SONIC
مدیر بخش برق و الکترونیک (SONIC)
پرسنل مدیریت
مدیر انجمن
استاد و مشاور الکترونیک
عضو افتخاری گروه الکترونیک
به شدت دوست داشتنی
مدیر انجمن
- Oct 14, 2021
- 1,957
- 4,683
فیوز
فیوز حرارتی سنتی 150 سال قدمت دارد و شناخته شده ترین نوع حفاظت الکتریکی است. قابل اعتماد است و بر اساس یک اصل عملیاتی ساده کار می کند. هنگامی که جریان از مقدار مشخص شده در طراحی فیوز تجاوز می کند، خاموش شدن با قطع دائم مدار جریان حاصل می شود.
با عملیات حرارتی فعال (یعنی فرسودگی) از نظر تاریخی قدیمی ترین محافظت مدارهای الکتریکی در برابر اضافه بار است. امروزه نیز به طور گسترده مورد استفاده قرار می گیرد زیرا عملکرد آن واضح، قابل اعتماد و توسط استانداردهای امنیتی قانونی تایید شده است. اما با افزایش پیچیدگی دستگاه و کوچک‌سازی مداوم، طراحان به جایگزینی برای فیوز معمولی نیاز دارند تا دستگاه را کوچک‌تر، نصب آسان‌تر و ایمن‌تر کنند.
چنین فیوزی از یک سیم فلزی نازک (خود فیوز) تشکیل شده است که قطر، مواد، شکل و سیستم مونتاژ آن دقیقاً طراحی شده است. هنگامی که جریان عبوری از فیوز از حد تعیین شده فراتر می رود و برای مدت طولانی به جریان خود ادامه می دهد، سیم گرم می شود و ذوب می شود و مدار قطع می شود. اتلاف گرما نتیجه مستقیم جریان جریان زیاد از طریق مقاومت پیوند ذوب پذیر است.
فیوز تنها محافظ مدار مورد استفاده در طراحی نیست. اجزای غیرفعال دیگری نیز وجود دارند که با محدود کردن جریان، مسدود کردن، شنت کردن، یا قطع کردن پیک های جریان یا ولتاژ، اشکال دیگری از حفاظت را ارائه می دهند. اما هیچ یک از آنها نمی توانند قطع کامل و غیرقابل برگشت جریان در مدار را مانند یک پیوند همجوشی فراهم کنند. چنین عناصری جایگزین فیوز نمی شوند، اما زمانی استفاده می شوند که راه حل سنتی مناسب نیست، یا به عنوان افزودنی.
سایر طرح های حفاظتی معروف عبارتند از:
واریستورهای اکسید فلز (MOV)
ترمیستورهای ضریب دمای مثبت (PTC)
دیودهای سرکوب گذرا (TVS)
سلول‌های تخلیه (GDT)
فیوزهای پلیمری قابل تنظیم مجدد (PTC)
برش‌های حرارتی (برش دمایی)
فیوزهای قابل تعویض
عموماً قطعات قابل تعویض هستند و باید با سوکت صحیح نصب شوند. این قابلیت تعویض دیگر مورد نیاز نیست و حتی ممکن است نامطلوب باشد. به خصوص در دستگاه‌های کم مصرف مانند تلفن‌های همراه، شارژرها، آداپتورهای پلاگین و اسباب‌بازی‌های الکترونیکی و یک گزینه رایج برای دستگاه‌های با قدرت متوسط از جمله ابزارهای برقی، کنترل‌کننده‌های صنعتی و مدارهای قدرتمندتر - شارژرهای خودرو. دستگاه ها ممکن است برای محافظت از مدارهای مختلف، از جمله مدارهایی که دارای مسیرهای سیگنال حساس هستند، به فیوزهایی با درجه بندی های مختلف نیاز داشته باشند.
از نقطه نظر ایمنی، فیوز نباید تعویض شود مگر اینکه دلیل واقعی خرابی آن مشخص باشد. در بیشتر موارد، سوختن فیوز به این معنی است که لوازم الکترونیکی برای همیشه از کار افتاده و تعویض آن اتلاف وقت است. به عنوان مثال، اگر فیوز بخشی از مدار حفاظتی یک باتری لیتیومی و مدار شارژ آن باشد، همان جزء حیاتی آن عملکرد است. بنابراین، مهم است که علت "سوختن" فیوز را پیدا کنید و نه اینکه آن را کورکورانه تعویض کنید.
مشکل اشغال فضای برد توسط نسخه های SMD حل شده است. اینها نیز می توانند به طور خودکار در یک فرآیند SMT معمولی مونتاژ شوند، بنابراین تعجب آور نیست که آنها محبوبیت پیدا کنند. اما برای استفاده صحیح از آنها باید از فیوزهای سیمی سنتی فراتر رفت.
