隨著當今社會人們手中的手機、平ping板ban電dian腦nao等deng智zhi能neng手shou持chi設she備bei功gong能neng的de不bu斷duan升sheng級ji強qiang大da，娛yu樂le和he個ge性xing化hua的de應ying用yong也ye使shi得de設she備bei的de電dian池chi的de續xu航hang能neng力li成cheng為wei其qi中zhong的de一yi個ge死si角jiao。現xian實shi生sheng活huo中zhong我wo們men可ke能neng經jing常chang會hui看kan到dao我wo們men周zhou邊bian的de朋peng友you隨sui身shen帶dai個ge移yi動dong電dian源yuan，沒mei有you隨sui身shen電dian源yuan就jiu隻zhi能neng隨sui時shi找zhao地di方fang對dui設she備bei充chong電dian了le。因yin此ci電dian源yuan適shi配pei器qi作zuo為wei標biao配pei產chan品pin一yi直zhi成cheng了le人ren們men的de必bi需xu品pin。

 

從蘋果手機的USB電源適配等為代表的小型化適配器越來越受人親睞
，越來越多的電路元器件的SMD小型化封裝讓以往常見的電源充電器能夠做到更加的小巧玲瓏，集美觀與便攜於一體。 本文從內部電路重要的安規器件——保險絲的應用角度，說明AEM科技推出的創新型SMD 250VAC  FUSE——MF2410係列 適應潮流，如何布局在這類小尺寸AC/DC電源適配器 上的交流應用，並如何做到我們倡導的“該斷時及時斷，不該斷是不能斷，時時保障安全！”的要求呢。

 

作為一款UMF通用模塊型保險絲
，必須讓工程師在設計初考慮滿足下述要求。

 

   

以USB power Adapter為例，在這個層麵上，結構限製了內部元件的體積，例如硬幣大小的PCB麵積也讓SMD元件成了工程師的首選。

                    

     
       

圖1：整體設計的PCB麵積均如硬幣大小，可以讓外觀做到迷你型。
 

作為安規元件的保險絲，MF2410通用模塊保險絲滿足了上麵的小體積和SMD工藝的需求。相對於傳統保險絲的尺寸，MF的體積小優勢十分明顯。

 

                                       

 

表1：常見保險絲尺寸比較

 

 

圖2：可以看出MF 通用模塊保險絲最大限度滿足對體積的要求。

 

 

從生產工藝上講，AEM 的MF保險絲材料與結構獨具特點，這種SMT生產工藝不單省卻了不少人工與輔材成本，根據我們對采用SMD fuse的客戶原因調查
，插件的引腳彎折加工導致fuse本體壞也是其中一種原因。

 

其次，由於電源電路插件的元件必不可少，因此生產工廠有采用波峰焊焊接的方式
，保險絲需要承受波峰焊錫高溫
，與業界其它SMD陶瓷保險絲相比，AEM 的UMF通(tong)用(yong)模(mo)塊(kuai)式(shi)保(bao)險(xian)絲(si)以(yi)環(huan)氧(yang)樹(shu)脂(zhi)為(wei)基(ji)體(ti)，電(dian)鍍(du)通(tong)孔(kong)的(de)連(lian)接(jie)方(fang)式(shi)使(shi)熔(rong)絲(si)與(yu)端(duan)頭(tou)形(xing)成(cheng)可(ke)靠(kao)的(de)電(dian)連(lian)接(jie)和(he)機(ji)械(xie)連(lian)接(jie)，不(bu)存(cun)在(zai)端(duan)頭(tou)焊(han)接(jie)受(shou)熱(re)脫(tuo)帽(mao)現(xian)象(xiang)，耐(nai)高(gao)溫(wen)的(de)能(neng)力(li)突(tu)出(chu)。       

                

 

圖3：滿足波峰焊、回流焊或手工焊的焊接工藝

 

 

USB 電源適配器電路屬於AC/DC電源線路，典型的開關電源組成如下：

 

                                                   

圖4：開關電源電路組成框圖

 

開關電源的主要電路是由輸入電磁幹擾濾波器（EMI）
、整流濾波電路、功率變換電路、PWM 控製器電路、輸出整流濾波電路組成。輔助電路有輸入過欠壓保護電路、輸出過欠壓保護電路、輸出過流保護電路
、輸出短路保護電路等。

