【導讀】熱保險絲是最古老的電路保護裝置
，目前仍在廣泛使用。人們已熟知這種產品，它可靠、一致
、符合監管標準。然而
，隨著最終產品的複雜性增加、尺(chi)寸(cun)縮(suo)小(xiao)
，設(she)計(ji)人(ren)員(yuan)需(xu)要(yao)為(wei)用(yong)戶(hu)可(ke)更(geng)換(huan)的(de)保(bao)險(xian)絲(si)和(he)保(bao)險(xian)絲(si)座(zuo)找(zhao)到(dao)一(yi)種(zhong)替(ti)代(dai)產(chan)品(pin)，以(yi)減(jian)少(shao)外(wai)形(xing)尺(chi)寸(cun)
，簡(jian)化(hua)裝(zhuang)配(pei)，提(ti)高(gao)堅(jian)固(gu)性(xing)並(bing)進(jin)一(yi)步(bu)增(zeng)加(jia)安(an)全(quan)性(xing)。

而且，設計人員可以在不影響性能的情況下使用表麵貼裝器件 (SMD)。SMD保險絲采用了多種技術，實現了熱熔斷以及各種必要的保險絲特性，如快熔和慢熔。

本文將簡要介紹熔斷、電路保護和設計注意事項。然後將詳細介紹Bourns的SMD保險絲及其主要特性及應用方式。

經久耐用的基本型保險絲

傳統的保險絲及其熱激活熔融連接約有150年的曆史，是最著名、最直接的一種電路保護裝置。這種保險絲性能可靠、簡(jian)單(dan)易(yi)懂(dong)，在(zai)提(ti)供(gong)單(dan)一(yi)的(de)過(guo)流(liu)保(bao)護(hu)功(gong)能(neng)方(fang)麵(mian)具(ju)有(you)一(yi)致(zhi)性(xing)。當(dang)電(dian)流(liu)水(shui)平(ping)超(chao)過(guo)保(bao)險(xian)絲(si)設(she)計(ji)確(que)定(ding)的(de)值(zhi)時(shi)，會(hui)將(jiang)電(dian)路(lu)永(yong)久(jiu)性(xing)地(di)徹(che)底(di)斷(duan)開(kai)，從(cong)而(er)中(zhong)斷(duan)電(dian)流(liu)。

根據圖形標準不同，傳統保險絲會用不同的符號表示。這種保險絲內含一根金屬線，在設計
、尺寸和材料方麵都進行了精確的工程設計（圖1）。當dang通tong過guo這zhe個ge易yi熔rong連lian接jie的de電dian流liu超chao過guo預yu先xian設she定ding的de限xian製zhi時shi間jian足zu夠gou長chang時shi
，這zhe個ge連lian接jie就jiu會hui因yin為wei自zi熱re而er熔rong化hua。這zhe種zhong自zi熱re現xian象xiang是shi由you於yu電dian流liu流liu過guo該gai連lian接jie的de電dian阻zu而er產chan生sheng的de阻zu性xingI2R功率損耗直接造成的。

圖1：根據所采用的標準不同，可用以下原理符號中的一種來表示保險絲。（圖片來源：ClipArtKey.com）

保險絲有多種封裝類型，如著名的3AG小型玻璃管保險絲，直徑為¼英寸，長1¼yingcun。duiyumeigebaoxiansiheedingdianliu，gongyingshangtigonglexiangxidetubiao，shuomingleguoliuzhiyubaoxiansiyuanjianyinronghuaerzuzhidianliuliujingbaoxiansisuoxudeleijishijianzhijiandeguanxi。gaizhibeichengweiedingI2t
，表示電流流動產生的熱能
，單位為安培2秒 (A2s)。

