【導(dǎo)讀】本文提供了相關(guān)的技術(shù)信息，幫助選擇AEM SolidMatrix和 AirMatrix保險(xiǎn)絲產(chǎn)品。通過(guò)實(shí)例分析選型必須考慮的參數(shù)，以及選型應(yīng)該遵循的流程，梳理保險(xiǎn)絲產(chǎn)品設(shè)計(jì)思路，從而簡(jiǎn)化保險(xiǎn)絲設(shè)計(jì)的步驟，降低成本。
選型所需參數(shù)
正確選擇一個(gè)AEM-SolidMatrix和 AirMatrix 保險(xiǎn)絲產(chǎn)品所需要的參數(shù)如下：
1、 最大穩(wěn)態(tài)工作電流
2、 最大工作溫度
3、 最大瞬態(tài)脈沖電流的波形
4、 所需耐受脈沖電流的次數(shù)
5、 過(guò)載電流和在該電流下的熔斷時(shí)間
6、 應(yīng)用中可能出現(xiàn)的最大故障電流
7、 最大工作電壓
8、 封裝尺寸
9、 安規(guī)認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)
參數(shù)的定義
1.工作溫度和溫度折減
AEM SolidMatrix 和 AirMatrix 保險(xiǎn)絲產(chǎn)品的工作范圍是-55°C 至+125°C。保險(xiǎn)絲產(chǎn)品規(guī)格書里的熔斷特性等電氣性能指標(biāo)是在室溫（+25°C）下測(cè)試的。如果保險(xiǎn)絲不是工作在+25°C 環(huán)境之下，那么在選型的時(shí)候須參考廠家給出的溫度折減曲線來(lái)對(duì)保險(xiǎn)絲進(jìn)行溫度折 減。圖 1為我司保險(xiǎn)絲產(chǎn)品的溫度折減曲線。
圖1： 溫度折減曲線
2.工作電壓（Operating Voltage）和額定電壓（Rated Voltage）
保險(xiǎn)絲的最大工作電壓應(yīng)該在額定電壓之內(nèi)，但不能超過(guò)額定電壓。保險(xiǎn)絲的額定電壓是和分?jǐn)嗄?力相關(guān)的安全指標(biāo)。在這個(gè)電壓下，保險(xiǎn)絲可以安全截?cái)嗖淮笥跇?biāo)稱分?jǐn)嗄芰Φ碾娏鳌?br />
3.分?jǐn)嗄芰?(Interrupting Rating)
分?jǐn)嗄芰Φ亩x是在額定電壓下的保險(xiǎn)絲可以安全分?jǐn)嗟淖畲箅娏鳌１ｋU(xiǎn)絲產(chǎn)品的分?jǐn)嚯娏魇且粋€(gè)安全參數(shù)，它必須達(dá)到或者大于電路中的最大故障電流。這樣，保險(xiǎn)絲才會(huì)安全熔斷，不產(chǎn)生燃燒，飛弧，爆炸等不安全現(xiàn)象。
4.工作電流 (Operating current)和額定電流（Rated Current, In）
工作電流是電路在穩(wěn)定工作狀態(tài)下的最大電流。AEM SolidMatrix 和 AirMatrix保險(xiǎn)絲產(chǎn)品的額定電流值是規(guī)格書中標(biāo)定的電流值。按照國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，保險(xiǎn)絲產(chǎn)品在額定電流條件下工作，必須大于4小時(shí)不會(huì)斷開(kāi)（在環(huán)境溫度+25°C條件下）。為了保證保險(xiǎn)絲長(zhǎng)期穩(wěn)定工作，工作電流值需要小于75%的保險(xiǎn)絲額定電流。
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5.脈沖電流的熱熔值（I2t）與脈沖折減（Pulse derating）
大部分電路由于有儲(chǔ)能器件，如電容或者電感的存在，在接通或者關(guān)閉電源的時(shí)候，都會(huì)有較大的 脈沖電流。另外在某些電路中因?yàn)槠渌蛘咄獠恳蛩氐木壒剩珉姶鸥袘?yīng)，也能產(chǎn)生瞬時(shí)脈 沖。在絕大多數(shù)情況下，用戶都希望保險(xiǎn)絲可以耐受多次脈沖沖擊而不會(huì)引起熔斷。 表1是幾種常見(jiàn)脈沖波形的計(jì)算公式。脈沖電流的熱熔值可以通過(guò)對(duì)脈沖電流波形數(shù)據(jù)的積分計(jì)算得到。
由于脈沖電流通過(guò)保險(xiǎn)絲的時(shí)候，會(huì)產(chǎn)生熱量，所以雖然單次脈沖的能量不足以使保險(xiǎn)絲熔斷，但多次脈沖沖擊會(huì)導(dǎo)致保險(xiǎn)絲熔斷。為了保證保險(xiǎn)絲可以耐受規(guī)定次數(shù)的脈沖電流，需要依據(jù)表2中 所示的脈沖折減系數(shù)計(jì)算保險(xiǎn)絲的I2t規(guī)格。如果脈沖發(fā)生時(shí)，保險(xiǎn)絲所處環(huán)境溫度高于室溫（+25°C），須做相應(yīng)的溫度折減。
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選型流程
選項(xiàng)參數(shù)中的第 1、2 項(xiàng)是穩(wěn)態(tài)參數(shù)，第 3-6 項(xiàng)為瞬態(tài)參數(shù)，
