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保險(xiǎn)絲在電路中是萬能的嗎？
在電子產(chǎn)品故障中有這樣一種現(xiàn)象，由于電路異常燒壞電源，拆開電源發(fā)現(xiàn)保險(xiǎn)絲熔斷了，照理保險(xiǎn)絲已經(jīng)熔斷了電路板應(yīng)該是安全無故障了，但經(jīng)常發(fā)生的事實(shí)，電路板上的一些銅皮走線出現(xiàn)爆裂和冒煙現(xiàn)象，甚至一些元件也燒壞了，難道是保險(xiǎn)絲不合格？沒有起到保護(hù)作用？本文將用一起實(shí)例來分析這種情況。
先看下面的示意圖，看看電源電路板上銅皮爆裂出現(xiàn)在哪些地方，從問題的表征才好剖析故障現(xiàn)在的原因。
圖一
當(dāng)電源損壞時(shí)，如果內(nèi)部發(fā)生類似圖一示意位置的短路，就會(huì)燒掉保險(xiǎn)絲，我們?cè)趯?shí)際應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)有時(shí)標(biāo)“爆裂”字樣位置銅皮也會(huì)因電流過大燒焦、燒斷，更有甚者有時(shí)候居然會(huì)出現(xiàn)橋堆的腳都燒斷的現(xiàn)象。如圖所示在保險(xiǎn)絲熔斷的同時(shí)，電源內(nèi)部的短路還是進(jìn)一步導(dǎo)致了部分電路的損壞，保險(xiǎn)絲的響應(yīng)速度好像有點(diǎn)偏慢，沒有我們期望的那么快。
我們?cè)倏匆幌卤ｋU(xiǎn)絲的一個(gè)重要參數(shù)熔斷時(shí)間（I-T），下面圖二我們可以知道流過保險(xiǎn)絲不同電流時(shí)其具體熔斷時(shí)間。
圖二
假定我們現(xiàn)在用的是250V/1A的普通保險(xiǎn)絲，從圖二我們可以知道：電流為2A時(shí)大約要5秒熔斷，電流為4A時(shí)可在0.1秒內(nèi)熔斷，顯然不管多大電流，保險(xiǎn)絲熔斷都存在一個(gè)熔斷時(shí)間，電流越大，熔斷時(shí)間越短。如果是不合格的保險(xiǎn)絲，這個(gè)熔斷時(shí)間還要打折扣，從圖二和我的測(cè)試可知道保險(xiǎn)絲也是需要熔斷時(shí)間的，而且這個(gè)熔斷時(shí)間并不短。從原理上講，保險(xiǎn)絲也是流過電流，其存在的內(nèi)阻發(fā)熱，電流越大，發(fā)熱越快，當(dāng)發(fā)熱速度超過散熱速度時(shí)，其溫度就會(huì)持續(xù)上升，直到熔斷。一般的保險(xiǎn)絲，其電阻都很小，不到0.5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(xiǎn)絲都要經(jīng)過一段熔斷時(shí)間后才能熔斷。
再看圖一，當(dāng)短路發(fā)生時(shí)，保險(xiǎn)絲串聯(lián)的只有銅皮（為便于分析這里我把開關(guān)電源的MOS管和變壓器主繞組省略掉）和整流橋，其內(nèi)阻都很小，回路中消耗的能量可以認(rèn)為是接近平均的，這個(gè)時(shí)候就看保險(xiǎn)絲、銅皮和整流橋誰先燒斷，因?yàn)閮?nèi)阻都很小，從短路到燒斷這個(gè)過程中的電流會(huì)非常大，就算加上MOS管和變壓器主繞組也會(huì)達(dá)到幾十安，所以這個(gè)過程動(dòng)靜就會(huì)比較大，有可能出現(xiàn)跳閘、嘭的一聲和冒黑煙等現(xiàn)象。
