中心议题：
- 保险丝的三项基本功能
- 贴片保险丝在单节锂电池上的应用
- 保险丝在LED照明灯具中的应用
- 双保险丝为大电流板级电路提供有效保护
- 保险丝应用设计的常见问题
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在电路的过流保护设计中，经常使用到保险丝，换句话说，合理应用保险丝对于设计可靠的过流保护电路非常重要。本文将在介绍保险丝的基本功能的基础上，介绍保险丝在锂电池保护板及LED照明灯具中的应用方案，并整理出行业内的专家们对保险丝应用中的一些常见问题的解答及经验分享，对工程师初步认识保险丝非常有帮助，对工程师进一步合理使用保险丝有指导意义。
保险丝的三项基本功能
什么样的保险丝才是好的保险丝？AEM（苏州）科技有限公司副总经理郑索平先生总结概括出保险丝的三项主要基本功能，即：
- 保护功能：该断的时侯要断
- 承载功能：不该断的时侯不能断
- 安全功能：断的过程必须保证安全
保险丝的保护功能决定了保险丝在需要的时侯必须动作，当被保护电路上出现不被允许的异常过电流时能够及时而有效地切断电流。要满足保险丝的保护功能，需选择恰当熔断特性和恰当的额定电流规格的保险丝品种。
并不是所有出现过流的时侯保险丝必须动作的，有些过流并不是异常的，这样的过流保险丝必须能够承受，例如，开关电源热插拔时出现的浪涌电流就是保险丝需要承载的，因此，保险丝需具备承载能力。换句话说，保险丝的承载能力保证了保险丝在绝大部分时间里的正常工作。选择有恰当熔化热能值的保险丝品种规格和放大足够并合理的安全余量才能满足保险丝的承载功能（耐脉冲能力）。
保险丝的安全功能确保了保险丝在任何条件下的绝对安全。具体来说就是，优质可靠的保险丝应该在其动作前，动作中和动作后都能保证安全性，即安全地导通和安全地熔断，不发生任何不安全的因素，如持续拉弧、多次导通、破碎、飞溅、燃烧、以至爆炸等。选择具有足够分断能力和额定电压的，并获得必要的应用地区的安全认证的保险丝品种，才能满足保险丝的安全功能。
总的来说，适当的保险丝应当具备：适当的熔断特性和额定电流；足够而合理的熔化热能值；合适的分断能力、额定电压和安全认证，只有在具备了这三个条件的基础上，同时协调好保护性能和耐脉冲能力之间的制约，求得最合理的平衡的保险丝才是最适当、最好的保险丝。
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贴片保险丝在单节锂电池上的应用
锂电池被广泛用作照相机、手机等便携消费电子产品的供电电源，其安全性非常重要，故而锂电池保护板选择合适的贴片保险丝是非常必要的。锂电池保护板的主要元器件有保护IC 、MOSFET和贴片保险丝，下面将通过两个实例来说明保险丝在锂电池保护板中的选择及应用。（资料下载：http://www.52solution.com/data/datainfo/id/2518）
某单节锂电池保护板电路图如图1，保护IC采用SII(精工) S8261ACJ，基本参数如表1，采用的MOS管为BF9028DNJ / BF9028DNJ-A ，部分参数如表2。
图1 单节锂电池保护板电路图
表1 S-8261ACJ的部分参数
表2 MOSFET的部分参数
A：保护电路工作正常
根据公式：过电流检测电压 V = 放电电流 I x Rds(on) x 2 可以算出放电电流达到多少保护IC开始进行保护作用。
当过电流检测电压为 0.9V，MOS管内阻取最大值时候，可以检测过电流将为最小值。算出此时过电流值为15A ，此时保护IC保护延迟时间320us；当过电流检测电压 1.5V，MOS管内阻取最小值时候，可以检测过电流将为最大值。算出此时过电流值为46.875A，此时保护IC保护延迟时间380us。即，需求保险丝在46.875A时候熔断时间要大于380us，才能保证短路保护情况下保险丝不会先于保护IC熔断。
B：保护电路工作异常
保护IC失效电路示意图如图2所示，此时保护IC对短路不能起到保护作用，当负载出现短路时候需要保险丝快速熔断。
图2 保护IC失效电路示意图
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考虑因素如下：
- 电芯电压：3.8～4.2V
- 电芯内阻： <150mΩ
- 保护板内阻：MOS管内阻＋保险丝内阻（15mΩ）＋PCB板内阻（10mΩ）
- 短路负载内阻：0～100mΩ
要考虑保险丝的快速熔断，所以就考虑短路电流的最小值，可以算出短路电流最小值11A。即保险丝需在11A电流情况下快速熔断。
综合A，B两种情况，单节锂电池上选择保险丝需要考虑到保护IC的短路保护时间。
保险丝在LED照明灯具中的应用
