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保险丝在电路中是万能的吗？

[ 添加时间：2015/12/1 浏览次数：5795次 ]

在电子产品故障中有这样一种现象，由于电路异常烧坏电源，拆开电源发现保险丝熔断了，照理保险丝已经熔断了电路板应该是安全无故障了，但经常发生的事实，电路板上的一些铜皮走线出现爆裂和冒烟现象，甚至一些元件也烧坏了，难道是保险丝不合格？没有起到保护作用？本文将用一起实例来分析这种情况。

先看下面的示意图，看看电源电路板上铜皮爆裂出现在哪些地方，从问题的表征才好剖析故障现在的原因。

图一

当电源损坏时，如果内部发生类似图一示意位置的短路，就会烧掉保险丝，我们在实际应用中发现有时标“爆裂”字样位置铜皮也会因电流过大烧焦、烧断，更有甚者有时候居然会出现桥堆的脚都烧断的现象。如图所示在保险丝熔断的同时，电源内部的短路还是进一步导致了部分电路的损坏，保险丝的响应速度好像有点偏慢，没有我们期望的那么快。

我们再看一下保险丝的一个重要参数熔断时间（I-T），下面图二我们可以知道流过保险丝不同电流时其具体熔断时间。

图二

假定我们现在用的是250V/1A的普通保险丝，从图二我们可以知道：电流为2A时大约要5秒熔断，电流为4A时可在0.1秒内熔断，显然不管多大电流，保险丝熔断都存在一个熔断时间，电流越大，熔断时间越短。如果是不合格的保险丝，这个熔断时间还要打折扣，从图二和我的测试可知道保险丝也是需要熔断时间的，而且这个熔断时间并不短。从原理上讲，保险丝也是流过电流，其存在的内阻发热，电流越大，发热越快，当发热速度超过散热速度时，其温度就会持续上升，直到熔断。一般的保险丝，其电阻都很小，不到0.5欧（万用表量小阻值电阻偏差比较大），这样不管电流多大，保险丝都要经过一段熔断时间后才能熔断。

再看图一，当短路发生时，保险丝串联的只有铜皮（为便于分析这里我把开关电源的MOS管和变压器主绕组省略掉）和整流桥，其内阻都很小，回路中消耗的能量可以认为是接近平均的，这个时候就看保险丝、铜皮和整流桥谁先烧断，因为内阻都很小，从短路到烧断这个过程中的电流会非常大，就算加上MOS管和变压器主绕组也会达到几十安，所以这个过程动静就会比较大，有可能出现跳闸、嘭的一声和冒黑烟等现象。

从这就可以看出，原因就是保险丝响应速度不够快，就算使用快断保险丝，只是加快熔断速度，还是不能解决问题，而且选了快断保险丝后，需要考虑通电冲击电流的影响，如果选择的电流余量不够大，冲击电流会误烧保险丝，如果电流余量留大，又会回到类似使用普通保险丝的慢响应状态。

对于这方面，虽然保险丝可以把问题的严重程度控制在可以接受的范围之内，但跳闸、嘭一声、冒烟这样的现象还是会吓到使用者，那么有没有好的方法可以解决呢？

在一些安规要求中有要求要存在保险电阻的提法，那电阻的效果如何呢？如果我们用一个10欧的保险电阻，图一的情况最大电流就会降低许多，220V输入电压下，最大电流肯定小于22A。这个最大电流还不是最关键的，因为22A的电流也还是非常大，不过实际中是达不到这么大电流的，下面我们用一个例子来进行分析。

一个30瓦的电源使用10欧保险电阻，220V输入时平均工作电流约为0.14A，短路发生后，电流就会从这个电流附近迅速上升，这个时候因为10欧保险电阻的存在，回路中的能量几乎都集中到10欧保险电阻上，这个保险电阻会在极短的时间内烧断，当其烧断时，电流远达不到22A的极限值，保险电阻应该在电流上升的过程中就已经烧断。我们计算一下，在22A的电流下，10欧保险电阻的功率可以达到22*22*10=4840瓦，还没达到这个功率，保险电阻早就已经灰飞烟灭了。

测试证明，自从加了保险电阻，无论是生产测试还是实际应用，再也没有出现电源损坏时动静大得吓人一跳的情况。既然这样就有人提出，弃用保险丝那直接用保险电阻不就完了吗？这个想法是错误的。保险电阻只适合小功率的电源，如果是一个220V100W的电源，满负荷下平均工作电流有0.45A，这样10欧保险电阻的功耗就会达到2W以上，发热过于厉害，无法长时间工作，所以不适用。另外常用开关电源在整流桥后面会有一个高压电解电容，这个电容的存在会让电源上电时的冲击电流加大，用保险电阻就需要考虑这电解电容对其的冲击影响，如果余量不够会明显影响保险电阻的使用寿命，所以保险丝的地位不可替代，在电路保护中保险丝并不是万能的，但是没有它是万万不能的。

一些不良厂商为了节约成本使用山寨保险丝，甚至一条细铜线来替代保险丝，更猛的是连那条细铜线都省了，直接把输入线连到整流桥管脚上，因为细铜线会占用PCB板面积，这样的行为要坚决抵制。安都电子以电路保护神为己任，生产中国最好的保险丝，为电子设备安全和人们的生命财产安全保驾护航。

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