保险丝的选择与使用.doc

保險絲的選擇與使用 .tw/EricChu/fuse.htm 文：李梓民 / Web整理、照片：Eric Chu ? 在今日電的世界裏，保險絲扮演著很重要的角色，可是仍有許多人不瞭解它的重要性，以致許多昂貴的設備常因保護不當而毀損，在修護時花了很多冤枉錢。 ? 保險絲最主要的功用就是防止超量的電流流過電子電路。超額的電流流過保險絲時將使它產生高溫而導致熔斷，以保護電路免於受到傷害，可以說保險絲是電器設備 的一個安全開關。一般家用的保險絲最重要的特性便是它的載流量，各類保險絲最大載流量的設定是經過一系列的測試而得出的統計值，以供電路設計人員參考選擇 使用。 ? 保險絲約可分為三大類：(1)慢速型、(2)普通型、(3)快速型，另有一類為延時型保險絲。所有的這些保險絲都可以保護電路避免持續的超載電流流過，但它們對於超額電流的反應筢截然不同，若選用不正確則不是電路沒有受到保護便是保險絲經常燒斷。有關上述三種保險絲熔斷時問的較詳細資料表示於圖一中。 熔斷時間(秒)比照超載的百分比，分別以橫向與縱向表示。當超載量為百分之百時，三種保險絲的反應幾乎一樣；可是當超載量達到百分之五百時(500% overload)快速型保險絲在0.001秒間熔斷，而慢速型保險絲則2秒後才熔斷；與普通型保險絲的0.01秒熔斷時間來比較，快速型的快了10倍而 慢速型的則慢了200倍。如此大的差異,在不正常狀況下選擇的正確性是決定您那些珍貴半導體元件命運的重要因素。接覑我們觀察一下圖二，我們將發現溫度對於保險絲的載流量也有很大的影響力。當週遭的環境變得較冷時使保險絲熔斷所須電流增大，所以溫度對於保險絲的熔斷也是一項重要的因素。 　 圖一：保險絲的熔斷時間比較圖 　 ? 談到這裏您或許要說啦：通通用快速型的保險絲不就把問題都解決了嗎？非常抱歉，這並非很符合實際的想法，因為太多的電路在開啟電源或切換開關 時都會產生一個遠大於正常操作電流的的瞬間超額電流值，您總不希望當您開關還沒按到底前，系統便已死蹺蹺了吧！ 　 圖二：溫度對保險絲的負載流量有影響 　 ? 圖三是一個包含橋式整流器與穩壓電容的簡單電源保應器，提供負載電阻一固定的負載電流。三個不同的保險絲使用位置，用以說明不同的位置使用不同型態的保險絲。設若電源供應器使用240伏特的交流電源而提供12伏特、8安培的直流輸出，則我們應該使用何種型態的保險絲呢？ 　 ?圖三：簡單的電源供應器 　 ? 首先我們考慮當接上電源開關後有可能正值交流正弦波的?值處，若此則變壓器一次端將流過一個比正常操作電流大很多的電流。典型的100VA變壓器約有 20ohms的直流電阻，在?值下電壓為根號2乘240V，大約有17安培的電流通過一次端約2.5mS(60Hz週期中的?值)。但就變壓器正常操作時 輸出為96 Watts(12V、8A)，假若一次端須輸出100W的功率，則一次端的正常操作電流將只是0.416安培。所以說要控制正常操作，我們只須一個約 0.5安培的保險絲即可，但它筢同時須能掌握時間約2.5mS長，和高達l7A的瞬間開機電流。 ? 回顧一下圖一將發現慢速的保險絲可以維持800%的超載電流達0.01秒(10mS)之久，在最糟的情況下我們必須控制瞬間電流l7A至少 2.5mS，17/8=2.1(安培)，所以在上述例子中我們可以用一個慢速的2.5A的保險絲來控制一次端的線路。當線路異常時，它將在5A的負載電流 下維持一會兒而熔斷。 ? 接著讓我們討論第二個保險絲(FS2)的情形。在開機時也會有瞬間的大電流通過，卻與FS1的情形有很大的差別。在開機前穩壓電容尚未充電，對於交流電路 來說它相當於跨接於橋式整流器兩端的一個短路裝置。剛開機時將有大量電流對它充電，當電容器兩端的電壓漸升後，流入的電流漸小。現在讓我們來討論三種不同 階段的情形：1、正常的負載電流，2、開機時的瞬間大電流，3、可能的異常情況。 ? 電源供應器的輸出是12V DC，所以電容器最終將被充電到此值。變壓器的RMS輸出約為8.6V，考慮橋式整流器等可能的壓降，設若變壓器採用RMS 9.5V的輸出，再假設二次端及所有的接點阻抗共有0.3歐姆與穩壓電容串聯。在開機的第一秒間充電電流將是根號2乘9.6除0.3，約為44.8安培。您或許難以想像開機的瞬間充電電流會如此大吧！ ? 線路的正常輸出電流是8安培，慢速型的保險絲可以忍受800%的超載電流0.01秒(10mS)，所以我們可以考慮選擇使用10安培的保險絲，但選用保險絲的大小最主要的是必須依據電容與內阻的大小(即充電時間的長短)。 ? 通常每安培的負載電流約需1000uF，在此若實際上使用10000uF的電容器則充電到33%的初始值需時約0.003秒 (C*R,0.01F*0.3ohms)。上述的慢速型保瞼絲可以控制80安培電流