对于LED照明灯具的过流保护，应从灯体的输入电流来来考虑。LED照明灯具的输入电流主要有直流输入和电网交流输入两种最基本的类型，这两种类型的主要区别在于驱动电源是否有交流转直流的模块。针对不同的输入电流类型，其过流保护的方式有所不同，保险丝的应用应根据具体的情况来考虑：
1、针对直流输入类型的DC in保险丝的选用，需要特别关注保险丝的温度折减系数参数，由于大功率LED的发热量比较大，在LED灯杯内部的温度相对较高，如果选用温度折减比较大的保险丝就会选择电流较大的规格，在同样的工作电流下，电流规格大的保险丝的保护能力相对要降低一些；另外DC in的位置，由于后端都会使用电容滤波，会产生比较大的开机脉冲电流，所以在此部位选择保险丝需要注意严格考虑脉冲的条件，否则错误选项易造成保险丝被开机脉冲冲断现象，很难经过很多次开关机实验和浪涌电流实验，在此推荐使用耐脉冲能力强的产品。
2、针对驱动输出端的保险丝选型，在注意保险丝温度折减系数的同时，还需要考虑保险丝的熔断速度指标，由于此处电流波动不大，在电路出现异常或者元器件失效的情况下，需要快速切断电路，保护后端的LED灯串，在此位置推荐选择快断类型和温度折减小的保险丝。
以上2种场合一般市场上有比较多的贴片低压保险丝可供选择，比如AEM科技的SolidMatrix®技术的保险丝，尺寸从0402到1206，电流规格从0.5到30A，有快断、快快断、耐高脉冲、慢断等多个不同系列，不同规格，不同特性的产品供各位工程师选用。
3、而针对交流输入LED照明的AC in位置，特别是LED球状灯泡既需要考虑保险丝的尺寸问题，又需要考虑保险丝的耐电压值。可以考虑选用AEM科技推出的AirMatrixTM AF2系列贴片保险丝，该系列保险丝具有体积小，可以承受250VAC的电压，同时还具有高一致性、低内阻、高耐脉冲能力等优点。
双保险丝为大电流板级电路提供有效保护
保护电路板元器件不受越来越大电流的损坏是件复杂的事，因为没有现成满足要求的保险丝。提供保护的方法可以是仔细设计的双保险丝电路，或有足够额定值的单个保险丝。但是，由于不存在两个完全相同的保险丝，总有一个保险丝承受的电流大于另一个。因此，即使线路电流是在规格范围内，承担较高负载的保险丝仍会熔断，于是很快另一个也会熔断。如何解决这个难题？以下是保险丝匹配以及确定电路额定值的一些指南，为双保险丝方案提供所需的保护。
UL标准保险丝通常都有75%的降额因素，以保证能提供所需的电路保护。保险丝的直流阻抗通常有15%的公差；因此在最差情况下，两个随机选择保险丝（相同额定电流，且来自同一制造商）的直流阻抗可以相差到35%（1.15 Rdc/0.85 Rdc = 1.35，即差35%）。如果两个保险丝的直流阻抗有很大差别，流经的电流也会相差很大，电路保护就会出现问题。一般来说，一个保险丝承受的电流要高于另一个，可能工作在接近过流极限值处，而另一个则远低于安全极限。因此，用两个保险丝完成一种功能会影响到电路的过流保护。
除直流阻抗以外，另外一个重要的考虑因素是两个保险丝所处位置之间的温度差。保险丝是温度敏感器件，它们的有效额定电流会随着环境温度的上升而减小。如果两个并联保险丝中，其中一个的工作温度高于另一个，则它将有较小的有效额定电流，因此比另一个更早地进入过载。
虽然使用两个并联保险丝有着上述不确定性，但可以从以下四个方面着手改进它们的工作可靠性：
1)两个保险丝必须尽可能地匹配。不仅它们的额定值要相同，确保两个保险丝是同时制造的也是一个不错的想法。这样能确保两个保险丝的直流阻抗尽可能匹配。
2)两个保险丝永远不可能均分电流。因此，要为组合增加20%的降额因素。
3)细心追踪每个保险丝的热历史。两个保险丝都应保持在相同温度下，包括环境温度和正常工作温度。因此，确定让两个保险丝都暴露在相同的气流中，引线或保险丝管夹上都有相似的热传导机制。
4)最大断路电流等于单个保险丝的值，而不是两个保险丝最大断路电流之和。同样，最大断路电压也等于单个保险丝的值，而不是两个保险丝断路电压之和。
遵守了以上的设计指南以后，流经两个并联保险丝的电流基本相等，它们可以在低于自己过流极限条件下良好地工作。此外，当出现过载事件时，两个保险丝差不多在相同时间开路，为电路板的元器件提供保护。
保险丝应用设计的常见问题
保险丝的额定电压有什么意义？如何选择保险丝的熔断特性和额定电流？慢熔断保险丝与快熔断有什么不同的性能和应用？一次性保险丝和可恢复保险丝的异同？相同额定电流的不同品牌保险丝一定能够直接替换吗？为什么保险丝常在开机时或刚接通电源时断开？怎样才使保险丝能承受多次瞬间脉冲的冲击？这些都是工程师在保险丝的选型和应用过程中经常会遇到的问题，现在，通过专家的专业答疑和网友的热烈讨论，为你一一解答保险丝的应用难题。
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