 

 

 

雷擊測試時
，由 MOV1、MOV2、MOV3：F1、F2
、F3、FDG1 組成的電路進行保護。當加在壓敏電阻兩端的電壓超過其工作電壓時
，其阻值降低，使高壓能量消耗在壓敏電阻上
，若電流過大，F1
、F2、F3 會燒毀保護後級電路。當然在實際客戶應用中
，基於成本考慮，大部分廠家對F2、F3隻在嚴酷的環境中使用。典型電路單元如下：

 

 

圖5：典型電路單元

 

 

>>電路若有阻抗(如MLV)，Peak值估計大約為理論值的60~70%；例如，典型的雷擊電流波形和參數如下：

 

 

圖6：典型的雷擊電流波形和參數

 

根據IEC最新標準要求四個相位角度測試至少10次，計算：

 

對於差模500v, I²T= 0.5*(250A*70%)^2*30us=0.416 A²S.

 

由此估算：差模500V，需要保險絲的I²t至少0.46 A²S以上，MF2410係列1A 保險絲在在該時間段I²t為0.6A²S
，滿足500V雷擊要求。

 

對於差模1000v, I²T= 0.5*(500A*70%)^2*30us=1.83 A²S.

 

由此估算：差模1000V
，要求2以上，MF2410  2A 保險絲在該時間段I²t為3 A²S，因此可以滿足該級別雷擊的需求。

 

根據歐規EN55024 和國標GB17618標準，通信類消費電子產品電源（charge
、Adapter…）以雷擊差模1000V,共模2000V為標準。因此，基於2410尺寸的MF 2A保險絲滿足差模1KV的雷擊要求。

 

 

為了避免保險絲不正常的熔斷，除了要知道AC/DC電源正常工作電流，工程師對Inrush current進行計算評估也顯得相當重要。電源電路存在較大的儲能元件，AC輸(shu)入(ru)端(duan)的(de)濾(lv)波(bo)網(wang)絡(luo)主(zhu)要(yao)是(shi)對(dui)輸(shu)入(ru)電(dian)源(yuan)的(de)電(dian)磁(ci)噪(zao)聲(sheng)及(ji)雜(za)波(bo)信(xin)號(hao)進(jin)行(xing)抑(yi)製(zhi)，防(fang)止(zhi)對(dui)電(dian)源(yuan)幹(gan)擾(rao)，同(tong)時(shi)也(ye)防(fang)止(zhi)電(dian)源(yuan)本(ben)身(shen)產(chan)生(sheng)的(de)高(gao)頻(pin)雜(za)波(bo)對(dui)電(dian)網(wang)幹(gan)擾(rao)。如(ru)電(dian)路(lu)圖(tu)中(zhong)，當(dang)電(dian)源(yuan)通(tong)電(dian)瞬(shun)間(jian)，要(yao)對(dui) C5 充電。由於瞬間充電電流大，對保險絲熔絲形成熔斷風險
，這種情況要求工程師對Inrush current做計算評估了，再選定額定電流規格的保險絲。例如，我們曾對采用4.7uf的電解電容的10W電源適配器捕捉的Inrush current 波形情況如下：

 

圖7：采用4.7uf的電解電容的10W電源適配器捕捉的Inrush current 波形情況

 

上圖參數如下： Inrush Current : Ipeak=35.9A
；Duration : t≈30us

 

計算Inrush  I²t=1/2* Ipeak²*t=0.0019 A²S，按照保險絲脈衝折減比例
，滿足100000次開機浪湧的需求，保險絲的I²t（熱熔值）需要滿足：

 

0.0019/20%=0.095 A²S   

 

所以 需要保險絲的I²t≥0.095A²S， 從抗電流浪湧角度MF2410F0500TM以上型號保險絲均滿足要求。

 

