保險絲是不是真的足夠保險
發布時間:2019-06-10 責任編輯:wenwei
【導讀】對於功率電子產品,設計上是有保險絲的要求的,因為我有做LED調光電源,今天就以LEDdianyuanweililaishuoyishuobaoxiansidenaxieshier,duiyudianyuanlaishuo,baoxiansishiyigefeichangguanjiandeyuanjian,suoyigerenguandiandeduicuo,jiufeichangzhongyao,ruguowogerenguandianyoubuduidedifang,yanzhongganxiepengyoupipingzhizheng。
先發一個免責申明:文(wen)中(zhong)觀(guan)點(dian)隻(zhi)限(xian)於(yu)技(ji)術(shu)探(tan)討(tao),不(bu)表(biao)明(ming)作(zuo)者(zhe)和(he)討(tao)論(lun)者(zhe)觀(guan)點(dian)一(yi)定(ding)正(zheng)確(que),所(suo)有(you)涉(she)及(ji)人(ren)身(shen)財(cai)產(chan)安(an)全(quan)的(de)設(she)計(ji),一(yi)切(qie)以(yi)當(dang)地(di)安(an)規(gui)標(biao)準(zhun)為(wei)準(zhun),如(ru)因(yin)參(can)考(kao)文(wen)中(zhong)內(nei)容(rong)導(dao)致(zhi)產(chan)品(pin)設(she)計(ji)出(chu)現(xian)安(an)全(quan)問(wen)題(ti),作(zuo)者(zhe)和(he)討(tao)論(lun)者(zhe)不(bu)承(cheng)擔(dan)任(ren)何(he)責(ze)任(ren)。
如ru果guo按an照zhao傳chuan統tong的de電dian子zi學xue理li論lun基ji礎chu,電dian源yuan前qian麵mian肯ken定ding會hui串chuan聯lian一yi個ge保bao險xian絲si,尤you其qi是shi開kai關guan電dian源yuan,當dang電dian源yuan發fa生sheng短duan路lu等deng異yi常chang情qing況kuang時shi,保bao險xian絲si會hui自zi己ji熔rong斷duan切qie斷duan回hui路lu,防fang止zhi故gu障zhang影ying響xiang進jin一yi步bu擴kuo大da。
zaiwojiechudianyuandeguochengzhong,faxianyigewenti,jiushidianyuanzaigongzuodeshihousunhuai,dianyuanneibudianluduanludaozhidadianliu,anzhaochangguilijiecishiyinggaizhishibaoxiansixunsushaoduan,buhuiyouqitadeyingxiangcaidui。danshizaiwomentongkerendegoutonglejiezhongfaxianbushizheyang,huiyouyidingjilvchuxiankongqikaiguantiaozha、電(dian)源(yuan)板(ban)走(zou)線(xian)銅(tong)皮(pi)爆(bao)裂(lie)和(he)冒(mao)煙(yan)等(deng)現(xian)象(xiang),壞(huai)的(de)時(shi)候(hou)動(dong)靜(jing)比(bi)較(jiao)大(da),會(hui)嚇(xia)人(ren)一(yi)跳(tiao)。既(ji)然(ran)保(bao)險(xian)絲(si)燒(shao)了(le),按(an)說(shuo)是(shi)不(bu)會(hui)出(chu)現(xian)這(zhe)些(xie)情(qing)況(kuang)的(de),看(kan)來(lai)其(qi)中(zhong)原(yuan)因(yin)值(zhi)得(de)分(fen)析(xi)。
先上一個示意圖,說明一下是什麼地方的銅皮爆裂,讓大家清楚了問題表征,才好對其進行理解、分析。

圖一 電源銅皮爆裂位置示意圖
當電源損壞時,如果內部發生類似圖一示意位置的短路,就會燒掉保險絲,我們在實際應用中發現有時標“爆裂”字樣位置銅皮也會因電流過大燒焦、燒斷,更有甚者有時候居然會出現橋堆的腳都燒斷的現象。
kanlaibaoxiansisuiranyerongduanle,danbingmeiyouqidaowomensuoqiwangdexiaoguo,zaibaoxiansirongduandetongshi,dianyuanneibudeduanluhaishijinyibudaozhilebufendianludesunhuai,baoxiansidexiangyingsuduhaoxiangyoudianpianman,meiyouwomenqiwangdenamekuai。
我查閱了保險絲的相關資料,找到一張圖,我們先來看下這張圖,通過這張圖我們可以知道流過保險絲不同電流時其具體熔斷時間。

圖二 保險絲熔斷時間示意圖
假定我們現在用的是250V/1A的普通保險絲,從圖二我們可以知道:電流為2A時大約要5秒熔斷,電流為4A時可在0.1秒內熔斷,顯然不管多大電流,保險絲熔斷都存在一個熔斷時間,電流越大,熔斷時間越短。
