保險(xiǎn)絲（Fuse）也稱為電流保險(xiǎn)絲，IEC127標(biāo)準(zhǔn)將它定義為"熔斷體"。其主要作用是起過載保護(hù)作用。電路中正確安置保險(xiǎn)絲，當(dāng)電路發(fā)生故障或異常時(shí)，伴隨著電流不斷升高，并且升高的電流有可能損壞電路中的某些重要器件，也有可能燒毀電路甚至造成火災(zāi)。 

保險(xiǎn)絲就會在電流異常升高到一定的高度熱度的時(shí)候，自身熔斷切斷電流，保護(hù)電路安全運(yùn)行。

圖1: 常用保險(xiǎn)絲

01、保險(xiǎn)絲的工作原理

正常工作時(shí)，在電路中只起到連接作用;基于自身極小的電阻，將部分電能轉(zhuǎn)換為熱能實(shí)現(xiàn)對電流的檢測，只要通過保險(xiǎn)絲的電流小于額定值，則轉(zhuǎn)換后的熱能可以通過輻射或傳導(dǎo)的方式散發(fā)出去，而當(dāng)電流超過保險(xiǎn)絲的額定值后，熱能無法全部得到散發(fā)，累積一定時(shí)間后，保險(xiǎn)絲就會被熔斷，從而保護(hù)后級電路。    

圖2: 負(fù)載電流時(shí)的溫度

圖3: 快速保險(xiǎn)絲熔斷相應(yīng)時(shí)間與延時(shí)保險(xiǎn)絲熔斷相應(yīng)時(shí)間

02、保險(xiǎn)絲的基本結(jié)構(gòu)

一般保險(xiǎn)絲由三個(gè)部分組成：一是熔體部分，它是保險(xiǎn)絲的核心，熔斷時(shí)起到切斷電流的作用，同一類、同一規(guī)格保險(xiǎn)絲的熔體，材質(zhì)要相同、幾何尺寸要相同、電阻值盡可能的小且要一致，最重要的是熔斷特性要一致。二是電極部分，它是熔體與電路聯(lián)接的重要部件，它必須有好的導(dǎo)電性，不應(yīng)產(chǎn)生明顯的安裝接觸電阻。三是支架部分，保險(xiǎn)絲的熔體一般都纖細(xì)柔軟的，支架的作用就是將熔體固定并使三個(gè)部分成為剛性的整體便于安裝、使用，它必須有良好的機(jī)械強(qiáng)度、絕緣性、耐熱性和阻燃性，在使用中不應(yīng)產(chǎn)生斷裂、變形、燃燒及短路等現(xiàn)象。    

圖4: 保險(xiǎn)絲示基本結(jié)構(gòu)圖

03、保險(xiǎn)絲相關(guān)的術(shù)語

• 動作電流

動作電流是熔斷型保險(xiǎn)絲的一個(gè)重要參數(shù)，它是指能使保險(xiǎn)絲熔斷的最小電流，動作電流通常是在額定電流的基礎(chǔ)上進(jìn)行選擇的。

• 動作時(shí)間

動作時(shí)間是指從電路中的電流超過動作電流開始，到保險(xiǎn)絲完全熔斷所需的時(shí)間，動作時(shí)間的長短直接影響到電路的保護(hù)效果。

• 溫度系數(shù)

溫度系數(shù)是指保險(xiǎn)絲的熔點(diǎn)隨著溫度的變化而變化的程度，一般來說，溫度系數(shù)越小，保險(xiǎn)絲的穩(wěn)定性越好。

• 過載能力

過載能力是指保險(xiǎn)絲在一定時(shí)間內(nèi)能夠承受的最大電流，過載能力是熔斷型保險(xiǎn)絲的一個(gè)重要指標(biāo)，它直接影響到電路的安全性。    

• 電壓降

電壓降是指保險(xiǎn)絲在規(guī)定電流下兩端的電壓差，壓降大小反映了保險(xiǎn)絲的電阻和能耗。

04、保險(xiǎn)絲的技術(shù)參數(shù)

• 額定電流（IN）

額定電流是指標(biāo)注在保險(xiǎn)絲上的額定工作電流，該數(shù)值由制造商確定，為保險(xiǎn)絲所能承受的最大電流，額定電流通常是標(biāo)準(zhǔn)推薦的檔位。在選擇保險(xiǎn)絲時(shí)，應(yīng)根據(jù)電路的電流要求來選擇合適的額定電流，正常工作電流：在25℃條件下運(yùn)行，保險(xiǎn)絲的電流額定值通常要降額75%使用。額定電壓(UN )額定電壓是指標(biāo)注在保險(xiǎn)絲上的額定工作電壓，表示該保險(xiǎn)絲可以被使用的最大工作電壓，通常標(biāo)準(zhǔn)額定電壓值為32V、63V、125V、250V、600V。保險(xiǎn)絲是對電流的變化而不是對電壓的變化敏感，保險(xiǎn)絲在從零到其最大額定值間的任何電壓下都保持其原狀，所以保險(xiǎn)絲可以在小于其額定電壓的任何電壓下使用。

• 分?jǐn)嗄芰?(Breaking Capacitor)

