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是时候跟3AG保险丝说再见了!

2021-03-02 Bill Schweber 阅读:
3AG保险丝是最广泛使用的保险丝主体,但它通常广泛被用在许多相当老旧的消费性产品或是目前的机箱型仪器中。但随着典型但不限于3AG形式保险丝的连接设计与现今的许多紧凑型产品在物理上不兼容,我们是否该跟3AG保险丝说再见了呢?

保险丝(fuse,亦称熔断器)是许多系统设计中必不可少的一部分,自从最早用电以来,我们就一直依赖它们。使用保险丝连接的基本概念是,由于电流流过而自发热,若是发生过电流的情况时,保险丝会断开以切断电流——简单、可靠、清晰且明确。保险丝可保护子电路免受装置中局部故障的影响,例如电源调节器,并依照法规标准的要求进行系统和用户保护。nXJednc

3AG保险丝是最广泛使用的保险丝主体,尺寸为6.3 × 32mm,可提供100mA~15A的标准额定值,具有快速、慢速、精确和延迟版本。它通常具有透明的玻璃外壳。nXJednc

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1 玻璃体3AG保险丝是在较老和更老旧的消费产品,以及和当前基于机箱的仪器和设备中使用最广泛的保险丝之一。(图片来源:Codrey Electronics)nXJednc

防碎陶瓷也可以使用,但是玻璃外壳版本的便利功能之一是,可以一眼就知道它是否被过电流「吓坏」过(图2)。nXJednc

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2 3AG玻璃外壳保险丝易于检查保险丝的状态。(图片来源:Codrey Electronics)nXJednc

3AG保险丝的众多特性之一是,它可插入保险丝座插座,无需工具即可在几秒钟内拆下、检查和更换。当然,这种便利性可能导致用户有时在没有先了解的情况下对其进行更换,为什么需要更换:是由于永存的浪涌还是由于内部短路?nXJednc

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3 图中的保险丝座设计为可用螺丝固定并安装在表面,或使用滑动触点连接导线或进行焊接。(图片来源:Digi-Key网页上刊登的Keystone Electronics产品)nXJednc

3AG保险丝获得大量保险丝座的支持,包括PCB表面黏着单元、离散导线型号(图3),以及经常在机箱背面使用,非常流行的面板安装版本(图4)。甚至在应用中为了在不想遗失保护盖,因此还有具备防漏盖的RFI屏蔽支架,这是保险丝电路路径的一部分(图5)。nXJednc

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4 面板安装式保险丝座广泛用于机箱,大多数情况下用于后面板;这台频谱仪仪的三个独立电源轨均使用一个保险丝和一个支架。(图片来源:University of California Observatories)nXJednc

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5 对于耐用的应用,此金属3AG支架具有一个防松盖,它也保持了机箱EMI/RFI屏蔽的完整性。(图片来源:eBay)nXJednc

当然,保险丝还具有许多其他形状,例如在汽车中广泛使用的刀片式保险丝,它们并不是使用中唯一的电路保护组件。 其他知名的电路保护组件包括:nXJednc

  • 金属氧化物压敏电阻(MOV)
  • 正温度系数(PTC)热敏电阻
  • 瞬态电压抑制(TVS)二极管
  • 排气管(GDT)
  • 聚合物PTC自恢复保险丝

每种保险丝在提供电路保护方面都具有明确的定义和适当的作用,但是由于其一致性、直接作用和不可逆性的组合,基本的可断路保险丝仍在许多设计中保有其一席之地。实际上,许多设计都使用上述一种或多种方法进行高度局部化保护,如果情况确实有误,则加一个热链保险丝作为系统级的保险丝。从这个情况上说,典型的保险丝可以作为备用,并提供额外的保险。nXJednc

典型但不限于3AG形式保险丝的连接设计与当今的许多紧凑型产品在物理上不兼容。这些产品没有放置保险丝的空间,也没有让用户可进入装置内部电路,并更换保险丝的方法,况且在许多情况下这也不是一个好主意。nXJednc