طیف گسترده ای از فیوزهای SMD مشکلات طراحی رادیویی مدرن را حل می کند. برای مثال، یک شرکت خانواده ای از فیوزهای SinglFuse SMD را توسعه داده است که در طیف وسیعی از جریان ها و ولتاژهای کاری موجود هستند. این مجموعه شامل هفت راه حل مختلف است: لایه فلزی پراکنده، صفحه لایه نازک، سرامیک چند لایه، لمینت سرامیکی، هسته سیم، لوله سرامیکی و مکعب.
فناوری مورد استفاده برای تولید مربوط به پارامترهای الکتریکی این عناصر مانند جریان نامی، ولتاژ نامی، ظرفیت شکست، انتگرال I2t و محدوده دمای عملیاتی است. نسخه های سازگار با AEC-Q200 برای کاربردهای خودرویی که به مشخصات گسترده و عملکرد قابل اعتماد در دماهای وسیع نیاز دارند، در دسترس هستند، که یکی از الزامات متعدد صنعت است.
ندازه SMD کوچک، قابلیت‌های بزرگ معمولاً قطعات بسته‌بندی شده کوچک در مقایسه با نسخه‌های سنتی بزرگ‌تر دارای محدودیت‌های عملکردی هستند. اما این مورد در مورد خانواده SinglFuse نیست - این عناصر در بسته‌های تقریبا نامرئی از 0402 (1 x 0.5 میلی‌متر) برای جریان کم تا 3812 (3.8 x 2.5 میلی‌متر) با قابلیت تحمل بارهای سنگین موجود هستند.
علاوه بر اندازه، SinglFuse در انواع ویژگی‌های پاسخ نیز موجود است، از جمله: فیوز Fast، Fast Blow Precise - با تلرانس بیشتر در مورد ویژگی‌های کلیدی، آهسته - به جریان‌های موج کوتاه‌مدت بیش از جریان نامی پاسخ نمی‌دهد، تاخیری - برای مدارهای با جریان راه اندازی بالا، جریان اضافه کوتاه مدت را قبل از خاموش شدن واقعی تحمل می کند.
به عنوان مثال Bourns SF-2410FP0062T-2 یک فیوز دقیق با سرعت بالا در نسخه SMD است. این برای کار در 125 ولت AC/DC رتبه بندی شده است و دارای رتبه جریان 62 میلی آمپر با I2t معمولی 0.0012A2s است.
فیوز بعد از 5 ثانیه با 200 درصد جریان نامی باز می شود و نمودارهای زیر نشانگرهای اصلی زمان دمیدن فیوز را نشان می دهد. همچنین شایان ذکر است که افت ولتاژ I R در سیم فیوز به دلیل مقاومت غیر صفر آن در حدود 6 اهم است. برای جریان نامی، این افت حداکثر 40 میلی ولت است.
مشخصات کاملاً متفاوتی توسط فیوز آهسته SF-1206S700 با جریان نامی 7 A ارائه شده است که باید در عرض 5 ثانیه در 250٪ حداکثر جریان نامی منفجر شود.
SF-1206S700 از فناوری متفاوتی نسبت به SF-2410FP-T استفاده می کند و در بسته بندی تخت 3216 (EIA 1206، 1.55 x 3.1 میلی متر) با ارتفاع تنها 0.6 میلی متر عرضه می شود. مقاومت آن تنها 7 mΩ است که افت ولتاژ کوچک را تضمین می کند، درست کمتر از 50 میلی ولت در حداکثر جریان. فیوزهای تاخیر زمانی اغلب در هنگام روشن شدن در معرض چرخه های مکرر جریان هجومی زیاد قرار می گیرند، برگه داده SF-1206S700 تأثیر این چرخه ها را بر عملکرد قطعه توضیح می دهد.
راهنمای فیوزهای مسطح در زیر مجموعه ای از دیتاشیت فیوزهای SMD از سازندگان مختلف ارائه شده است.
به طور کلی، نیاز آشکاری به فیوزهای نصب سطحی وجود دارد که مونتاژ و ساخت را ساده می کند، حساسیت طراحی را در برابر لرزش و خوردگی کاهش می دهد، زیرا نیازی به نگهدارنده سوکت ندارند. و سری فیوزهای SMD طیف گسترده ای از محدوده ها و انواع حفاظت در برابر جریان اضافه را به طراحان ارائه می دهد تا نیازهای PCB و فرآیندهای تولید امروزی را برآورده کند.
فیوز حرارتی سنتی 150 سال قدمت دارد و شناخته شده ترین نوع حفاظت الکتریکی است. قابل اعتماد است و بر اساس یک اصل عملیاتی ساده کار می کند. هنگامی که جریان از مقدار مشخص شده در طراحی فیوز تجاوز می کند، خاموش شدن با قطع دائم مدار جریان حاصل می شود.
