初学者园地之一:保险丝

保险丝有额定电压、电流的要求。
额定电压是指其灭弧能力，正常工作时其两端可以认为没有电压的（很小），但如果其被烧断后就有输入电压加在上面，此时保险丝不能跳火，这就是额定电压的概念。
额定电流是指它保证寿命的正常电流。
除此之外，保险丝还有一个参数，I2t，是指引起保险丝融化的能量，但这是一个短时间的概念，不是长时间的，在很短的时间内，如10mS，保险丝的热量是基本上传不出去的，只有在它上面消耗掉，达到I2t的值就会融化。从这个参数看到，时间越短，允许的电流就越大

能量的单位是I2Rt, 对于保险丝来说R是常数，所以能量是正比于I2t的，为了简单起见就这么叫了。

保险丝有快融，正常，慢融几种形式。虽然额定电流都是10A，但其I2t是不一样的，慢融的在一定时间内允许通过很大的电流，也就是抗浪涌能力强。
很明显，开关电源开机瞬间有很大的浪涌电流，过浪涌实验时的浪涌电流更大，一般选慢融的保险丝，如果浪涌要求不高，也可以选普通的。

输入电流的计算：一般根据输出功率和大概估算的效率，计算出输入功率，根据最低输入电压计算出输入电流，再处于大概的功率因数，如一般整流在0.5-0.6左右，就是输入的最大额定电流，选取保险丝时一定要大于此值，一般取1.5-3倍。
I=PO/效率/Vin(min)/0.6

这都是为了降低成本，对应用来说，绝对没有保险丝好。
这个电阻就是个线绕电阻，除了做保险，可以帮助过浪涌，所以承受的功率较大大。1W估计可以过2KV浪涌，要承受更高的浪涌，需要功率更大的，如2W. 以前也有用水泥电阻的，就是在线绕电阻的基础上填石英砂，加外壳，不会冒烟、冒火、承受的浪涌能力也大，但成本高没人用了

 

看到大家都在讨论FUSE选用问题，也来凑一下热闹。开关电源的FUSE选型有以下几个要注意的地方。

• 由应用FUSE的产品算出工作电流的RMS值，按OLP 1.35~3倍左右算出可能的最大RMS值。选用的FUSE降额80%。
• 按应用当中FUSE会有的最高工作温度，再降额，一般情况下是除额80%--温度数100度，不同厂家的可能会稍有差异。
• 由应用当中测到的SURGER PULSE电流波形算出实际的电流平方与时间的乘积。（请注意不同的电流波形，I2T的计算公式不同）考虑到设计端与FUSE生产制造的误差I2T也需要打八折。
• 根据客户提供的产品正常保质期内FUSE会承受的浪涌的次数和选用的FUSE的结构选项卡选出合适电流平方与时间乘积的FUSE.(FUSE的结构选项卡,FUSE厂商会提供）
• 选择适合的电压的FUSE,以免因电压过高而产生飞弧现象。