如果結合我們現有國情,我覺得對這個熔斷時間要打點折扣才行,我從市場上隨機抽取了幾種250V/1A的普通保險絲進行測試,測試電流2A,可以看到保險絲逐漸變紅,然後熔斷。這幾種保險絲熔斷時間都是7~8miao,xianranbituerzhongdeshijianyaopianchang。yinweiwomeiyouhaodeyiqishebei,wufajinxingdadianliuceshi,zhelijiubunenggeidajiageichudadianliuqingkuangxiarongduanshijiandeshiceshuju。
從cong圖tu二er和he我wo的de測ce試shi可ke知zhi道dao保bao險xian絲si也ye是shi需xu要yao熔rong斷duan時shi間jian的de,而er且qie這zhe個ge熔rong斷duan時shi間jian並bing不bu短duan。從cong原yuan理li上shang講jiang,保bao險xian絲si也ye是shi流liu過guo電dian流liu,其qi存cun在zai的de內nei阻zu發fa熱re,電dian流liu越yue大da,發fa熱re越yue快kuai,當dang發fa熱re速su度du超chao過guo散san熱re速su度du時shi,其qi溫wen度du就jiu會hui持chi續xu上shang升sheng,直zhi到dao熔rong斷duan。我wo用yong萬wan用yong表biao量liang了le一yi下xia測ce試shi的de保bao險xian絲si,其qi電dian阻zu都dou很hen小xiao,不bu到dao0.5歐(萬用表量小阻值電阻偏差比較大),這樣不管電流多大,保險絲都要經過一段熔斷時間後才能熔斷。
我們回過頭來再看圖一,當短路發生時,我們會看到和保險絲串聯的隻有銅皮(為便於分析這裏我把開關電源的MOS管和變壓器主繞組省略掉)和整流橋,其內阻都很小(銅皮也有內阻的),回路中消耗的能量可以認為是接近平均的,這個時候就看保險絲、銅皮和整流橋誰先燒斷,因為內阻都很小,從短路到燒斷這個過程中的電流會非常大,就算加上MOS管和變壓器主繞組也會達到幾十安,所以這個過程動靜就會比較大,有可能出現跳閘、嘭的一聲和冒黑煙等現象。
daozhelijiubunanlijieweishenmehuiyouwenzhongkaitoukerensuofanyingdexianxiang,yuanyinjiushibaoxiansixiangyingsudubugoukuai,jiusuanshiyongkuaishaobaoxiansi,zhishijiakuairongduansudu,haishibunengjiejuewenti,erqiexuanlekuaishaobaoxiansihou,xuyaokaolvtongdianchongjidianliudeyingxiang,ruguoxuanzededianliuyuliangbugouda,chongjidianliuhuiwushaobaoxiansi,ruguodianliuyuliangliuda,youhuihuidaoleisishiyongputongbaoxiansidemanxiangyingzhuangtai。
看(kan)來(lai)保(bao)險(xian)絲(si)雖(sui)然(ran)名(ming)字(zi)中(zhong)有(you)保(bao)險(xian)二(er)字(zi),但(dan)實(shi)際(ji)應(ying)用(yong)中(zhong)還(hai)是(shi)存(cun)在(zai)不(bu)足(zu),雖(sui)然(ran)保(bao)險(xian)絲(si)可(ke)以(yi)把(ba)問(wen)題(ti)的(de)嚴(yan)重(zhong)程(cheng)度(du)控(kong)製(zhi)在(zai)客(ke)人(ren)可(ke)以(yi)接(jie)受(shou)的(de)範(fan)圍(wei)之(zhi)內(nei),但(dan)跳(tiao)閘(zha)、嘭一聲、冒煙這樣的現象還是會嚇到使用者,如果能夠消除那肯定是最好不過。
一yi開kai始shi我wo們men思si維wei被bei禁jin錮gu在zai必bi須xu使shi用yong保bao險xian絲si這zhe一yi框kuang框kuang中zhong,如ru果guo客ke人ren遇yu到dao此ci類lei問wen題ti,隻zhi好hao耐nai心xin象xiang他ta們men解jie釋shi,並bing沒mei有you好hao的de應ying對dui措cuo施shi。後hou來lai看kan到dao一yi些xie產chan品pin使shi用yong電dian阻zu當dang保bao險xian絲si,心xin想xiang是shi不bu是shi對dui解jie決jue此ci類lei問wen題ti有you幫bang助zhu,可ke又you擔dan心xin用yong電dian阻zu的de方fang式shi不bu符fu合he安an規gui標biao準zhun,還hai是shi不bu敢gan用yong。
再後來,我們看到知名家電廠商出日本和美國的產品,器阻容降壓電路大量使用電阻當保險,而且出美國的產品還是實過了UL認證的,心想難道真的可以用電阻來當保險絲使用?