保險絲並不是設計人員唯一使用的電路保護器件。還有其他一些無源器件，通過限製、阻斷
、分流或"撬動"過大的電流或電壓浪湧來實現其他形式的保護。但是，這些都不會像保險絲那樣明確
、永(yong)久(jiu)性(xing)地(di)切(qie)斷(duan)電(dian)流(liu)。這(zhe)類(lei)器(qi)件(jian)不(bu)能(neng)取(qu)代(dai)保(bao)險(xian)絲(si)功(gong)能(neng)
，但(dan)在(zai)保(bao)險(xian)絲(si)不(bu)合(he)適(shi)用(yong)於(yu)保(bao)護(hu)或(huo)者(zhe)在(zai)技(ji)術(shu)上(shang)有(you)意(yi)義(yi)的(de)情(qing)況(kuang)下(xia)作(zuo)為(wei)保(bao)險(xian)絲(si)的(de)補(bu)充(chong)器(qi)件(jian)時(shi)，可(ke)以(yi)使(shi)用(yong)這(zhe)類(lei)器(qi)件(jian)。這(zhe)類(lei)電(dian)路(lu)保(bao)護(hu)器(qi)件(jian)大(da)家(jia)眾(zhong)所(suo)周(zhou)知(zhi)
，具(ju)體(ti)包(bao)括(kuo)：

●   金屬氧化物壓敏電阻 (MOV)

●   正溫度係數 (PTC) 熱敏電阻

●   瞬態電壓抑製器 (TVS) 二極管

●   氣體放電管 (GDT)

●   聚合物PTC自恢複保險絲

和保險絲一樣，以上每種保護器件都能提供電路保護
，並且因保險絲具有一致性、直接動作和不可逆等特點，所以保留了基本的斷路、熔融連接的作用和功能。

超越可更換型熔融連接

當(dang)與(yu)合(he)適(shi)的(de)保(bao)險(xian)絲(si)座(zuo)或(huo)插(cha)座(zuo)配(pei)合(he)使(shi)用(yong)時(shi)，熱(re)保(bao)險(xian)絲(si)通(tong)常(chang)被(bei)認(ren)為(wei)是(shi)可(ke)現(xian)場(chang)更(geng)換(huan)的(de)器(qi)件(jian)。也(ye)就(jiu)是(shi)說(shuo)
，往(wang)往(wang)沒(mei)有(you)必(bi)要(yao)讓(rang)用(yong)戶(hu)現(xian)場(chang)更(geng)換(huan)，而(er)且(qie)對(dui)於(yu)很(hen)多(duo)產(chan)品(pin)來(lai)說(shuo)可(ke)能(neng)是(shi)不(bu)可(ke)取(qu)的(de)。這(zhe)種(zhong)情(qing)況(kuang)適(shi)合(he)低(di)功(gong)率(lv)產(chan)品(pin)（如手機
、機頂盒、小型電池充電器、AC/DC牆插適配器和玩具）
；中等功率設備（包括電動工具
、工業控製器和消費類發電機），甚至高功率係統（如電動汽車 (EV) 充電器）。

考慮一下這些情況：

●   我們可能需要額定值不同的保險絲來保護大電路中不同的子電路
，而不是整個產品
，其中包括那些含有敏感信號路徑的電路。

●   被熔斷的裝置可能是一個小型密封產品， 在這種情況下，采用保險絲主要是為了保護電池及其充電電路，且最終用戶無法進入內部。

●   conganquanjiaodulaijiang，chufeizhidaobaoxiansirongduandeshijiyuanyin，birujixierenyuanwuyizhongchudongledianyuangui
，jiangqiyuqichedipanlianjie，fouzejinjinshiyinweirongyigenghuanerjinxinggenghuandailaidehouguoqingzelangfeishijian，zhongzechanshengfengxian。liru
，ruguobaoxiansishilijidianchijiqichongdiandianludebaohudianludeyibufen，namebaoxiansijiushigaigongnengdeguanjianqijian。yinci，yidingyaozhaodaobaoxiansi"熔融"的根本原因
，而不是盲目地更換保險絲。

●   由於腐蝕
、振動和其他工作環境因素，保險絲座及其觸頭會出現可靠性問題。

●   最後是尺寸問題：通過焊接而非底座固定的保險絲在PC板上的占地麵積會更小，外形更扁平。

為了實現像SMD器qi件jian一yi樣yang的de小xiao型xing無wu底di座zuo保bao險xian絲si，從cong而er能neng使shi用yong標biao準zhun電dian路lu板ban裝zhuang配pei和he焊han接jie設she備bei，就jiu必bi須xu擺bai脫tuo傳chuan統tong保bao險xian絲si的de線xian形xing熔rong融rong連lian接jie部bu分fen的de束shu縛fu，但dan是shi仍reng然ran保bao留liu能neng使shi其qi熔rong化hua並bing斷duan開kai電dian流liu路lu徑jing的de自zi發fa熱re原yuan理li。