总结：

电流保险丝应用基本知识
一、 保险丝的作用：
1、正常情况下，保险丝在电路中起连接电路作用。
2、非正常（超负载）情况下，保险丝做为电路中的安全保护元件，通过自
身熔断安全切断并保护电路。
二、 保险丝的工作原理：
保险丝通电时，由电能转换的热量使可熔体的温度上升。正常工作电流
或允许的过载电流通过时，产生的热量通过可熔体、外壳体向周围环境辐射，
通过对流、传导等方式散发的热量与产生的热量逐渐达到平衡。如果产生的
热量大于散发的热量，多余的热量就逐渐积聚在可熔体上，使可熔体温度上
升；当温度达到和超过可熔体的熔点时，就会使可熔体熔化、熔断而切断电
流，起到了安全保护电路的作用。
三、 保险丝的分类：
1、按外型尺寸分为：φ2、φ3、φ4、φ5、φ6 及其它。
2、按熔断特性分为：快速熔断型、中等延时熔断型、延时熔断型。（还可分
特快、强延时）。
3、按分断能力分为：低分断型、高分断型（还可分增强分断型）。
4、按安全标准（或使用地区）分为：UL/CSA（北美）规格、IEC（中国、
欧洲等）规格、MIT/KTL（日本/韩国）规格等。
5、其它分类。
四、 保险丝的特性术语：
1、额定电流：保险丝管的公称工作电流（正常条件下，保险丝长期维持正
常工作的最大电流）。
2、额定电压：保险丝的公称工作电压（保险丝断开瞬间，能安全承受的最
大电压）。选用保险丝时，被选用保险丝的额定电压，应大于被保护回路
的输入电压。
3、分断能力：当电路中出现很大的过载电流（如强短路）时，保险丝能安
全切断（分断）电路的最大电流。它是保险丝最重要的安全指标。安全
分断是指在分断电路中不发生喷溅、燃烧、爆炸等危及周围元、部件以
至人身安全的现象。
4、过载能力(承载能力)：保险丝能在规定时间内维持工作的最大过载电流。
当流经保险丝的电流超过额定电流时，一段时间后熔体温度将逐渐上升
以至最后被熔断。
UL 标准规定：保险丝维持工作4 小时以上，最大不熔断电流是额定电流
的110%（微型保险丝管为100%）
IEC 标准规定：保险丝维持工作1 小时以上，最大不熔断电流是额定电流
的150%
5、熔断特性（I-T）：保险丝所加负载电流与保险丝熔断时间的关系。
A、熔断特性曲线（I-T 曲线）：在以负载电流为X 轴，熔断时间为Y 坐
标的对数坐标系内，由保险丝在不同负载电流下的平均熔断时间坐标点
连成的曲线。每一种型号规格的保险丝都有一条相应的曲线可代表其熔
断特性，这种曲线很好地描绘了保险丝的过载性能。可供保险丝选用时
参考。
B、熔断特性表：由几个规定的具有代表性的负载电流值和对应的熔断时
间范围所组成的表格。各安全标准都已明确规定，这是验收保险丝的最
主要依据。
例如 UL、CSA、MIT/KTLA 种规格快速熔断型，规定为：
In 100% 4 小时最小
In135% 1 小时最大
In 200% 2 分钟最大
6、熔化热能值（I2T）：使保险丝的熔断体熔化，部份汽化的切断电流所需要
的公称能量值，简单说就是使保险丝熔断所需的最小热能值。
总量 I2t=熔化I2t+飞弧I2t
其中熔化I2t（相当于IEC 标准中的预飞弧I2t），指从熔体熔化到飞弧开始
瞬间所需要的能量；飞弧I2t 是指飞弧开始瞬间到飞弧最终熄灭所需要的
能量。对于低压保险丝来说，飞弧时间非常短，常可忽略，即飞弧I2t 可
以按零计算。
UL 和IEC 都未对I2t 作要求，但I2t 对选用fuse 有些帮助。保险丝的I2t
测算是在保险丝的熔断时间小于10ms（通常是以8 ms）时的I2t 来计算。
我公司样本上有各规格的I-T 曲线，有相应规格I2t 参考值，供选用保险丝
时参考。
7、电压降：在额定电流条件下，达到热平衡后保险丝两端的电压差。
8、温升：在一定电流条件下，达到热平衡后保险丝表面温度与通电初始温
度（可以理解为环境温度）之差，即温升=保险丝表面温度—环境温度。
五、 保险丝管的安全标准及标志：
1、UL、CSA 标准：美国、加拿大等北美地区安全标准；小型电流保险丝管
标准为UL248-1/14、CSA248-1/14。
安全标志：
--- UL/CSA LIST（列名标志），完全按照UL/CSA248-1/14 标准测
试认证通过的产品安全标志。
--- UL/CSA RECOGNIZED（认可标志），部分按照UL/CSA248-1/14
标准测试认证通过的产品安全标志。
--- UL 测试通过、CSA 互认的列名/认可安全标志，等同于
2、JIS 标准：日本电器安全标准。小型电流保险丝管标准为JIS C6575。
安全标志：
--- T
--- PSE
2006 年底前两个标志都有效，之后只有“PSE”标志有效。
3、KTL 标准：韩国电器安全标准。
安全标志：
--- K
4、IEC 标准：国际电工委员会标准，欧洲及中国地区使用的安全标准。小
型电流保险丝管标准为IEC60 127，GB 9364（中国）。
安全标志：
CCC --- 中国
SEMKO --- 瑞典
VDE --- 德国
BSI --- 英国
IMQ --- 意大利
六、、影响保险丝寿命的因素及评估保险丝寿命：
1、影响保险丝寿命的因素：
a、工作环境温度：
环境温度过高有损于保险丝的寿命。延时型（慢熔断型）保险丝如
锡球型，温度约等于160℃（150~170℃）时锡开始向金属丝扩散；快速
熔断型保险丝的可熔体（金属丝）开始较剧烈氧化的温度约等于200℃