也稱為致斷容量或短路額定容量，是指在規(guī)定的電壓下，保險(xiǎn)絲能安全地切斷的最大電流。當(dāng)保險(xiǎn)絲中可能通過的瞬時(shí)過載電流超過額定值時(shí)，保險(xiǎn)絲會破碎或爆炸，引起危險(xiǎn)。因此要求保險(xiǎn)絲在保護(hù)動作后，還能夠保持完整的狀態(tài)。保險(xiǎn)絲分?jǐn)嗄芰θQ于保險(xiǎn)絲的結(jié)構(gòu)，低分?jǐn)嗄芰ΡｋU(xiǎn)絲大部分都是玻璃殼體的，高分?jǐn)嗄芰ΡｋU(xiǎn)絲通常有陶瓷殼體，其中許多還填充有純凈顆粒狀石英材料。

• 公稱熔化熱能（I2t）

是選擇保險(xiǎn)絲的最重要的參數(shù)之一，是使保險(xiǎn)絲斷開所需的能量值，是保險(xiǎn)絲本身固有的參數(shù)，以I2t表示，讀為“安培平方秒”。其決定因素是元件材料及保險(xiǎn)絲元件的形狀、與溫度及電壓無關(guān)。    

一般在權(quán)威認(rèn)證機(jī)構(gòu)，都要進(jìn)行熔化熱能測試：給保險(xiǎn)絲施加一個(gè)電流增量并測量融化發(fā)生的時(shí)間，如果在約0.008秒或更長的時(shí)間內(nèi)不發(fā)生融化，那么就增加脈沖電流的強(qiáng)度。重復(fù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)直到保險(xiǎn)絲的熔斷時(shí)間在0.008秒以內(nèi)。這一測試目的是確保所產(chǎn)生的熱能沒有足夠的時(shí)間從保險(xiǎn)絲部件通過熱傳導(dǎo)跑掉，也就是說，全部熱能于熔斷保險(xiǎn)絲。

• 冷電阻（R）

保險(xiǎn)絲不工作時(shí)本身的電阻值。大部分保險(xiǎn)絲是用正溫度系數(shù)為材料制造。會有冷電阻和熱電阻（額定電流下的電壓降），實(shí)際的工作電阻位于其間，用于大于保險(xiǎn)絲公稱額度電流10%的測量電流測得冷電阻，熱電阻是根據(jù)保險(xiǎn)絲上流過的值，等于標(biāo)稱額定電流流過時(shí)產(chǎn)生的。

• 時(shí)間-電流曲線（Overload and Time-Current Curves)

是保險(xiǎn)絲最重要的參數(shù)之一，當(dāng)流過保險(xiǎn)絲的電流超過額定電流時(shí)，保險(xiǎn)絲熔斷，是一種過載狀態(tài)，保險(xiǎn)絲的時(shí)間-電流特性是過載電流和熔斷時(shí)間之間的關(guān)系，是以平均值為根據(jù)的。

• 環(huán)境溫度

保險(xiǎn)絲是溫度敏感元件，保險(xiǎn)絲的電流承載能力，其實(shí)驗(yàn)是在環(huán)境溫度為25℃情況下進(jìn)行的，環(huán)境溫度越高，保險(xiǎn)絲的工作溫度就越高，保險(xiǎn)絲的電流承載能力越低，壽命也就越短，相反在較低的溫度下會延長保險(xiǎn)絲的壽命。具體是指直接環(huán)繞保險(xiǎn)絲周圍的空氣溫度，不應(yīng)與室溫相混淆。

05、保險(xiǎn)絲的選型方法

在選擇保險(xiǎn)絲時(shí)，需要根據(jù)電路的具體情況來進(jìn)行選擇。    

• 確認(rèn)額定工作電流與額定電壓

首先確定產(chǎn)品的額定工作電流，再根據(jù)產(chǎn)品額定電流的1.5-2倍來選擇保險(xiǎn)絲的額定電流。額定電壓的選擇通常要大于或等于有效的電路電壓，一般開關(guān)電源常用的規(guī)格為250V/AC。

• 確認(rèn)安規(guī)認(rèn)證

保險(xiǎn)絲屬于安規(guī)器件，本身是需要經(jīng)過安規(guī)認(rèn)證的。IEC、UL、CSA、TUV、CCC等對保險(xiǎn)絲都有要求，例如IEC60127標(biāo)準(zhǔn)第4部分，選型應(yīng)符合對應(yīng)的認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)。

• 確認(rèn)電氣特性

F（快熔）、T（慢熔）、自恢復(fù)等，需要結(jié)合產(chǎn)品實(shí)際應(yīng)用環(huán)境進(jìn)行選型，包括浪涌（雷擊）抗擾度、輸入沖擊電流的相關(guān)指標(biāo)，具體可結(jié)合保險(xiǎn)絲規(guī)格書的電流和時(shí)間曲線進(jìn)行選型，一般開關(guān)電源中的保險(xiǎn)絲為慢熔型。

• 確認(rèn)工作溫度范圍

實(shí)際產(chǎn)品的應(yīng)用溫度范圍，保險(xiǎn)絲的工作溫度范圍不應(yīng)小于實(shí)際產(chǎn)品的應(yīng)用溫度范圍。

• 確認(rèn)封裝

結(jié)合產(chǎn)品的體積、工藝、安規(guī)距離、成本等，選擇最合適的保險(xiǎn)絲。特別是保險(xiǎn)絲前和保險(xiǎn)絲后的電氣間隙和爬電距離，都需要滿足基本絕緣。

• 確認(rèn)最小I2t

根據(jù)被保護(hù)回路的浪流I2t，確定保險(xiǎn)絲管的I2t。

PCB Layout注意事項(xiàng)

需要認(rèn)證的產(chǎn)品，需要將保險(xiǎn)絲的規(guī)格印在PCB上、無認(rèn)證需求的產(chǎn)品，最好也同步以上。