多樣化SMD保險絲應對現代設計挑戰

通過整合材料、技術、配方和製造技術，Bourns開發出一係列SMD保險絲，可在較寬的電流和工作電壓範圍內提供熱保險絲功能。Bourns的SinglFuse SMD保險絲產品組合采用了七種不同的保險絲結構技術：薄膜濺射、薄膜PC板、陶瓷多層板、陶瓷腔體層壓板、線芯
、陶瓷管和陶瓷立方體（圖2）。

圖2：SinglFuse係列僅由SMD保險絲組成，但要實現其提供的多種電流和電壓組合
，需要使用七種不同的保險絲技術。（圖片源：Bourns）

由於采用了多種技術和結構方法，SinglFuse廣泛的產品係列包含了具有各種關鍵參數的保險絲，具體如額定電流、額定電壓、分斷能力
、I2t和工作溫度等。此外
，SinglFuse產品符合UL
、TUV和VDE標準
，符合UL 248和IEC 60127標準

，從而簡化了產品整體認證途徑。對於需要在寬溫度範圍內實現全規格和可靠運行的汽車應用（眾多汽車的強製要求之一）或其他惡劣的工作環境
，可提供符合AEC-Q200標準的保險絲。

SMD器件：尺寸雖小，但絲毫不影響功能

在某些情況下，對小型元件的需求，特別是在SMD封裝中其特性或能力會受限。而SinglFuse器件則不會出現此類情況，其封裝尺寸從具有較低電流範圍且小到幾乎看不見的0402規格（0.040in. × 0.020in.

，1.0mm × 0.5mm），到具有較高容量的3812規格（0.150in. × 0.100in.，3.81mm × 2.54mm）
，後者的尺寸仍然很小。

多年來，保險絲供應商開發出了具有獨特屬性的可熔融連接器件的特種版本，以滿足電路需求。鑒於此，SinglFuse器件具有不同的響應特性

，具體包括：

●   快斷

●   快斷精度：關鍵規範的公差更嚴格

●   慢熔：處理超過保險絲額定電流的暫時浪湧電流

●   延時：允許電浪湧在實際熔融前的短時間內發生

●   高浪湧電流：用於過大啟動電流

請注意，這些“個性”不同的保險絲的電流與時間曲線的具體規範在各自的規格書中都有相應的規定，設計人員應加以研究，以獲得與應用最匹配的保險絲。

額定電流的極值：界定性能範圍

設計人員可以在廣泛的標稱電流值範圍內使用SMD保險絲。例如，SF-2410FP0062T-2快動精密SMD保險絲采用EIA 2410（6125公製）規格陶瓷管
，長約6毫米，矩形端尺寸為2.1mm × 2.6 mm（圖3）。

圖3：Bourns SF-2410FP0062T-2是一款采用矩形封裝的快動精密SMD保險絲。（圖片源：Bourns）

這款保險絲工作電壓為125V AC/DC，額定電流62毫安 (mA)，典型額定I2t為0.0012 A2s。雖然頂層總結規範規定了保險絲應在電流達到額定電流的200%時在5秒內斷開，但用戶很可能想研究它的性能圖，這種性能圖量化了時間電流特性（圖4）和I2t額定值（圖5），這是保險絲響應時間的關鍵指標。當保險絲在其額定電流範圍內工作時，由於其電阻約為6歐姆 (Ω)
，因此設計人員應注意通過保險絲的IR壓降；該電壓降低於最大值40毫伏 (mV)。

圖4：SF-2410FP0062T-2的規格書包括保險絲從極低電流到標稱最大值的電流時間特性的詳細信息
，該參數定義了保險絲的電流響應曲線。（圖片源：Bourns）

圖5：SF-2410FP0062T-2的規格書還給出了不同電流水平下累積熱能的臨界I2t曲線。（圖片源：Bourns）

SF-1206S700慢熔保險絲（圖6）具有非常不同的範圍和性能曲線。這種保險絲是一種7A器件
，當電流達到器最大額定電流的250%時在5秒內斷開。

圖6：Bourns SF-1206S係列的SF-1206S700慢熔表麵貼裝保險絲器件采用了7A器件，當電流達到最大額定電流的250%時在5秒內斷開（圖片來源：Bourns）