穩(wěn)態(tài)參數(shù)
1.保險(xiǎn)絲額定電流值（In）≥工作電流（I）/75%。
2.依據(jù)工作溫度，確定溫度折減系數(shù)（K），
滿足穩(wěn)態(tài)參數(shù)要求的保險(xiǎn)絲電流值的計(jì)算公式：In≥I/75%/K
瞬態(tài)參數(shù)
3.計(jì)算脈沖電流 I²t，參見(jiàn)表 1 幾種常見(jiàn)脈沖電流的熱熔值的計(jì)算。復(fù)雜或非典型的波形可以 用數(shù)字示波器的數(shù)據(jù)做積分計(jì)算；或者用簡(jiǎn)化計(jì)算法，用可以完全覆蓋脈沖波形的典型脈 沖波形做近似計(jì)算。
4脈沖折減，依據(jù)所需耐受脈沖次數(shù)，從表 2 查找脈沖折減系數(shù)。
5.如果脈沖發(fā)生時(shí)環(huán)境溫度會(huì)大于室溫，需要做相應(yīng)的溫度折減。
6.確定可耐受脈沖次數(shù)的保險(xiǎn)絲最小的電流值。
安規(guī)或者電路保護(hù)規(guī)定
7.確定可以滿足安規(guī)認(rèn)證或者保護(hù)性能要求，例如受保護(hù) IC 的最大 I2t 耐受值，保證電纜不 會(huì)過(guò)熱的最大電流和時(shí)間等，的最大保險(xiǎn)絲規(guī)格。
選擇滿足設(shè)計(jì)規(guī)范的保險(xiǎn)絲
以上第 2、6 步的結(jié)果中較大的保險(xiǎn)絲額定電流值決定了設(shè)計(jì)窗口的下限，第 7 步確定了上限。選 擇的保險(xiǎn)絲規(guī)格須落在這個(gè)設(shè)計(jì)窗口內(nèi)。
測(cè)試驗(yàn)證 以上計(jì)算得到的選項(xiàng)規(guī)格，需要經(jīng)過(guò)實(shí)際電路測(cè)試驗(yàn)證，特別是要模擬實(shí)際使用的環(huán)境，按照脈沖耐受次數(shù)的要求做全壽命測(cè)試。
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范例
以下通過(guò)一個(gè)實(shí)際案例說(shuō)明上述的選型流程
電路參數(shù)：
1、最大穩(wěn)態(tài)工作電流：I＝0.6A
2、工作溫度: +65°C
3、最大瞬態(tài)脈沖電流的波形為正弦波，最大電流 Ip ＝45.5A，脈沖寬度 t＝120µSec
4、所需耐受脈沖電流的次數(shù): 100,000次
5、過(guò)載電流和在該電流下的熔斷時(shí)間：I=10A，60Sec
6、應(yīng)用中可能出現(xiàn)的最大故障電流：50A
7、最大工作電壓: 12V
8、封裝尺寸: 1206
9、安規(guī)認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)：UL Recognized
穩(wěn)態(tài)參數(shù)計(jì)算:
滿足穩(wěn)態(tài)參數(shù)要求的保險(xiǎn)絲最小的額定電流為：
In ≥ I／0.75(電流折減系數(shù)) ／K(溫度折減系數(shù)) ＝0.6／75%／90%＝0.89A。這樣額定電流大于或等 于 1A 的保險(xiǎn)絲可以滿足穩(wěn)態(tài)參數(shù)的要求。
瞬態(tài)參數(shù)計(jì)算: I2t 計(jì)算： 參見(jiàn)表一的公式計(jì)算脈沖電流的熱熔值。同時(shí)需考慮到環(huán)境溫度對(duì)脈沖耐受能力的影響。
脈沖電流的熱熔值：
Ip2t ＝0.5×(45.52A)2×120µSec＝0.1243A2Sec該應(yīng)用要求保險(xiǎn)絲在+65°C 條件下，須耐受 100,000 次脈沖。這樣需要同時(shí)考慮脈沖折減和溫度折減。If2t ≥ Ip2t／P（脈沖折減）／K（溫度折減）＝0.1243／20%／90%＝0.69A2Sec
比對(duì) AEM 產(chǎn)品目錄中的 I2t vs t 曲線，滿足 120µSec 的熱熔值 If2t 大于 0.69 A2Sec 的保險(xiǎn)絲規(guī)格是 不小于 3.5A。這樣，額定電流大于或等于 3.5A 的 F1206HI 系列保險(xiǎn)絲可以滿足瞬態(tài)參數(shù)的要求。
保護(hù)性能要求:
保險(xiǎn)絲需要在 10A 電流情況下，60 秒鐘內(nèi)熔斷。AEM 的 F1206HI 系列的熔斷特性（Clear-timeCharacteristics）在 200%過(guò)載電流時(shí)是小于 60 秒。所以應(yīng)該選用不大于 5A 的保險(xiǎn)絲。
結(jié)論：
綜合以上計(jì)算結(jié)果，F(xiàn)1206HI 系列的 3.5A 至 5A 是可以滿足所有要求的產(chǎn)品規(guī)格范圍。考慮到電路中其他元件的參數(shù)波動(dòng)也會(huì)導(dǎo)致脈沖電流波動(dòng)，在符合設(shè)計(jì)上下限要求的前提下，建議預(yù)留 30%的余量以避免極端條件下保險(xiǎn)絲發(fā)生不正常的熔斷。