 

baoxiansichulemanzudianludeshangshuyaoqiuwai，chanpindetongyongxingyeshigongchengshikaolvdewenti，zuoweianguiqijian，rucixiaochicundebaoxiansi，huodetongwanggeguoshichangdeanguirenzheng
，yeshihuodekehudingdanbiyaotiaojian。shishishang，AEM推出的這款全球技術領先的產品
，以全球最小尺寸符合IEC60127-4標準，同時取得歐規、美規
、CQC、KC、PSE
、VDE等國家和地區安規認證。滿足人們對保險絲熔斷保障安全的要求。

 

 

如(ru)今(jin)人(ren)們(men)的(de)手(shou)機(ji)和(he)平(ping)板(ban)電(dian)腦(nao)等(deng)移(yi)動(dong)設(she)備(bei)的(de)屏(ping)幕(mu)越(yue)來(lai)越(yue)大(da)，設(she)備(bei)耗(hao)電(dian)量(liang)的(de)越(yue)來(lai)越(yue)高(gao)的(de)情(qing)況(kuang)，市(shi)場(chang)要(yao)求(qiu)電(dian)源(yuan)製(zhi)造(zao)商(shang)須(xu)在(zai)更(geng)小(xiao)的(de)產(chan)品(pin)體(ti)積(ji)當(dang)中(zhong)提(ti)供(gong)更(geng)大(da)功(gong)率(lv)的(de)充(chong)電(dian)功(gong)能(neng)。目(mu)前(qian)
，最(zui)新(xin)的(de)AC/DC適配器解決方案是基於高通Quick Charge 2.0協議的快速充電解決方案。作為最新的USB電池充電技術，它使支持Quick Charge 2.0的被充電設備比傳統的USB充電方式快至75%。

 

圖8 為基於Dialog 公司2014年初推出的iw620+iw1760的快速充電設計方案實物圖，電路的設計思路為iW620快速充電接口IC可以通過USB數據線檢測到支持Quick Charge 2.0的移動設備發出的指令
，然後與iW1760 PWM原邊控製器進行通信
，對電源適配器輸出電壓進行配置。位於初級側的iW1760就可提供電流感應。通過其可編程的主動快速放電專利技術能將輸出電壓從9V或12V降至5V， 因此，當用 戶拔掉連接Quick Charge 2.0手機的USB數據線，再將其連接至非Quick Charge 2.0手機時，iW620可以迅速把輸出電壓降至5V，避免對其造成損壞。

 

 

 

圖8：采用MF2410 2A/250VAC  fuse的 iwatt  快充方案                        

 

原理圖如下：

 

 

圖9：原理圖

這類代表著最新USB充電技術的AC/DC適配器選擇SMD fuse的優勢除了前述的參數滿足要求外
，還具備下列的優勢：

 

 

為了應對日益嚴苛全球環保法規，例如歐盟的外部供電能源效率行為準則(Code of Conduct, CoC)duichongdianchanpindegonghaohexiaolvdoutichulejutidegenggaoyaoqiu。yincidianyuanfanganzhizaoshangyoubiyaoduikuaichongfanganzuodaodaijigonghaozugouxiaohegaoxiaolvdeyunzuoshuchuchongdiangonglv。

目前市場上有采用保險電阻的電源適配器，功耗遠大於應用保險絲的功耗。例如
，選用市麵上常用的10Ω5% 1W的保險電阻與MF 2410F1.000TM（  內阻約0.0084Ω）功耗相比：W=I²R

，輸入阻抗的增大，將給整個係統增加無謂損耗。

現今，由PI、Dialog、NXP等電源IC領導廠商紛紛推出兼容Quick Charge 2.0協議的快速充電的電源IC，預計未來幾年支持Quick Charge 2.0協議的AC/DC適配器將逐步普及。

 

這類新型的小尺寸低功耗 USB電源適配器追求的元件SMT工藝化，逐漸降低生產企業人力成本等。隨著市場的逐步擴大，又促使SMD元件廠家推出更符合市場要求的價格，進一步滿足小型電源適配器對元件高性價比的要求。

      

綜上所述，對MF2410係列 250VAC fuse從產品尺寸、工藝、安規和功耗等在這種小尺寸低功率AC/DC 電源適配器上應用的幾個角度進行了闡述
，說明這類SMD 250VAC fuse電路保護元件將逐步在AC/DC電源市場占據主流應用。

   

1.《AEM Fuse選型介紹》