Много типов предохранителей: осевой, картридж, поверхностное крепление, PTC
В этой статье представлен обзор различных вариантов предохранителей, которые доступны разработчикам низковольтных цепей.
Вспомогательная информация
- Страница учебника AAC на предохранителях
- Понимание деталей работы и реализации предохранителей
Фундаментальная структура традиционного плавкого предохранителя проста: есть проводящий элемент, который предназначен для плавления в ответ на чрезмерный ток, а корпус охватывает элемент и обеспечивает способ включения плавкого предохранителя в цепь. Но, безусловно, существуют вариации в теме предохранителей, и эти изменения имеют отношение к дизайнерам, поскольку они влияют на дизайн платы и эксплуатационные характеристики плавкого предохранителя.
Категория «Сложнее заменить»
Физическая замена компонента редко бывает удобной, а иногда очень неудобной или даже невозможной. Таким образом, предохранители не так популярны, как они были обратно, когда было сложнее реализовать альтернативные средства защиты от перегрузки по току. На самом деле, есть некоторые типы предохранителей, которые еще более неудобны, чем другие, а именно те, которые припаяны непосредственно к монтажной плате.
Устройства с более сложной заменой включают в себя плавкие предохранители на поверхности и свинцовые предохранители (так как в них нет проводников, не содержащих свинца, так как это содержит свинцовый элемент - надеюсь, это не приведет к путанице). Вы не хотите использовать эти типы предохранителей в приложениях, которые могут испытывать сверхтоковые события. И если вы спросите меня, вы не должны использовать свинцовые или SMT-предохранители, кроме как дополнительный уровень защиты в устройствах, которые почти наверняка никогда им не нужны.
Ведущие предохранители включают осевые, радиальные и сквозные стили. На следующих рисунках представлены примеры различных типов предохранителей с более сложными заменами.
Верхний левый: плавкий предохранитель "FLAT PAK" для поверхностного монтажа и сквозного отверстия. Вверху справа: Тонкие пленочные предохранители. Внизу слева: Осевые пламенные предохранители. Внизу справа: плавкие предохранители. Все изображения взяты с сайта Littelfuse
Категория «Простота замены»
Эта группа включает любой предохранитель, который помещается в держатель, так что замена может быть выполнена без паяльника. Теоретически все, что вам нужно, это ваши пальцы, хотя у меня есть смутное воспоминание об использовании плоскогубцев, чтобы вытащить патрон из пары удивительно плотных зажимов.
Стандартным легко заменяемым предохранителем для обычных электронных устройств является предохранитель картриджа. Ниже приведен пример, а также сквозной клип (когда вы кладете печатную плату, убедитесь, что вы дважды проверяете, что расстояние между клипами соответствует длине вашего предохранителя).
Изображения предоставлены Digi-Key
Тем не менее, это не единственный тип простого в использовании предохранителя. Если вам нравится работать на автомобилях, вы наверняка знакомы с предохранителями лезвия:
Изображение предоставлено Digi-Key
Насколько я знаю, предохранители лезвия ограничены автомобильными приложениями, но я не вижу причин, по которым вы не могли использовать их для каких-либо проектов другого типа. Конечно, вам нужен подходящий тип держателя, но вставка и извлечение могут быть более удобными, чем с предохранителем картриджа.
Игровой чейнджер
На мой взгляд, замена перегоревших предохранителей - это перетащить. Вот почему я рассматриваю перезаряжаемые предохранители (предохранители AKA PTC), чтобы стать крупным событием в мире компонентов защиты цепи.
Пурист может предпочесть разместить перезаряжаемые предохранители в совершенно другой категории, поскольку они не имеют фундаментальной характеристики традиционных предохранителей, а именно проводящего элемента, который плавится, когда он подвергается чрезмерному току. Однако предохранители PTC служат эквивалентной цели и реализуются аналогичным образом, поэтому в этой статье они рассматриваются как просто другой тип предохранителя.
Название «PTC-предохранитель» происходит от «положительного температурного коэффициента». Сбрасываемые предохранители изготавливаются из материала, сопротивление которого увеличивается с ростом температуры. Фактически, сопротивление быстро возрастает, как только температура достигает точки срабатывания (как показано на диаграмме ниже), и именно поэтому предохранители PTC обеспечивают функциональность, аналогичную функции традиционных предохранителей: сопротивление низкое при нормальной работе, но если условие перегрузки по току заставляет температуру превышать точку отключения, сопротивление становится достаточно высоким, чтобы ограничить ток до уровней, которые не приведут к повреждению.
Сюжет, взятый из этого документа, опубликованного Littelfuse
Термин «перезагружаемый плавкий предохранитель», возможно, немного щедрый; они не имеют кнопки сброса. Скорее, вы вернете устройство в состояние низкого сопротивления, отключив питание и давая ему остыть.
PTC или традиционный?
Само собой разумеется, что плавкие предохранители PTC очень предпочтительны в системах, которые испытывают частые перегрузки по току (значение «частых» зависит от вашей точки зрения - один раз в год можно считать частым, если замена предохранителя будет крайне неудобной). На самом деле, вы можете задаться вопросом, почему кто-то выбирает традиционный предохранитель над предохранителем PTC. Ну, оказывается, что предохранители PTC имеют некоторые недостатки:
- Они имеют более высокое сопротивление при нормальной работе.
- Сработавший PTC не является открытой цепью; это просто компонент с достаточным сопротивлением для значительного ограничения потока тока. В некоторых приложениях это может быть нежелательным.
- PTC может скрывать появление событий сверхтока. Если вам нужно заменить предохранитель, вы знаете, что произошло. Если вы используете PTC и что-то в цепи меняете и устраняет условие перегрузки по току, PTC может естественным образом остыть и вернуться в свое низкоомное состояние. Или кто-то из лаборатории может увидеть, что система не работает нормально и не работает, не исследуя фактическую причину сбоя.
- PTC более чувствительны к изменениям температуры окружающей среды. Это передается по следующему графику; кривая с надписью «C» предназначена для PTC, а кривые с надписью «A» и «B» - для традиционных предохранителей.
Сюжет, взятый из этого документа, опубликованного Littelfuse
Другая часть информации, переданной этим графиком, состоит в том, что форм-фактор традиционного предохранителя может влиять на его восприимчивость к изменениям температуры окружающей среды. Например, тонкопленочные предохранители (соответствующие кривой A) значительно более чувствительны к температуре окружающей среды, чем свинцовые и картриджные предохранители (соответствующие кривой B).
Вывод
В этой статье мы рассмотрели типы традиционных предохранителей, а также обсудили различия между традиционными предохранителями и перезаряжаемыми предохранителями. Не стесняйтесь оставлять комментарий, если у вас есть мысли о том, какой тип предохранителя наиболее подходит в определенной проектной ситуации.
Рекомендуемое изображение используется любезно предоставлено Pfnicholls (CC BY-SA 4.0).