接jie下xia來lai了le解jie了le一yi些xie安an規gui要yao求qiu,發fa現xian安an規gui要yao求qiu中zhong存cun在zai保bao險xian電dian阻zu的de提ti法fa,這zhe樣yang看kan來lai用yong電dian阻zu方fang式shi替ti代dai保bao險xian絲si的de做zuo法fa是shi符fu合he安an規gui要yao求qiu的de,隻zhi是shi保bao險xian電dian阻zu的de選xuan用yong存cun在zai一yi定ding要yao求qiu,這zhe裏li先xian不bu討tao論lun如ru何he選xuan取qu合he適shi的de電dian阻zu,有you興xing趣qu的de朋peng友you請qing自zi己ji查zha閱yue相xiang關guan資zi料liao。
既然可以用電阻做保險絲,那電阻的效果如何呢?如果我們用一個10歐的保險電阻,圖一的情況最大電流就會降低許多,220V輸入電壓下,最大電流肯定小於22A。這個最大電流還不是最關鍵的,因為22A的電流也還是非常大,不過實際中是達不到這麼大電流的,下麵我們用一個例子來進行分析。
一個30瓦的電源使用10歐保險電阻,220V輸入時平均工作電流約為0.14A,短路發生後,電流就會從這個電流附近迅速上升,這個時候因為10歐保險電阻的存在,回路中的能量幾乎都集中到10歐保險電阻上,這個保險電阻會在極短的時間內燒斷,當其燒斷時,我個人認為電流遠達不到22A的極限值,保險電阻應該在電流上升的過程中就已經燒斷。我們計算一下,在22A的電流下,10歐保險電阻的功率可以達到22*22*10=4840瓦,估計離這個功率還遠著的時候保險電阻就已經灰飛煙滅了。
接(jie)下(xia)來(lai)我(wo)們(men)做(zuo)了(le)詳(xiang)細(xi)的(de)驗(yan)證(zheng)測(ce)試(shi),測(ce)試(shi)證(zheng)明(ming)推(tui)測(ce)是(shi)正(zheng)確(que)的(de),自(zi)從(cong)加(jia)了(le)保(bao)險(xian)電(dian)阻(zu),無(wu)論(lun)是(shi)生(sheng)產(chan)測(ce)試(shi)還(hai)是(shi)實(shi)際(ji)應(ying)用(yong),再(zai)也(ye)沒(mei)有(you)出(chu)現(xian)電(dian)源(yuan)損(sun)壞(huai)時(shi)動(dong)靜(jing)大(da)得(de)嚇(xia)人(ren)一(yi)跳(tiao)的(de)情(qing)況(kuang)。可(ke)能(neng)有(you)人(ren)會(hui)有(you)疑(yi)問(wen),如(ru)果(guo)出(chu)現(xian)客(ke)人(ren)不(bu)接(jie)受(shou)保(bao)險(xian)電(dian)阻(zu)的(de)方(fang)式(shi),堅(jian)持(chi)要(yao)用(yong)保(bao)險(xian)絲(si)怎(zen)麼(me)辦(ban)?沒(mei)事(shi),我(wo)們(men)也(ye)遇(yu)到(dao)這(zhe)樣(yang)的(de)客(ke)人(ren),如(ru)果(guo)客(ke)人(ren)堅(jian)持(chi)必(bi)須(xu)用(yong)保(bao)險(xian)絲(si),那(na)我(wo)們(men)就(jiu)給(gei)他(ta)用(yong)保(bao)險(xian)絲(si)和(he)保(bao)險(xian)電(dian)阻(zu)串(chuan)聯(lian)的(de)方(fang)式(shi),這(zhe)樣(yang)處(chu)理(li)還(hai)沒(mei)有(you)遇(yu)到(dao)客(ke)人(ren)不(bu)接(jie)受(shou)的(de),隻(zhi)是(shi)成(cheng)本(ben)增(zeng)加(jia)了(le)一(yi)點(dian)而(er)已(yi)。
既然保險電阻比保險絲好用,那直接用保險電阻不就得了?這個問題我也想過,個人看法是保險電阻隻適合小功率的電源,如果是一個220V100W的電源,滿負荷下平均工作電流有0.45A,這樣10歐保險電阻的功耗就會達到2W以yi上shang,發fa熱re過guo於yu厲li害hai,無wu法fa長chang時shi間jian工gong作zuo,所suo以yi不bu適shi用yong。另ling外wai常chang用yong開kai關guan電dian源yuan在zai整zheng流liu橋qiao後hou麵mian會hui有you一yi個ge高gao壓ya電dian解jie電dian容rong,這zhe個ge電dian容rong的de存cun在zai會hui讓rang電dian源yuan上shang電dian時shi的de衝chong擊ji電dian流liu加jia大da,適shi用yong保bao險xian電dian阻zu需xu要yao考kao慮lv這zhe電dian解jie電dian容rong對dui其qi的de衝chong擊ji影ying響xiang,如ru果guo餘yu量liang不bu夠gou會hui明ming顯xian影ying響xiang保bao險xian電dian阻zu的de使shi用yong壽shou命ming。
