小型保险丝选型及重要案例研究

李刚　高琳

摘 要：本文就电路中使用的小型保险丝选型参数进行阐述，对参数选择的要求提供建议，并对选型中的重要案例进行了研究。

关键词：小型保险丝；选型

0 引言

保险丝是电路中过电流保护的重要元件。在电路正常工作时，内阻小，功耗小，在额定电流范围内保险丝可以保证电路能稳定工作。在电路工作异常、电流过大或短路时，保险丝能将电路快速安全地断开，不致引起下游其他贵重元件或电器损坏。

1 小型保险丝的参数

近些年来，随着电子产品可靠性要求的不断提高，保险丝选型时会考虑到以下参数：

保险丝的额定电流，额定电压，冷电阻（电压降），环境温度，熔断I-T特性，分断能力，I2T值，认证规范，封装尺寸，寿命和可靠性，抗雷击浪涌要求。

2 小型保险丝选型与重要参数选择的重要案例

保险丝的额定工作电流In

正确选择保险丝的额定电流值，必须参照不同的安规标准考虑：Ir是电路工作电流，ka是保险丝的折减率。

根据不同的标准选型如下：

UL标准的额定电流：InIr/Ka Ka=0.75

IEC标准的额定电流：InIr/Ka Ka=0.9

保险丝的额定电压Un

保险丝的额定电压是保险丝断开后能够承受的最大电压值。选型中有些误区认为，保险丝熔断与否只与电流有关，电压可以不用考虑，是无关紧要的。正确选择保险丝的额定电压应大于或等于电路最高工作电压。

保险丝的冷电阻

在保护电路中要求保险丝阻值越小越好，电阻的大小决定了正常工作时它的损耗功率，通常不作為产品验收的依据，不同的生产厂家，标准亦不相同。对于小规格保险丝的电压降对低压电路的影响较大，在某些极端情况下，电阻太大可能导致无法输出需要的工作电流。

保险丝的工作环境温度

周边环境温度会影响保险丝的正常工作。环境温度越高，保险丝工作时产生的热量越大，其熔断加快。UL 标准和IEC标准下保险丝的各项参数都是在环境温度25℃ 时测试的。若周边环境温度较高，选用保险丝时需考虑保险丝的温度折减率。

保险丝的熔断I-T特性

保险丝的熔断特性就是保险丝在不同电流负载下的熔断时间。根据熔断特性不同，保险丝分为快断和慢断等。快断保险丝常用在阻性电路中，保护一些对电流变动特别敏感的元器件；慢断保险丝常用在感性或容性电路中，它能承受开关机时浪涌脉冲的冲击，真正出现故障时又能快速地断开电路。

保险丝的重要参数

保险丝的I2T值—熔化热能值

在实际应用电路中，开关机时电路都会产生浪涌电流脉冲，因此在选择保险丝时，保险丝的I2T值要大于电路浪涌产生的I2T值。保险丝能够承受多少次以上的浪涌冲击，还必须考虑保险丝的 I2T值与电路脉冲的关系。耐脉冲次数会降低保险丝的I2T值。不同的厂家关于脉冲次数的折减不尽相同，可根据实际应用进行参考。

在实际应用中，一些电源开发工程师经常会忽略保险丝的I2T值这一重要参数而造成生产损失。

案例：在某开关电源DC-DC电路设计中，预先选择1206封装1A/32V的保险丝，I2T值是0.06A2s。结果成品老化测试时，保险丝开路情况时有发生，初步推测此种情况就是保险丝的I2T值接近该电源的开机浪涌值甚至偏小，在电路开关机瞬间失效。通过测试，实际电路的开机浪涌脉冲是10A/508uS，其I2T=10×10×0.000508=0.051A2s。几乎接近保险丝的I2T值，推测成立。后客户选用贝特123-1.5A的保险丝，I2T值是0.17 A2s，远高于电路产生的浪涌0.051 A2s，可以满足使用要求，最终解决问题。

保险丝的分断能力

分断能力是保险丝在额定电压下能承受的最大故障电流，即保险丝在额定电压下能安全断开的最大电流。当设计电路中最大故障电流产生时，要求保险丝能安全断开电路，且不带来任何破坏性。当故障电流超过保险丝的分断能力时，保险丝可能会炸裂，起火，存在安全隐患。

例如：一电动工具电源方案，输入AC100-240V，100W输出，使用者选用10A/250V，分断能力是100A。由于使用者在选用保险丝时未检测电路的故障电流，结果在电路做失效验证时，保险丝烧融，外壳烧黑。后经测试分析，电路失效时故障电流超过100A，接近200A。针对这种情况，客户选用贝特524-10A的保险丝，其分断能力可达到1500A，完全满足使用条件。

保险丝的安规认证标准

保险丝是一种安全元件，需通过安全机构检测，才可生产销售。通常的认证标准有UL和IEC。

保险丝的寿命和可靠性

测试保险丝寿命的方法：在直流电源条件下，IEC标准以1.20 In（UL标准0.8In）电流导通一小时，断开15分钟，连续100个周期，这期间不能有熔断或其他异常现象。其他可靠度测试，如恒温恒湿，高/低温测试，冷热冲击等。可靠度测试每一项测试后需满足：外观，印字无损坏现象；电阻值变化率不能大于 10%；熔断I-T特性测试需满足规定要求。

保险丝的抗雷击浪涌要求

虽然在认证标准里并不要求检测保险丝的抗雷击浪涌测试，但是保险丝是电源产品防雷击电路的重要元件。IEC 61000-4-5（GB/T 17626.5：1999）对电源产品抗雷击测试有明确要求。

电源产品抗雷击测试无特殊要求一般1KV。根据产品使用环境不同，测试等级会有提高。三星和华为充电器抗雷击要求都要达到2KV以上。因此保险丝单品抗雷击测试也要同步提高，贝特932系列抗雷击最高可超6KV。

综合以上描述，选用保险丝时，根据设计需要选择以上参数达到自己的设计要求。这样就可杜绝保险丝在产品使用过程中出现的安全隐患。只有符合以上参数要求的才是合格、安全、可靠的保险丝。

参考文献

[1]石禹金.农用小型变压器保护熔丝选择[J].农业机械化与电气化，1997（5）：26.

[2]王至秋，匡军，曲建勋.高分子自恢复保险丝的工作原理及其选用[J].实验室研究与探索，2004（S1）：72.