现在,考虑具必须的电池管理系统(BMS)可充电锂离子电池组:如果情况确实失控,则配备保险丝以终止电流流动是一种理想的额外保护层。此外,在更换保险丝并重新启动电流之前,先弄清楚发生了什么问题,以及为什么会发生是一个好主意。nXJednc

为了满足尺寸需求和不可替代的特性,同时保留「硬」保险丝和电路断路器的优点,供货商现在提供表面黏着式保险丝。它们是尺寸微小、对PCB友好的组件,提供与3AG典型保险丝连接相同水平的电流截止电路特色。供货商能够做到这样,并不是透过进一步缩小传统热敏组件的尺寸,而是使用了各种创新的结构和技术。nXJednc

例如,Bourns的SinglFuse产品组合包括七种不同的保险丝结构技术:薄膜溅镀(thin-film sputtering)、薄膜PCB、陶瓷多层板、陶瓷空腔层压板、线芯、陶瓷管和陶瓷立方体(图6)。nXJednc

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6 它需要多种基础技术来开发可透过表面黏着且获得监管机构批准的保险丝,可处理范围广泛的电流。(图片来源:Digi-Key网页上刊登的Bourns产品)nXJednc

这些热敏组件的封装尺寸范围从几乎看不见的0402——0.040 × 0.020英吋或1.0 × 0.5mm——在较低的电流范围的3812——0.150 × 0.100英吋或3.81 × 2.54mm——额定电流为62mA~100A。尽管尺寸较小,但它们已通过UL/CSA/IEC认证,且某些型号也符合AEC-Q200认证,可用于汽车中。nXJednc

得老实说:我会想念3AG保险丝的广泛使用,我知道它不会消失,因为它仍然最适合许多应用场景。然而,我还必须注意与其他任何表面黏着组件相似的保险丝,一旦出现问题,很难辨识或更换它们。nXJednc

另外,将3AG保险丝从支座中拉出以进行检查并在需要时进行更换,这在内在层面上是令人满足的。也许是「山顶洞人/生火/采取行动」(编按:一款游戏进行的方式)的事情?尽管如此,即使对于诸如保险丝之类的不起眼的组件,时间和技术也需要改变。nXJednc

你曾使用过哪些包括包括温度保险丝在内的电路保护组件?你在设计中是否使用了不同电路保护组件的组合?它是否是符合安全标准规范的审慎设计?请告诉我们你的喜好和经验。nXJednc

(原文发表于ASPENCORE旗下EDN美国版,参考链接:Goodbye 3AG fuse, we’ll miss you,by Bill Schweber,EDN Taiwan Anthea Chuang编译)nXJednc

责编:DeminXJednc

本文为EDN电子技术设计 原创文章,禁止转载。请尊重知识产权,违者本司保留追究责任的权利。
Bill Schweber
EE Times/EDN/Planet Analog资深技术编辑。Bill Schweber是一名电子工程师,他撰写了三本关于电子通信系统的教科书,以及数百篇技术文章、意见专栏和产品功能介绍。在过去的职业生涯中,他曾担任多个EE Times子网站的网站管理者以及EDN执行编辑和模拟技术编辑。他在ADI公司负责营销传播工作,因此他在技术公关职能的两个方面都很有经验,既能向媒体展示公司产品、故事和信息,也能作为这些信息的接收者。在担任ADI的marcom职位之前,Bill曾是一名备受尊敬的技术期刊副主编,并曾在其产品营销和应用工程团队工作。在担任这些职务之前,他曾在英斯特朗公司(Instron Corp., )实操模拟和电源电路设计以及用于材料测试机器控制的系统集成。他拥有哥伦比亚大学电子工程学士学位和马萨诸塞大学电子工程硕士学位,是注册专业工程师,并持有高级业余无线电执照。他还在计划编写和介绍了各种工程主题的在线课程,包括MOSFET基础知识,ADC选择和驱动LED。
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