原创元器件第017篇保险丝分类

 2023-12-21 19:35  560 3 3 分类: EDA/ IP/ 设计与制造文集: 元器件

保险丝是一种保护元件，当电路出现过大的电流时，可以切断电路。保险丝可以是金属熔丝，聚合物熔丝或者是电子熔丝（eFuse，功率MOSFET和控制电路组成的集成器件）。

金属熔丝是最常见的保险丝。它的关键部分是一段金属导体，串联在电路中。当流过导体的电流超过一定程度，由于电流引起焦耳热，在金属导体内电流方向上最薄弱（电阻最大，温度最高）的部位会熔化并断开。保险丝正常时的电阻是毫欧级，一旦熔断，就变得非常大。金属熔化需要一个积累热量的过程，常常达到几十个毫秒，所以金属熔丝并不算非常快速的保护元件。金属熔丝的优点是结构简单，价格低廉，不用很多钱就可以有相当好的可靠性。

聚合物熔丝（PPTC）是利用高分子聚合物（Polymer）制造的一种PTC（正温度系数电阻器）。当遇到高温或者大电流时，聚合物的电阻会迅速地增大3到9个数量级，相当于断开电路。和金属熔丝一样，因为需要积累热量的过程，所以其动作速度也有几十个毫米之久，不算很快速。不过，由于电路断开后温度和电流下降，聚合物会自行恢复，带来的好处是不需要拆开机壳更换保险丝，使电路具有了一种“自我修复”的能力。

电子熔丝是有源器件，内部可以等效为两个并联的功率MOSFET。这两个MOSFET具有较大的导通电阻差异，例如一个是10毫欧，另一个是10欧。应用时，较低内阻的MOSFET负责截断电流，较高内阻的MOSFET负责电流采样。当电流达到设定的大小时，内部的比较器电路动作，关断低内阻MOSFET。由于其动作不需要蓄积热量，动作速度可以小于1个毫秒。

Ref：

庄奕琪. 电子设计可靠性工程. 西安电子科技大学出版社，2014

作者：电子知识打边炉，来源：面包板社区

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