從這就可以看出，原因就是保險(xiǎn)絲響應(yīng)速度不夠快，就算使用快斷保險(xiǎn)絲，只是加快熔斷速度，還是不能解決問題，而且選了快斷保險(xiǎn)絲后，需要考慮通電沖擊電流的影響，如果選擇的電流余量不夠大，沖擊電流會(huì)誤燒保險(xiǎn)絲，如果電流余量留大，又會(huì)回到類似使用普通保險(xiǎn)絲的慢響應(yīng)狀態(tài)。
對(duì)于這方面，雖然保險(xiǎn)絲可以把問題的嚴(yán)重程度控制在可以接受的范圍之內(nèi)，但跳閘、嘭一聲、冒煙這樣的現(xiàn)象還是會(huì)嚇到使用者，那么有沒有好的方法可以解決呢？
在一些安規(guī)要求中有要求要存在保險(xiǎn)電阻的提法，那電阻的效果如何呢？如果我們用一個(gè)10歐的保險(xiǎn)電阻，圖一的情況最大電流就會(huì)降低許多，220V輸入電壓下，最大電流肯定小于22A。這個(gè)最大電流還不是最關(guān)鍵的，因?yàn)?2A的電流也還是非常大，不過實(shí)際中是達(dá)不到這么大電流的，下面我們用一個(gè)例子來進(jìn)行分析。
一個(gè)30瓦的電源使用10歐保險(xiǎn)電阻，220V輸入時(shí)平均工作電流約為0.14A，短路發(fā)生后，電流就會(huì)從這個(gè)電流附近迅速上升，這個(gè)時(shí)候因?yàn)?0歐保險(xiǎn)電阻的存在，回路中的能量幾乎都集中到10歐保險(xiǎn)電阻上，這個(gè)保險(xiǎn)電阻會(huì)在極短的時(shí)間內(nèi)燒斷，當(dāng)其燒斷時(shí)，電流遠(yuǎn)達(dá)不到22A的極限值，保險(xiǎn)電阻應(yīng)該在電流上升的過程中就已經(jīng)燒斷。我們計(jì)算一下，在22A的電流下，10歐保險(xiǎn)電阻的功率可以達(dá)到22*22*10=4840瓦，還沒達(dá)到這個(gè)功率，保險(xiǎn)電阻早就已經(jīng)灰飛煙滅了。
測(cè)試證明，自從加了保險(xiǎn)電阻，無論是生產(chǎn)測(cè)試還是實(shí)際應(yīng)用，再也沒有出現(xiàn)電源損壞時(shí)動(dòng)靜大得嚇人一跳的情況。既然這樣就有人提出，棄用保險(xiǎn)絲那直接用保險(xiǎn)電阻不就完了嗎？這個(gè)想法是錯(cuò)誤的。保險(xiǎn)電阻只適合小功率的電源，如果是一個(gè)220V100W的電源，滿負(fù)荷下平均工作電流有0.45A，這樣10歐保險(xiǎn)電阻的功耗就會(huì)達(dá)到2W以上，發(fā)熱過于厲害，無法長(zhǎng)時(shí)間工作，所以不適用。另外常用開關(guān)電源在整流橋后面會(huì)有一個(gè)高壓電解電容，這個(gè)電容的存在會(huì)讓電源上電時(shí)的沖擊電流加大，用保險(xiǎn)電阻就需要考慮這電解電容對(duì)其的沖擊影響，如果余量不夠會(huì)明顯影響保險(xiǎn)電阻的使用壽命，所以保險(xiǎn)絲的地位不可替代，在電路保護(hù)中保險(xiǎn)絲并不是萬能的，但是沒有它是萬萬不能的。
一些不良廠商為了節(jié)約成本使用山寨保險(xiǎn)絲，甚至一條細(xì)銅線來替代保險(xiǎn)絲，更猛的是連那條細(xì)銅線都省了，直接把輸入線連到整流橋管腳上，因?yàn)榧?xì)銅線會(huì)占用PCB板面積，這樣的行為要堅(jiān)決抵制。安都電子以電路保護(hù)神為己任，生產(chǎn)中國(guó)最好的保險(xiǎn)絲，為電子設(shè)備安全和人們的生命財(cái)產(chǎn)安全保駕護(hù)航。
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