概述
尽管我们在设计电子产品或者电子线路的时候已经非常注意设计规范,但是仍然可能发生电路短路、电流过载的情况。而电路中的保险丝或者断路器可以帮助我们保护人员安全和设备损坏。
过电流
过电流指的是流过负载的电流超过正常标称电流的情况。过电流的两种表现形式是电路短路或者负载过载。保险丝或者断路器的作用是在危险发生时,可以保护我们人员安全和设备免受损坏。
短路
短路作为过电流的一种形式,是指我们的电路通路上引入了一个阻值极低通路,从而引起电流非常巨大,导致电流过载。该低阻值的电路通路绕过了正常的负载,可以产生非常高的电流,在某些情况下高达正常电流的1000倍以上。
参数和标准
我们选择合适的保护装置需要遵循如下一些参数和标准:
1、满载工作电流
要选择正确安培数的保险丝,首先需要知道在25℃的环境温度下,电路满载时的稳态电流。一旦确定了标称工作电流值,我们可以选择保险丝的额定值为:
保险丝的额定值=满载工作电流 * 135%
例如,我们一个电路的正常稳态电流为10A,那么我们可以计算得到需要选择的额定值为10*135%=13.5A,工程中对应标号的保险丝电流值应该时15A,那么我们就选择15A的保险丝。
另外,如果我们需要保险丝工作在一些更为恶劣的环境中,那么需要选择的额定电流需要显著提高或者降低。
2、工作电压
保险丝电压的选择基本经验法则是,额定电压必须始终高于其保护电路的工作电压。
例如,我们电路工作电压是24V,那么保险丝的额定电压必须高于24V,可以选择110V,250V等都可以。
3、交流还是直流
我们的生活中一般会接触到两者不同的类型:交流和直流。
在我们家庭里面经常使用到的是交流电,我们知道交流电式通过发电机产生,并通过高压输电网进行输送。而直流电一般是通过化学反应产生(如电池和太阳能电池),或是通过交流/直流转换器将交流转换为直流。
对于交流电源,电流和电压会来回振荡,更利于保险丝的迅速熔断。而对于直流电,它不会进来回震荡,因此保险丝断开时需要寻找其它自熔断的方式。
基于上面这些差异,在选择保险丝的时候需要取放直流保险丝和交流保险丝,根据应用场景选择合适类型的保险丝。
4、环境温度
工作环境温度指保险丝外部空间的温度。通常,保险丝所给定的技术参数是在实验室环境下进行测试得到的,如UL和CSA等安全机构。实验室的测试环境基本上都是25℃,而我们实际使用的环境温度往往不是这样,比这个要苛刻的多。
保险丝是热敏器件,这意味着它需要热量来熔断保险丝内部的元件。热量越高,熔断速度越快,热量越低,熔断速度越慢。
如果环境温度高于25℃,则需要选择安培数更大的保险丝来补偿高温导致的偏差(避免“干扰跳闸”)。同样,如果要在较低温度下使用保险丝,则需要降低保险丝的安培数(避免保险丝永远不会打开)。
经验法则:温度每升高或降低20℃,保险丝的额定安培数值应该提高或降低10~15%。