前兩天《電子工程專輯》的Mike Zhang問我有些LED電dian源yuan不bu用yong保bao險xian絲si的de看kan法fa,這zhe些xie做zuo法fa都dou是shi現xian階jie段duan以yi低di價jia為wei終zhong極ji目mu的de的de市shi場chang現xian導dao致zhi的de畸ji形xing做zuo法fa,也ye不bu能neng全quan把ba責ze任ren怪guai在zai廠chang家jia頭tou上shang。現xian階jie段duan,對dui於yu大da多duo數shu國guo內nei廠chang家jia來lai說shuo,認ren證zheng就jiu是shi一yi張zhang紙zhi,好hao多duo次ci有you客ke人ren問wen我wo:“能不能做過認證的MINI蘋果充電器?”我回答做不了,再告訴客人以我知道的情況,還沒有人能做得了,可客人不信,因為已經有不少廠家告訴他能做,而且給他看了證書。
正是這種情況,就出現了後麵的這種局麵:jirannishuonengzuo,nawoyeshuokeyizuo,jiranniganshengyuanjian,nawojiubinigenggansheng,shouqianzuohuo,yourenganyao,woziranganzuo,zhenyaochuleshi,qianyijingshoule,kehunengbawozenmedi?“有問題拿回來我給你修”就是不錯的態度了,既然你要找便宜的,我不做別人也會做,那不如我做算了。
正zheng是shi這zhe個ge原yuan因yin,就jiu有you人ren想xiang到dao用yong一yi條tiao細xi銅tong皮pi來lai替ti代dai保bao險xian絲si,這zhe樣yang還hai不bu夠gou,更geng猛meng的de人ren連lian那na條tiao細xi銅tong線xian都dou省sheng了le,直zhi接jie把ba輸shu入ru線xian連lian到dao整zheng流liu橋qiao管guan腳jiao上shang,因yin為weiPCB也需要錢,那條細銅皮會占用PCB板麵積。
有(you)時(shi)候(hou),廠(chang)家(jia)也(ye)並(bing)不(bu)一(yi)定(ding)願(yuan)意(yi)那(na)麼(me)做(zuo),好(hao)多(duo)時(shi)候(hou)是(shi)被(bei)客(ke)人(ren)逼(bi)的(de)。我(wo)經(jing)常(chang)看(kan)到(dao)客(ke)人(ren)要(yao)求(qiu)我(wo)們(men)簽(qian)有(you)問(wen)題(ti)按(an)整(zheng)機(ji)賠(pei)和(he)承(cheng)擔(dan)客(ke)人(ren)全(quan)部(bu)損(sun)失(shi)的(de)質(zhi)保(bao)協(xie)議(yi),我(wo)不(bu)知(zhi)道(dao)客(ke)人(ren)是(shi)怎(zen)麼(me)想(xiang)的(de)?反(fan)正(zheng)我(wo)們(men)是(shi)認(ren)為(wei)天(tian)底(di)下(xia)沒(mei)有(you)隻(zhi)賺(zhuan)不(bu)賠(pei)的(de)買(mai)賣(mai),既(ji)然(ran)自(zi)己(ji)想(xiang)從(cong)中(zhong)賺(zhuan)錢(qian),就(jiu)要(yao)承(cheng)擔(dan)自(zi)己(ji)該(gai)承(cheng)擔(dan)的(de)風(feng)險(xian),不(bu)要(yao)總(zong)想(xiang)著(zhe)把(ba)風(feng)險(xian)轉(zhuan)嫁(jia)給(gei)上(shang)遊(you)的(de)供(gong)應(ying)商(shang)。我(wo)們(men)會(hui)用(yong)到(dao)不(bu)少(shao)芯(xin)片(pian),對(dui)於(yu)供(gong)應(ying)商(shang)我(wo)們(men)隻(zhi)是(shi)要(yao)求(qiu)如(ru)果(guo)是(shi)假(jia)貨(huo)需(xu)要(yao)承(cheng)擔(dan)全(quan)部(bu)責(ze)任(ren),別(bie)的(de)我(wo)們(men)基(ji)本(ben)上(shang)不(bu)會(hui)做(zuo)太(tai)多(duo)要(yao)求(qiu),在(zai)我(wo)們(men)看(kan)來(lai)這(zhe)些(xie)風(feng)險(xian)應(ying)該(gai)是(shi)我(wo)們(men)自(zi)己(ji)承(cheng)擔(dan)的(de)。
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