保险丝的参数说明及选型

一、保险丝参数说明
保险丝，又称为熔断器，在电路中起到保护电路安全的作用。保险丝的种类有很多，不同分类方法下，会有不同型号及规格的保险丝，本文主要介绍了保险丝的主要参数、选型原则及常用规格。

保险丝的主要参数:

1.电压额定值(VOLTAGERatings)：

保险丝的电压额定值必须大于或者等于电路的最大电压。由于保险丝的阻值非常低，只有当保险丝试图熔断时，保险丝的电压额定值才变得重要。当熔丝元件熔化后，保险丝必须能迅速断开，熄灭电弧，并且阻止开路电压通过断开的熔丝元件再次触发电弧。

2.电流额定值(CurrentRatings)：

电流额定值表明了保险丝在一套测试条件下的电流承载能力。每只保险丝都会注明电流额定值，这个值可以是数字，字母或颜色标记，可以通过产品数据表找到每种标记的意义。

3.分断能力(BreakingCapacity/InterruptingRating)：

保险丝必须能在不破坏周围电路的情况下断开故障电路。分断能力就是指在额定电压下，保险丝能够安全断开电路，并且不发生破损时的最大电流值。保险丝的分断能力必须等于或大于电路中的可能发生的最大故障电流。

4.熔断积分(MeltingIntegral)：

保险丝的熔断积分，是熔断保险丝所需的能量，也称为熔断值I2t。保险丝的结构、材料和横截面积决定了这个值。每一系列保险丝根据额定电流值不同，会使用不同的材料和元件配置(熔断积分不同)，因此确定每只保险丝的I2t非常必要。通常厂商在直流电路中，采用10倍的额定电流作为故障电流，使保险丝在极短的时间内断开，再通过高速示波器和积分程序来测得非常精确的t。

5.环境温度(AmbientTemperature)：

环境温度是直接接触在保险丝周围的空气温度，不是指室温。保险丝的电特性在25°C环境温度中是额定的标准值。无论高于或低于这个温度都会影响保险丝的断开时间和电流承载。

6.快断保险丝和慢断保险丝(FastActingFuse&TimeDelayFuse)：

快断保险丝在过载和短路时断开地非常迅速。UL标准规定：快断保险丝在承受200%~250%的额定电流时，应该在最多5秒钟之内断开。IEC对于快断保险丝的规定有两种：

F=快断，当10倍额定电流时在0.001~0.01秒内断开

FF=超快断，当10倍额定电流时小于0.001秒断开

慢断保险丝可以允许暂时的、无害的浪涌电流通过而不断开，但是当持续过载或短路时，它就会断开。UL标准规定：慢断保险丝在承受200%~250%的额定电流时，应该在最多2分钟之内断开。 IEC对于慢断保险丝的规定也有两种：

T=慢断，当10倍额定电流时在0.01~0.1秒内断开

TT=超慢断，当10倍额定电流时在0.1~1秒内断开

是否是快断保险丝可以看时间-电流曲线，时间-电流曲线是研究保险丝特性工程师使用的最广泛的图形之一。这个曲线主要用来计算在设定的过载条件下保险丝的熔化时间，通常画在双对数坐标纸上。图像的纵轴代表时间，以秒为单位；横轴代表故障电流的范围，以安培为单位（例子见附图）

7.浪涌和脉冲电流特性(SurgeandPulseCurrentCharacteristics）：

有些使用场合会产生浪涌电流，这样就要求保险丝能够使这些浪涌电流通过而不发生误断开动作或损伤熔丝元件。保险丝能够承受浪涌电流是设计电路中非常重要的环节。脉冲电流可以产生热能，虽然不一定使保险丝断开，但可能使熔丝受到损伤，影响保险丝的寿命。

8.国际标准(STANDARD)：

北美标准UL/CSA和欧洲标准IEC对于保险丝的时间、电流特性的定义是不完全相同的，因此这两种标准的保险丝是不可以互换的。在亚洲主要的标准有日本的METI和中国的CCC等。由于保险丝的标准不同，因此注意采用不同国际标准的保险丝对于电路设计者是非常重要的。

9.常见保险丝：

●管状：
①玻璃管-低分断能力，陶瓷管-高分断能力；
②填充细粒石英沙-用于灭弧，玻璃管变色-熔断指示；
③加引线套帽-用于焊接(有时需先将引线成型) … …
●微型：
电阻式，晶体管式，薄膜式 … …
●片式：
薄膜式，多层独石，电阻式 … …
●其他：
插片式，螺栓式，密封式，报警式 … …
●熔体结构：
圆丝，扁丝，单丝，双丝，复合丝 … …

二、保险丝选型

1.电压额定值
正常情况下，保险丝是串联在电路中的，即上面的电压很小。耐压值只在保险丝熔断开路时起作用(这时电源电压会直接加在保险丝两端)。所以，在使用时，保险丝耐压值需要大于电源的电压，并留合适的余量，不然会引起保险丝损坏。

