,這個(gè)電流探頭的內(nèi)阻只有0.2毫歐,同時(shí)串聯(lián)上這個(gè)保險(xiǎn)絲。然后通過(guò)示波器監(jiān)測(cè)電流中的電流波形。正常狀態(tài)我們不開(kāi)啟電源,電流為0,然后突然打開(kāi)開(kāi)關(guān),將一個(gè)5A的電流突然加入到回路中,我們觀察保險(xiǎn)絲路徑中的電流波形,從而分析出這個(gè)保險(xiǎn)絲的保護(hù)情況。
我們得到如下電流曲線結(jié)果:


可以看到,當(dāng)5A的電流突然加到電路中時(shí),50ms的時(shí)間,電流從0突然升高到3.55A左右,然后用260ms的時(shí)間降到了1.25A,然后完全熔斷,電流變?yōu)?。這和標(biāo)稱的200mA完全對(duì)應(yīng)不上,所以在使用這種保險(xiǎn)絲時(shí),你的電路承受不了持續(xù)幾百毫秒的3A電流的話,還是會(huì)被損壞的。
接下來(lái)我們看看一款350mA的自恢復(fù)保險(xiǎn)絲的實(shí)測(cè)情況。
我采購(gòu)了NANOSMDC035F-2這個(gè)型號(hào)的PPTC,

保持電流(Hold Current)IH:不會(huì)使電阻值突變的最大電流。
觸發(fā)電流(Trip Current)IT:能使電阻值突然變大的最小電流,一般為保持電流的兩倍。
額定電壓(Rated Voltage)VMAX:在額定電流下能承受的不會(huì)損害PPTC器件本身的最大電壓。
最大電流(Maximum Current)IMAX:在額定電壓下能承受的不會(huì)損害PPTC器件本身的最大電流。
動(dòng)作功率(Typical power)Pd:動(dòng)作狀態(tài)下消耗的功率。
最大動(dòng)作時(shí)間(Max Time to Trip)Ttrip:規(guī)定電流下的最大動(dòng)作時(shí)間。
靜態(tài)電阻(Resistance Tolerance)RMIN、RMAX:在不加電情況下的靜態(tài)電阻最小值Rmin和最大值Rmax,器件的實(shí)踐值在該范圍之內(nèi),即Rmin≤R≤Rmax。



為了方便,我把貼片的PPTC焊上了兩只腳,同樣的電路環(huán)境下,我們得到我們得到如下電流曲線結(jié)果:


可以看到,當(dāng)5A的電流突然加到電路中時(shí),24ms的時(shí)間,電流從0突然升高到1.5A左右,然后用500ms的時(shí)間降到了0A左右。這和標(biāo)稱的350mA完全對(duì)應(yīng)不上,所以在使用這種保險(xiǎn)絲時(shí),你的電路承受不了持續(xù)幾十毫秒的1.5A電流的話,還是會(huì)被損壞的。
斷開(kāi)電路,檢測(cè)下PPTC的電阻,1.7歐姆,雖然不是資料里寫(xiě)的最大1.3歐姆,但是還是算自恢復(fù)了。

綜合兩次試驗(yàn)的結(jié)果,相同的標(biāo)稱值的情況下,自恢復(fù)保險(xiǎn)絲的保護(hù)性能還是優(yōu)于熔斷型保險(xiǎn)絲的,并且方便。
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示波器
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