3AG保險絲再見了!

作者 : Bill Schweber,EDN

3AG保險絲是最廣泛使用的保險絲主體,但它通常廣泛被用在許多相當老舊的消費性產品或是目前的機箱型儀器中。但隨著典型但不限於3AG形式保險絲的連接設計與現今的許多緊湊型產品在物理上不兼容,我們是否該跟3AG保險絲說再見了呢?

保險絲(fuse,亦稱熔斷器)是許多系統設計中必不可少的一部分,自從最早用電以來,我們就一直依賴它們。使用保險絲連接的基本概念是,由於電流流過而自發熱,若是發生過電流的情況時,保險絲會斷開以切斷電流——簡單、可靠、清晰且明確。保險絲可保護子電路免受裝置中局部故障的影響,例如電源調節器,並依照法規標準的要求進行系統和使用者保護。

3AG保險絲是最廣泛使用的保險絲主體,尺寸為6.3 × 32mm,可提供100mA~15A的標準額定值,具有快速、慢速、精確和延遲版本。它通常具有透明的玻璃外殼(圖1)。

圖1 玻璃體3AG保險絲是在較老和更老舊的消費產品,以及和當前基於機箱的儀器和設備中使用最廣泛的保險絲之一。(圖片來源:Codrey Electronics)

防碎陶瓷也可以使用,但是玻璃外殼版本的便利功能之一是,可以一眼就知道它是否被過電流「嚇壞」過(圖2)。

圖2 3AG玻璃外殼保險絲易於檢查保險絲的狀態。(圖片來源:Codrey Electronics)

3AG保險絲的眾多特性之一是,它可插入保險絲座插座,無需工具即可在幾秒鐘內拆下、檢查和更換。當然,這種便利性可能導致用戶有時在沒有先了解的情況下對其進行更換,為什麼需要更換:是由於永存的浪湧還是由於內部短路?

圖3 圖中的保險絲座設計為可用螺絲固定並安裝在表面,或使用滑動觸點連接導線或進行焊接。(圖片來源:Digi-Key網頁上刊登的Keystone Electronics產品)

3AG保險絲獲得大量保險絲座的支援,包括PCB表面黏著單元、離散導線型號(圖3),以及經常在機箱背面使用,非常流行的面板安裝版本(圖4)。甚至在應用中為了在不想遺失保護蓋,因此還有具備防漏蓋的RFI屏蔽支架,這是保險絲電路路徑的一部分(圖5)。

圖4 面板安裝式保險絲座廣泛用於機箱,大多數情況下用於後面板;這台頻譜儀儀的三個獨立電源軌均使用一個保險絲和一個支架。(圖片來源:University of California Observatories)

圖5 對於耐用的應用,此金屬3AG支架具有一個防鬆蓋,它也保持了機箱EMI/RFI屏蔽的完整性。(圖片來源:eBay)

當然,保險絲還具有許多其他形狀,例如在汽車中廣泛使用的刀片式保險絲,它們並不是使用中唯一的電路保護元件。 其他知名的電路保護元件包括:

  • 金屬氧化物壓敏電阻(MOV)
  • 正溫度係數(PTC)熱敏電阻
  • 瞬態電壓抑制(TVS)二極體
  • 排氣管(GDT)
  • 聚合物PTC自恢復保險絲

每種保險絲在提供電路保護方面都具有明確的定義和適當的作用,但是由於其一致性、直接作用和不可逆性的組合,基本的可斷路保險絲仍在許多設計中保有其一席之地。實際上,許多設計都使用上述一種或多種方法進行高度局部化保護,如果情況確實有誤,則加一個熱鏈保險絲作為系統級的保險絲。從這個情況上說,典型的保險絲可以作為備用,並提供額外的保險。

典型但不限於3AG形式保險絲的連接設計與當今的許多緊湊型產品在物理上不兼容。這些產品沒有放置保險絲的空間,也沒有讓使用者可進入裝置內部電路,並更換保險絲的方法,況且在許多情況下這也不是一個好主意。

現在,考慮具必須的電池管理系統(BMS)可充電鋰離子電池組:如果情況確實失控,則配備保險絲以終止電流流動是一種理想的額外保護層。此外,在更換保險絲並重新啟動電流之前,先弄清楚發生了什麼問題,以及為什麼會發生是一個好主意。

為了滿足尺寸需求和不可替代的特性,同時保留「硬」保險絲和電路斷路器的優點,供應商現在提供表面黏著式保險絲。它們是尺寸微小、對PCB友好的元件,提供與3AG典型保險絲連接相同水準的電流截止電路特色。供應商能夠做到這樣,並不是透過進一步縮小傳統熱敏元件的尺寸,而是使用了各種創新的結構和技術。

例如,Bourns的SinglFuse產品組合包括七種不同的保險絲結構技術:薄膜濺鍍(thin-film sputtering)、薄膜PCB、陶瓷多層板、陶瓷空腔層壓板、線芯、陶瓷管和陶瓷立方體(圖6)。

圖6 它需要多種基礎技術來開發可透過表面黏著且獲得監管機構批准的保險絲,可處理範圍廣泛的電流。(圖片來源:Digi-Key網頁上刊登的Bourns產品)

這些熱敏元件的封裝尺寸範圍從幾乎看不見的0402——0.040 × 0.020英吋或1.0 × 0.5mm——在較低的電流範圍的3812——0.150 × 0.100英吋或3.81 × 2.54mm——額定電流為62mA~100A。儘管尺寸較小,但它們已通過UL/CSA/IEC認證,且某些型號也符合AEC-Q200認證,可用於汽車中。

得老實說:我會想念3AG保險絲的廣泛使用,我知道它不會消失,因為它仍然最適合許多應用場景。然而,我還必須注意與其他任何表面黏著元件相似的保險絲,一旦出現問題,很難辨識或更換它們。

另外,將3AG保險絲從支座中拉出以進行檢查並在需要時進行更換,這在內在層面上是令人滿足的。也許是「山頂洞人/生火/採取行動」(編按:一款遊戲進行的方式)的事情?儘管如此,即使對於諸如保險絲之類的不起眼的元件,時間和技術也需要改變。

你曾使用過哪些包括包括溫度保險絲在內的電路保護元件?你在設計中是否使用了不同電路保護元件的組合?它是否是符合安全標準規範的審慎設計?請告訴我們你的喜好和經驗。

(參考原文:Goodbye 3AG fuse, we’ll miss you,by Bill Schweber,EDN Taiwan Anthea Chuang編譯)

 

 

 

 

 

 

 

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