（175~225℃）。随熔丝由外向里的氧化、多次的扩散、热应力疲劳等，
保险丝的寿命将逐渐缩短。
因而建议延时型保险丝熔丝不应长时间在150℃以上工作，快速熔
断型保险丝不应长时间在175~225℃以上工作。
b、脉冲电流：
不断的脉冲冲击，会产生热循环，从而致使熔丝的扩散、氧化、热应
力等产生，甚至加速。保险丝将随着脉冲能量和次数的增加而渐渐老化。
保险丝的抗冲击寿命，取决于脉冲的I2t 占保险丝本身I2t 的百分比；通常
情况，应小于20%，那样保险丝可承受10 万次以上的冲击。
c、其它：
如与保险丝接触的管夹、及连接电线的长度、截面积等。保险丝与管
夹的接触电阻大，有损于寿命，UL 标准中规定，试验时保险丝与管夹
的接触电阻小于3mΩ。当接触电阻大时，管夹不是散热而是产生热并
向熔丝传送。
2、保险丝老化后对使用的影响：
保险丝老化后，不会产生应切断的电流而保险丝不熔断的危险。保险丝
老化后，相当于是额定值（电流）的下降而非上升，因而在电路中不会产生
安全性问题，只是会在较小的过载电流或脉冲下即切断电路。
3、保险丝寿命的测试评估：
在 IEC 标准中规定有“耐久性试验法”，而UL 标准中无类似的规定。
IEC 标准中的耐久性试验即是寿命试验，其方法是，在正常温度下使用直
流电源测试：
a、额电流直到温度稳定下测电压降；
b、1.2 倍额定电流1h 切断电流15min。循环100 次；
c、通电1.5In 1h 测电压降；
d、同a 法测电压降。
要求：试验前后电压降变化不应超过10%，且标识仍清楚可辩，端帽焊
点不出现任何劣变。
七、保险丝适用的电路：
1、特快速和快速熔断型保险丝管：适用于较恒定电流的电路，或浪涌电流
较小的电路，且电路中存在抗冲击脆弱元件或部件。
2、中等延时和延时熔断型保险丝管：适用于存在正常浪涌电流的电路，且
电路中不存在抗冲击脆弱元件或部件。抗雷击型保险丝管，适用于需要承受
瞬间雷击的特殊电路，如电话机等。
3、分断电流保险丝管：适用于可能出现较大短路电流的电路。
4、氧树脂封装和塑料外壳型保险丝管：适用于安装密集元件或可能出现接
触短路的回路中。
5、350V、300V 的保险丝管：适用于电子整流器等产品。
八、保险丝管使用中的一些注意事项：
1、被选用保险丝的额定电压，应大于被保护回路的输入电压。
2、UL 规格保险丝的额定电流是在实验室条件下确定的，实际使用时应
小于标称值的75%使用。例如，电路工作电流为0.75A，最小选用额
定电流为1A 的保险丝管。
3、IEC 规格保险丝管的额定电流，实际使用时可按标称值的90%或
100%使用。例如，电路工作电流为0.9A，最小可选用额定电流为0.9A
或1A 的保险丝管。
4、不同使用环境温度下，保险丝的工作寿命不一样，温度越高，保险丝
的工作寿命越短；实际选用时，需按系数提高保险丝的额定电流选用。
我司产品目录中已标明温度影响曲线，供选用保险丝管时参考。
5、保险丝管的分断能力与其体积成正比，与额定电压成反比。即，体积
越大或额定电压越小，保险丝管的分断能力就越大；体积越小或额定
电压越大，保险丝管的分断能力就越小。所以，如选用小尺寸的保险
丝管，需判定被保护电路可能出现的短路电流不会太大；如被保护电
路可能出现较大的短路电流，则须选用有较大分断电流的较大尺寸保
险丝管。产品目录中标明了各型号、规格的分断电流，共选用保险丝
管时参考。
6、保护回路的浪涌I2T 应小于保险丝管额定I2T 的20%，保险丝管在
被保护回路中才能承受10 万次以上的浪涌冲击。
九、保险丝管的选用：
a) 确定安全标志：根据产品将销售的市场要求，选定保险丝管的安全认证
标志及安全标准（UL 标准或IEC 标准保险丝管）。
b) 确定外型尺寸：根据安装空间和确定的安全认证标志及安全标准，选定
保险丝管的外型尺寸。
c) 确定型号：根据被保护回路的电流特性，选定保险丝管的型号。例如，
被保护回路的电流特性为恒定电流，则选用快速熔断型。
d) 确定额定电压：根据被保护回路的输入电压及使用要求，确定保险丝管
的额定电压。例如，被保护回路的输入电压为220V，则须选用额定电压
220V 以上的保险丝管，可选250V、300V、350V 等；但考虑成本因素，
不必选用过高的额定电压。
e) 确定最小额定电流：根据被保护回路的稳太工作电流及相关的使用折损
系数，初步确定保险丝管的额定电流。例如，被保护回路的稳太工作电
流为1A，选用UL 标准延时保险丝管，工作环境温度约80℃，则保险丝
管的额定电流最小选：1A×1.25÷0.5=2.5A。
f) 确定保险丝管的最小I2T：根据被保护回路的浪涌I2T，确定保险丝管的
I2T。例如，被保护回路的浪涌I2T 为1（A2S），为保证保险丝管能承受
10 万次以上的冲击，保险丝管的I2T 应大于：1÷0.2=5（A2S）。
g) 确定保险丝管的额定电流：根据最小额定电流和最小I2T 值，查产品目
录中对应型号规格，取既大于最小额定电流值且其I2T 值也大于最小I2T
值的初级额定电流规格为选用保险丝管的额定电流。例如，依据以上最
小值，（1）如额定电流2.5A 的I2T 为4.3 A2S，3A 的I2T 为5.4A2S，则
取3A 为选用保险丝管的额定电流；（2）如额定电流2A 的I2T 为5.3 A2S，
2.5A 的I2T 为7.6A2S，则取2.5A 为选用保险丝管的额定电流。