2.电流额定值&环境温度
保险丝的额定电流lrat对应于要保护设备或组件单元的工作电流(根据温度和电流状态定义)。
显然，保险丝的额定电流选型要大于正常使用时的工作电流，不能在正常使用时熔断造成电路断路。
关于这一点需要特别注意的是，通常保险丝的额定电流标称值为25℃时对应的熔断值，而保险丝的熔断值跟温度有非常大的关系。
如下图，是一款常用的1812封装的自恢复保险丝
 
 
由上表即曲线可知，温度在70℃左右时，熔断电流已经下降到了标称值的50%左右，而在-20℃时，熔断电流是标称值的140%左右，这个变化是很大的。
选型的时候可以参考IEC降额规格：保险丝管的额定电流In=稳态电流/0.9；UL降额规格：保险丝管的额定电流In=稳态电流/0.75；
参照厂商规格书选择电流额定值，例如美国力特品牌保险丝就给出了额定电流降额表：

总之，在额定电流选型的时候，要充分考虑保险丝所在位置的温度情况，我们要保证在整个工作温度范围内，保险丝都不能误熔断，留余量25%以上(覆盖IEC和UL两种规格)。

3.分断能力&熔断积分
分断能力是保险丝能够安全地切断电路的最大电流，一般情况下是指短路电流。就是保险丝在遇到短路电流时必须能够绝对安全地分断电路，即在分断过程中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。每一种保险丝的分断能力都必须大于等于被保护电路的最大短路电流。

“时间-熔断积分曲线”是提供给设计人员选用保险丝耐脉冲能力的工具（同样地也可以采用电流-熔断积分曲线的形式），更进一步看保险丝在经受脉冲冲击时即使不熔断受到的损伤，换句话说此时保险丝的I2t就会减小，也就是耐脉冲的能力降低了，所以在选择保险丝时还必须考虑这个衰减的因素，通常的简易计算需要放4-5倍的余量来保证保险丝有足够的耐脉冲能力。保险丝的耐脉冲能力和它的保护性能是有矛盾的，在这两个方面我们必须求得一个合理的平衡，寻找最佳的结合点。选择有恰当熔断积分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）。

●熔断积分选型原则: 必须考虑 If2t>Ir2t, 即保险丝的熔断热能应大于浪涌电流释放的热能，保险丝的If2t值要大于或等于脉冲电流Ir2t乘以一个脉冲系数Fp。脉冲系数Fp值的大小，可以参见保险丝公司网站和详细产品规格书。

4.快断保险丝和慢断保险丝
慢熔断丝又称之为耐浪涌保险丝。
纯阻性的电路（浪涌极小）或者需要保护一些比较敏感的贵重元件的电路中就一定要采用快熔断丝。相反一些容性或者感性的电路（开关机时候的浪涌）、电源输入或输出部分最好都采用慢熔断保险丝，如用快的，则可能出现开机即断的情况。

5.浪涌和脉冲电流特性
●保险丝的熔断时间跟电流产生的热量，散热条件及保险丝的热容特性等都有关，许多因素都会影响保险丝的熔断时间，所以保险丝在不同的分断电流或分断时间会有不同的If2t，也就是说If2t并不是一个常数
●耐脉冲冲击次数：当If2t > Ir2t时，保险丝应能承受脉冲的冲击,不会被熔断但会受到一些损伤,从而略微降低它的If2t。通过计算和选择 If2t 和Ir2t的关系,可以知道熔断器能够承受的脉冲次数,反过来说需要熔断器能够承受多少次以上的浪涌冲击,就必须选择熔断器的 If2t与电路脉冲的Ir2t关系
●AEM 熔断器的If2t 和Ir2t的大概关系
Ir2t <= 30% If2t 100,000次
Ir2t <= 38% If2t 10,000次
Ir2t <= 48% If2t 1,000次
●Littelfuse保险丝的If2t和Ir2t的大概关系
Ir2t <= 22% If2t 100,000次
Ir2t <= 29% If2t 10,000次
Ir2t <= 38% If2t 1,000次

6.国际标准(STANDARD)
保险丝认证需要查看报备时是半成品还是成品，并且需要确认相关认证的报备信息是否跟产品设计需求一致，否则对后续产品认证影响较大。
目前已知保险丝认证主要是UL认证、c-UL 认证、VDE认证、KTL认证、TUV认证、CSA认证及各类环保认证等等
各类机构认证：

各类标准：UL(UL 248-14 2020-05）和IEC(IEC60127-2)
该文章是对不同标准的对比———>>熔断器UL248-14和IEC60127-2标准差异解读

7.材质(Material)
保险丝的分断能力取决于保险丝的结构和所用的材质，一般来说低分断能力保险丝大部份都是玻璃壳体的, 高分断能力保险丝通常有陶瓷壳体，其中许多还填充有纯净颗粒状石英材料。
●按照常规，当被保险丝是直接串到主电源输入部份时， 一定要使用高分断能力保险丝
●在大部分二次电路中，特别是电压低于电源电压时， 选用低分断能力保险丝就足以胜任了

参考链接：
https://blog.csdn.net/qq_25144391/article/details/114930682
https://blog.csdn.net/weixin_42005993/article/details/97226837
https://zhuanlan.zhihu.com/p/55195935
https://item.szlcsc.com/2064181.html