SF-1206S700具有與SF-2410FP-T不同的封裝和技術，鑒於其薄膜結構
，所以采用了3216 (EIA 1206, 1.55 × 3.1mm) 扁平封裝
，高度僅為0.6mm（圖7）。該器件的電阻隻有7毫歐 (mΩ)，確保了在最大電流下具有小於50mV的低IR降。

圖7：SF-1206S700慢熔SMD保險絲的剖麵圖說明了其複雜的製造材料和技術。（圖片源：Bourns）

雖然該保險絲的規格書中有與SF-2410FP-T 62mA保險絲類似的圖形，但作為慢熔保險絲，它還需要一條“I2T降額曲線與中繼器浪湧電流”曲線，以便進一步定義慢熔保險絲在反複全開關電路工作時的性能（圖8）。

圖8：慢熔保險絲經常會受到反複高浪湧電流周期的影響
，因此SF-1206S700規格書闡明了這些周期對保險絲特性的影響。（圖片源：Bourns）

對於設計人員來說，動手評估不同保險絲的類型
、額定值和尺寸是非常有用的
，但這樣做需要麵對一個挑戰。與有源元件（如運放）或無源元件（電阻、指示燈、電容）不(bu)同(tong)
，保(bao)險(xian)絲(si)是(shi)一(yi)次(ci)性(xing)器(qi)件(jian)
，隻(zhi)有(you)通(tong)過(guo)推(tui)動(dong)保(bao)險(xian)絲(si)有(you)效(xiao)自(zi)毀(hui)
，才(cai)能(neng)進(jin)行(xing)全(quan)麵(mian)測(ce)試(shi)。因(yin)此(ci)，手(shou)頭(tou)有(you)多(duo)種(zhong)不(bu)同(tong)保(bao)險(xian)絲(si)的(de)參(can)數(shu)值(zhi)和(he)類(lei)型(xing)對(dui)於(yu)評(ping)估(gu)很(hen)有(you)用(yong)。

為了簡化該過程
，Bourns推出SF-SP-LAB1 SinglFuse SMD FuseLab套件，幫助設計人員快速完成原型測試（圖9）。該套件包含0402、0603和1206規格保險絲（公製1608 - 3216）中的18種慢熔保險絲各5種（共90個）；類似的SF-FP-LAB1套件包含采用0402 - 1206（公製1005 - 3216）封裝的160快熔精密保險絲（32值
，每個值各5個）。

圖9：由於測試經常會需要保險絲自毀
，因此，像SF-SP-LAB1 SinglFuse SMD FuseLab這樣的慢熔保險絲設計套件可以減輕設計人員在尺寸、安裝、熱問題
、性能等問題評估方麵的工作。（圖片源：Bourns）

本文小結

盡管概念簡單
，但熱保險絲基於先進的熱、材料和製造方麵的考慮因素，是一種複雜的無源電氣和機械元件。隨著電路和產品的不斷縮小，使得用戶更換保險絲越來越不切實際、不明智，甚至是危險的
，因此顯而易見的是市場需要表麵貼裝器件 (SMD) 保險絲，而且這種保險絲和其他SMD器件具有同樣的處理方式。此外，SMD保險絲簡化了裝配和製造工藝，降低了設計對振動和腐蝕的敏感性。

如圖所示，Bourns SinglFuse係列SMD保險絲為設計人員提供了廣泛的過流保護範圍和類型，以滿足當今產品和PCB製造工藝的需求。

本文參考文獻：

IEEE 2007 年第 8 屆國際電力保險絲及其應用會議，《保險絲的起源》

來源：得捷電子DigiKey，作者：Bill Schweber  

免責聲明：本文為轉載文章，轉載此文目的在於傳遞更多信息，版權歸原作者所有。本文所用視頻、圖片
、文字如涉及作品版權問題，請聯係小編進行處理。

推薦閱讀：

電源噪聲對高速DAC相位噪聲影響有多大？如何消除它
？

整流電容濾波負載原理——看似簡單的整流電路詳解（四）

讓數字預失真的故障排除和微調不再難 必備攻略請查收

GaN HEMT 大信號模型

通過KNX使家庭和樓宇自動化的控製麵板設計更簡單