با عملیات حرارتی فعال (یعنی فرسودگی) از نظر تاریخی قدیمی ترین محافظت مدارهای الکتریکی در برابر اضافه بار است. امروزه نیز به طور گسترده مورد استفاده قرار می گیرد زیرا عملکرد آن واضح، قابل اعتماد و توسط استانداردهای امنیتی قانونی تایید شده است. اما با افزایش پیچیدگی دستگاه و کوچک‌سازی مداوم، طراحان به جایگزینی برای فیوز معمولی نیاز دارند تا دستگاه را کوچک‌تر، نصب آسان‌تر و ایمن‌تر کنند.
برای دیدن تصاویر باید ثبت نام کنید
چنین فیوزی از یک سیم فلزی نازک (خود فیوز) تشکیل شده است که قطر، مواد، شکل و سیستم مونتاژ آن دقیقاً طراحی شده است. هنگامی که جریان عبوری از فیوز از حد تعیین شده فراتر می رود و برای مدت طولانی به جریان خود ادامه می دهد، سیم گرم می شود و ذوب می شود و مدار قطع می شود. اتلاف گرما نتیجه مستقیم جریان جریان زیاد از طریق مقاومت پیوند ذوب پذیر است.
فیوز تنها محافظ مدار مورد استفاده در طراحی نیست. اجزای غیرفعال دیگری نیز وجود دارند که با محدود کردن جریان، مسدود کردن، شنت کردن، یا قطع کردن پیک های جریان یا ولتاژ، اشکال دیگری از حفاظت را ارائه می دهند. اما هیچ یک از آنها نمی توانند قطع کامل و غیرقابل برگشت جریان در مدار را مانند یک پیوند همجوشی فراهم کنند. چنین عناصری جایگزین فیوز نمی شوند، اما زمانی استفاده می شوند که راه حل سنتی مناسب نیست، یا به عنوان افزودنی.
سایر طرح های حفاظتی معروف عبارتند از:
واریستورهای اکسید فلز (MOV)
ترمیستورهای ضریب دمای مثبت (PTC)
دیودهای سرکوب گذرا (TVS)
سلول‌های تخلیه (GDT)
فیوزهای پلیمری قابل تنظیم مجدد (PTC)
برش‌های حرارتی (برش دمایی)
فیوزهای قابل تعویض
عموماً قطعات قابل تعویض هستند و باید با سوکت صحیح نصب شوند. این قابلیت تعویض دیگر مورد نیاز نیست و حتی ممکن است نامطلوب باشد. به خصوص در دستگاه‌های کم مصرف مانند تلفن‌های همراه، شارژرها، آداپتورهای پلاگین و اسباب‌بازی‌های الکترونیکی و یک گزینه رایج برای دستگاه‌های با قدرت متوسط از جمله ابزارهای برقی، کنترل‌کننده‌های صنعتی و مدارهای قدرتمندتر - شارژرهای خودرو. دستگاه ها ممکن است برای محافظت از مدارهای مختلف، از جمله مدارهایی که دارای مسیرهای سیگنال حساس هستند، به فیوزهایی با درجه بندی های مختلف نیاز داشته باشند.
برای دیدن تصاویر باید ثبت نام کنید
از نقطه نظر ایمنی، فیوز نباید تعویض شود مگر اینکه دلیل واقعی خرابی آن مشخص باشد. در بیشتر موارد، سوختن فیوز به این معنی است که لوازم الکترونیکی برای همیشه از کار افتاده و تعویض آن اتلاف وقت است. به عنوان مثال، اگر فیوز بخشی از مدار حفاظتی یک باتری لیتیومی و مدار شارژ آن باشد، همان جزء حیاتی آن عملکرد است. بنابراین، مهم است که علت "سوختن" فیوز را پیدا کنید و نه اینکه آن را کورکورانه تعویض کنید.
مشکل اشغال فضای برد توسط نسخه های SMD حل شده است. اینها نیز می توانند به طور خودکار در یک فرآیند SMT معمولی مونتاژ شوند، بنابراین تعجب آور نیست که آنها محبوبیت پیدا کنند. اما برای استفاده صحیح از آنها باید از فیوزهای سیمی سنتی فراتر رفت.
برای دیدن تصاویر باید ثبت نام کنید
طیف گسترده ای از فیوزهای SMD مشکلات طراحی رادیویی مدرن را حل می کند. برای مثال، یک شرکت خانواده ای از فیوزهای SinglFuse SMD را توسعه داده است که در طیف وسیعی از جریان ها و ولتاژهای کاری موجود هستند. این مجموعه شامل هفت راه حل مختلف است: لایه فلزی پراکنده، صفحه لایه نازک، سرامیک چند لایه، لمینت سرامیکی، هسته سیم، لوله سرامیکی و مکعب.
