中心議題：

• 介紹電路保護基礎(chǔ)
• 提出用雙保險來為較高等級電流提供保護的方案
• 展望下一代電路保護

解決方案：

• 用雙保險來為較高等級電流提供保護
• 均衡雙保險管電路應(yīng)注意4條規(guī)則

對很多電路來說，選擇一款有適當(dāng)額定電流和工作電壓的保險通常是一個很簡單明了的工作。但某些情況下，找不到一種有適當(dāng)額定電流和電壓組合的保險，于是電路設(shè)計者必須求助于某種創(chuàng)新設(shè)計，以提供所需的保護。

對某些電子系統(tǒng)的電路設(shè)計，這種情況正日益成為一種常見現(xiàn)象，如用于PC服務(wù)器、大規(guī)模數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)、基站電源和PC服務(wù)器冷卻風(fēng)扇控制電源的電壓調(diào)節(jié)模塊（VRM）。設(shè)計者要在一塊電路板上裝上越來越多的元器件，要求電路能承受高達(dá)20A或30A的電流。在這種等級的電流下，保護板級器件免遭故障損害就成為一個問題，因為一般找不到有這種額定過流值的次級保險。例如，不久以前還找不到額定電流高于15A的125V表面安裝型保險。

為較高等級電流提供保護的常見解決方案是使用兩只保險，它們有相同的額定電流值，將兩只作并聯(lián)。不過，由于不存在兩只完全相同的保險，總有一只保險承受的電流大于另一只。因此，即使線路電流是在規(guī)格范圍內(nèi)，但承擔(dān)較高負(fù)載的保險仍會熔斷，于是很快另一只也熔斷。以下是保險匹配以及確定電路額定值的一些指南，為雙保險方案提供所需的保護：

電路保護基礎(chǔ)
UL標(biāo)準(zhǔn)保險通常都有75%的降額因素，以保證能提供所需的電路保護。
保險的直流阻抗通常有15%的公差；因此在最差情況下，兩只隨機選擇保險（相同額定電流，且來自同一制造商）的直流阻抗可以相差到35%（1.15 Rdc/0.85 Rdc = 1.35，即差35%）。例如，考慮一個電路，要求一種將最大工作電流限制在15A的保險。算上降額因素，該電路將需要一種20A的保險，才能提供所需的過流保護。（見圖1。）

如果找不到符合所需工作電壓的20A保險，則可以將兩只10A保險并聯(lián)，期望它們能平均分擔(dān)負(fù)載電流，完成單只20A保險的功能。這里假設(shè)一支保險上過大的電流會分流到另一個上，造成一種均衡的狀態(tài)。但是，這種情況很少出現(xiàn)，因為幾乎不可能找到兩支完全一樣的保險。

如果兩支保險的直流阻抗有很大差別，流經(jīng)的電流也會相差很大，電路保護就會出現(xiàn)問題。一般來說，一支保險承受的電流要高于另一支，可能工作在接近過流極限值處，而另一支則遠(yuǎn)低于安全極限。因此，用兩支保險完成一種功能會影響到電路的過流保護。

繼續(xù)以需要20A保護的電路為例，假設(shè)由于直流阻抗的不匹配，流經(jīng)一支10A保險的電流比流經(jīng)另一支保險的要高20%。如果工作電流為14A，則流經(jīng)兩支保險的電流分別為6.36A和7.64A。但是，一支10A UL標(biāo)準(zhǔn)的保險設(shè)計承受的安全電流不超過7.5A。因此，當(dāng)電路在14A運行某段時間時，承受7.64A電流的保險就有很大可能開路。一旦這支保險開路，所有電流將流經(jīng)剩下的那支保險，并使之熔斷。

電路設(shè)計者可能察覺不到這個問題，因為在生產(chǎn)測試時不太可能表現(xiàn)出來。當(dāng)一支保險承受的電流超過其額定值的75%，但遠(yuǎn)低于過載條件時，其熔斷時間并不確定。因此，電路可能要經(jīng)過長時間測試，才足以使之熔斷。

除直流阻抗以外，另外一個重要的考慮因素是兩支保險所處位置之間的溫度差。保險是溫度敏感器件，它們的有效額定電流會隨著環(huán)境溫度的上升而減小。如果兩支并聯(lián)保險中，其中一支的工作溫度高于另一支，則它將有較小的有效額定電流，因此比另一支更早地進(jìn)入過載。

如何均衡雙保險管電路
雖然使用兩只并聯(lián)保險有著上述不確定性，但可以遵守下面這些實用的指南，改進(jìn)它們的工作可靠性：
首先，兩支保險必須盡可能地匹配。不僅它們的額定值要相同，確保兩支保險是同時制造的也是一個不錯的想法。這樣能確保兩支保險的直流阻抗盡可能匹配。

其次，兩支保險永遠(yuǎn)不可能均分電流。因此，要為組合增加20%的降額因素。

第三，細(xì)心追蹤每支保險的熱歷史。兩支保險都應(yīng)保持在相同溫度下，包括環(huán)境溫度和正常工作溫度。因此，確定讓兩支保險都暴露在相同的氣流中，引線或保險管夾上都有相似的熱傳導(dǎo)機制。

第四，最大斷路電流等于單支保險的值，而不是兩支保險最大斷路電流之和。同樣，最大斷路電壓也等于單支保險的值，而不是兩支保險斷路電壓之和。

遵守了這些設(shè)計指南以后，流經(jīng)兩支并聯(lián)保險的電流基本相等，它們可以在低于自己過流極限條件下良好地工作。此外，當(dāng)出現(xiàn)過載事件時，兩支保險差不多在相同時間開路，為電路板的元器件提供保護。

下一代電路保護
正確設(shè)計的雙保險電路能為大電流電路板提供較好的保護，但最好的方案還是用一支有正確額定電流和電壓的保險。保險供應(yīng)商對電路板工作在更大電流下的趨勢作出了響應(yīng)，他們開始推出額定用于125V 20A和30A的表面安裝保險。由于它們是表面安裝器件，這些保險外形低矮，比引線保險易于安裝。

保護電路板元器件不受越來越大電流的損壞是件復(fù)雜的事，因為沒有現(xiàn)成滿足要求的保險。提供保護的方法可以是仔細(xì)設(shè)計的雙保險電路，或有足夠額定值的單支保險。

作者介紹
K.K. Wu是Littelfuse HK Ltd.產(chǎn)品經(jīng)理。他在電子元件業(yè)有19年的工作經(jīng)驗。他持有香港中文大學(xué)的電子工程學(xué)士與信息工程碩士證書。他亦獲得了香港城市大學(xué)的MBA學(xué)歷，并是IET(UK)的成員。