原创元器件选型第001篇金属熔丝型保险丝怎么选

 2023-12-21 20:34  783 6 3 分类: 模拟文集: 2 元器件选型

[初次发表 23-12-21 最后编辑：24-01-18 祝老爸生日快乐]

选择金属熔丝型保险丝时要关注：宣称标准，工作电流、工作电压、环境温度、过载电流及必须开断的时间、异常电流的脉冲形状。

宣称标准

行业存在UL和IEC两种标准，UL和IEC两种保险丝不可以直接替换。两个标准对额定电流、分断能力的定义有一定差异，所以一些资料上特别指出，替换保险丝的时候，如果原先用的是UL保险丝，也要换成新的UL保险丝。原先用IEC保险丝，更换时也要用IEC保险丝。

IEC标准保险丝，允许长期承载100%额定电流。UL保险丝，只允许长期承载额定电流的75%。

IEC标准定义的保险丝，额定电流最高10A。而UL标准覆盖范围更宽，可以达到数百A。

有时会看到一份规格书里既有UL标志也有IEC标志，这表示保险丝可以“混搭”吗？不是的，有时这是因为规格书是一个系列产品的规格书，IEC只针对10A以下的小型产品。即便是一些大电流保险丝的规格书里有IEC的标志，其测试方法可能是IEC认可的其它特殊方法，需要仔细甄别。

工作电流 / Normal Operating Current, Let-thru Current

工作电流是在25摄氏度时保险丝可无限期持续承受的最大电流。对所谓“慢熔型/延时型”保险丝，工作电流选额定电流（Current Rating）的 75%，这个75%来自经验。由于UL 248-14标准和IEC 60127-2标准对过载电流下的熔断时间要求差异，建议按UL248-14设计的保险丝，连续通电时工作电流不要超过额定电流的 75%。也就是说，额定电流 1A 的UL认证保险丝，工作电流不要超过 750mA。对所谓“快熔型”保险丝，工作电流选额定电流的33~66%，这个同样来自经验，适用于IEC标准的保险丝。

工作电压

工作电压是保险丝外部电路的最大电压。工作电压不大于保险丝额定电压。

但实际产品遇到“超压”怎么办？比如

1. 外部电路有一些周期性的尖峰电压超过保险丝的额定电压，有没有问题？

我认为频繁的过压情况要避免，避不开的情况下要增加额定电流的降额；偶尔的脉冲可以忽视。我的理由是：

a）无电压击穿风险。熔断前电阻小不会发生电压击穿；熔断过程中外电路电压不超过保险丝额定电压，不会发生电压击穿；熔断后尖峰电压消失，熔断器仍然不发生电压击穿。

b）关键是发不发热。熔断器是热熔断，如果流过金属熔丝的过电压/过电流让金属熔丝明显升温，那么需要查询规格书里额定电流-温度曲线，增加降额。如果只是很短暂的电压毛刺，其包含的能量非常小，不会让金属熔丝升温，那么就可以无视。

2. 如果外部电路是电感负载，有没有风险？

我认为有，要提高保险丝的额定电压来对应。电感负载本身会因电流突变而产生脉冲电压，而此时金属熔丝如果位于低边且正在熔断，其一端接地（电源参考点），另一端正好是电感的高电位端，如果电压超过额定电压，就会产生并短暂维持电弧（电感能量释放），带来风险。无箝位的电感负载电路是风险最高的，电机驱动（能量回收浪涌）次之。

如果是容性负载，可以不关注额定电压，但要关注浪涌电流、Inrush电流，确保其不产生意外熔断（Nuisance Opening）。断开时，电容能量泄放速度慢，电压维持时间长，保险丝熔断期间，熔丝断开部位两侧的电压差很小，所以不会有电弧。

对于阻性负载，保险丝的额定电压可以等于电路的开路电压。

工作温度

熔丝本质是一段热敏电阻，所以其熔断表现和自身的温度密切相关。工作温度是指保险丝外壳的温度，即热电偶粘贴在保险丝外壳处测量的温度，不同于元件篇介绍的环境温度（指空气温度，而且是紧挨着保险丝表面的空气的温度）。

为了避免意外熔断，需要正确降额。前期样机阶段有必要测试出整机热平衡时保险丝的工作温度。根据这个温度，查阅保险丝额定电流-温度降额曲线，获得准确额定电流，继而确定工作电流。下面是一个例子，来自LittelFuse，可以看到当环境温度达到100摄氏度时，A曲线对应的保险丝，额定电流应该按 60% 降额。