برای دیدن تصاویر باید ثبت نام کنید
فناوری مورد استفاده برای تولید مربوط به پارامترهای الکتریکی این عناصر مانند جریان نامی، ولتاژ نامی، ظرفیت شکست، انتگرال I2t و محدوده دمای عملیاتی است. نسخه های سازگار با AEC-Q200 برای کاربردهای خودرویی که به مشخصات گسترده و عملکرد قابل اعتماد در دماهای وسیع نیاز دارند، در دسترس هستند، که یکی از الزامات متعدد صنعت است.
ندازه SMD کوچک، قابلیت‌های بزرگ معمولاً قطعات بسته‌بندی شده کوچک در مقایسه با نسخه‌های سنتی بزرگ‌تر دارای محدودیت‌های عملکردی هستند. اما این مورد در مورد خانواده SinglFuse نیست - این عناصر در بسته‌های تقریبا نامرئی از 0402 (1 x 0.5 میلی‌متر) برای جریان کم تا 3812 (3.8 x 2.5 میلی‌متر) با قابلیت تحمل بارهای سنگین موجود هستند.
برای دیدن تصاویر باید ثبت نام کنید
علاوه بر اندازه، SinglFuse در انواع ویژگی‌های پاسخ نیز موجود است، از جمله: فیوز Fast، Fast Blow Precise - با تلرانس بیشتر در مورد ویژگی‌های کلیدی، آهسته - به جریان‌های موج کوتاه‌مدت بیش از جریان نامی پاسخ نمی‌دهد، تاخیری - برای مدارهای با جریان راه اندازی بالا، جریان اضافه کوتاه مدت را قبل از خاموش شدن واقعی تحمل می کند.
به عنوان مثال Bourns SF-2410FP0062T-2 یک فیوز دقیق با سرعت بالا در نسخه SMD است. این برای کار در 125 ولت AC/DC رتبه بندی شده است و دارای رتبه جریان 62 میلی آمپر با I2t معمولی 0.0012A2s است.
برای دیدن تصاویر باید ثبت نام کنید
فیوز بعد از 5 ثانیه با 200 درصد جریان نامی باز می شود و نمودارهای زیر نشانگرهای اصلی زمان دمیدن فیوز را نشان می دهد. همچنین شایان ذکر است که افت ولتاژ I R در سیم فیوز به دلیل مقاومت غیر صفر آن در حدود 6 اهم است. برای جریان نامی، این افت حداکثر 40 میلی ولت است.
برای دیدن تصاویر باید ثبت نام کنید
مشخصات کاملاً متفاوتی توسط فیوز آهسته SF-1206S700 با جریان نامی 7 A ارائه شده است که باید در عرض 5 ثانیه در 250٪ حداکثر جریان نامی منفجر شود.
برای دیدن تصاویر باید ثبت نام کنید
SF-1206S700 از فناوری متفاوتی نسبت به SF-2410FP-T استفاده می کند و در بسته بندی تخت 3216 (EIA 1206، 1.55 x 3.1 میلی متر) با ارتفاع تنها 0.6 میلی متر عرضه می شود. مقاومت آن تنها 7 mΩ است که افت ولتاژ کوچک را تضمین می کند، درست کمتر از 50 میلی ولت در حداکثر جریان. فیوزهای تاخیر زمانی اغلب در هنگام روشن شدن در معرض چرخه های مکرر جریان هجومی زیاد قرار می گیرند، برگه داده SF-1206S700 تأثیر این چرخه ها را بر عملکرد قطعه توضیح می دهد.
راهنمای فیوزهای مسطح در زیر مجموعه ای از دیتاشیت فیوزهای SMD از سازندگان مختلف ارائه شده است.
برای دیدن تصاویر باید ثبت نام کنید
برای دیدن تصاویر باید ثبت نام کنید
برای دیدن تصاویر باید ثبت نام کنید
برای دیدن تصاویر باید ثبت نام کنید
برای دیدن تصاویر باید ثبت نام کنید
برای دیدن تصاویر باید ثبت نام کنید
به طور کلی، نیاز آشکاری به فیوزهای نصب سطحی وجود دارد که مونتاژ و ساخت را ساده می کند، حساسیت طراحی را در برابر لرزش و خوردگی کاهش می دهد، زیرا نیازی به نگهدارنده سوکت ندارند. و سری فیوزهای SMD طیف گسترده ای از محدوده ها و انواع حفاظت در برابر جریان اضافه را به طراحان ارائه می دهد تا نیازهای PCB و فرآیندهای تولید امروزی را برآورده کند.