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2008-8-25 15:16:06
PolySwitch自复保险丝及其应用(原创)
PolySwitch自复保险丝(以下简称自复保险丝)，是泰科电子公司生产的瑞侃电路保护产品，它是一种新型高分子正温度系数过流保护元件，可进行电路的短路及过载保护，与传统保险丝不同的是，自复保险丝在故障排除及电源切断后，能够自动恢复，无须更换。与传统的保险丝相比具有很多优点，因此在工业和民用领域已得到广泛应用。
1．传统保险丝之不足
以往电子设备，仪器仪表使用传统保险丝作过流保护，但仅能保护一次，烧断了就必须更换，而且还会出现保险丝的不正常烧断情况，如开机瞬间、拔插器件、接触不良、保险丝使用时间过长等，都会导致保险丝烧断。保险丝更换时应按规定应换上同规格的，但在工业现场常发生有什么保险丝就换上什么保险丝的情况，而造成错误替换，有时因保险丝规格过大，故障产生的过电流把电子设备的元器件烧毁，引起故障扩大的事故时有发生。
2 PolySwitch自复保险丝动作原理
自复保险丝主要由特殊处理过的聚合树脂(POLYMER)及导体组成，在正常状态时POLYMER紧密地将导体束缚在结晶状的结构内，构成一个低阻抗的链键，因为阻抗仅为几十毫欧姆，尽管有电流通过自复保险丝，但其产生的热量很小，而不会改变POLYMER的晶状结构，当异常电流发生时，导体上所产生的热量便会将POLYMER由结晶变为胶状、此时，被束缚在POLYMER上的导体便会分离，导致电阻迅速上升，限制了异常电流流过自复保险丝。当异常电流消除后，导体链键又重新建立，恢复成低电阻。其保护功作实质上是种能量平衡过程，当电流流过自复保险丝，由于I2R的关系会产生热量，在图l中可看出，当电流或环境温度上升时自复保险丝的电阻也会上升，但由于电流或环境温度上升不显著时，产生的热量可以散发至环境中去，而使之达到平衡，如图l中的l～2阶段，若电流或环境温度继续上升产生的热量便会大于散发出去的，使自复保险丝温度速增，此时，很小的温度变化就会造成电阻的大幅增加，如图l中3—4阶段就是保护动作状态，电阻的增加便限制了电流，从而保护了用电设备。处于保护状态下的自复保险丝，只要施加电压，所产生的能量足够补充损失的热量，便会一直处于动作状态，并在4点达到平衡，当施加的电压减小或消失后，便可以自动恢复了。减小或消失后，便可以自动恢复了。
3．自复保险丝的应用
自复保险丝已有多种产品系列，最大工作电流由0.05A---15A范围多种规格，而且有插件、表面贴装、片状多种安装方式的产品，且体积小，价格便宜，可广泛应用于电子电路、工业控制系统、仪器仪表、通讯设备、微机及周边设备、医疗设备、音响、可充电电池组等诸多领域之中。
由于自复保险丝具有动作后呈高阻抗保护状态，并且具有自锁的功能，就避免了因过流故障并来排除，但保护元件发生持续开关循环状态，而导致电路元件损坏，而当故障排除后，自复保险丝就会自动恢复而不需要人工恢复或更换，几乎是一种永久性的保险丝，在电子产品制造中选用自复保险丝．对提高产品的可靠性具有明显作用，对于维修工作而言，用自复保险丝来替换原电路中的保险丝是一种最直接的应用和节约维修费用的好选择．
自复保险丝大多数的最高工作电压为60V，而有的产品工作电压仅为6v，这是在选用中应注意的问题。目前已有市电额定值器件，LVR/LVRL型的，其最大额定电压为240V/120V,电流为0.05--2A。对于TR/TS系列产品，其标注电压的250v或600V(max.interrupt),指的是自复保险丝中断之最大电压值，通常此类保险丝可用在通讯电路中防雷击，及用在可控硅触发电路中作保护，但其最大工作电压仍只是60v。
4．自复保险丝的选用方法
自复保险丝的选用步骤为：
(1)查出电气线路上的平均工作电流I及工作电压v；
(2)根据I、V值及元件安装要求，从产品样本上选择一种自复保险丝；
(3)根据环境温度及电流折减比例表进行计算，即：IH=平均工作电流(I)/折减比率；
(4)按IH在选定的元件规格表中，便可找到合乎要求的元件；
(5)在相应的自复保险丝动作保护时间曲线表中即可查出故障电流值产生的动作保护时间。
5．应用实践
1998年我们在仪器仪表维修中，开始使用瑞侃的PolySwitch自复保险丝，来取代传统的玻管保险丝，在AC或DC低压电路中均有应用，在应用中有些经验和教训，提供初接触自复保险丝的同行参考。
要使自复保险丝达到保险效果，一定要按上述介绍的选用方法进行计算和选择，否则达不到目的，甚至还会出现故障，我们是深有体会的。自复保险丝的选用与传统保险丝的选用是截然不同的，对于传统玻管保险丝，其熔断电流多数为标准电流的一倍，如标称电流为0.5A，则其熔断电流为lA。而且由于是短路保护．因此通常都不作严格计算，选择接近或大于额定工作电流即可。而选用自复保险丝时，就不能这样选择了，必须根据工作电流、电压、环境温度及电流折减比率进行计算来选取，否则就达不到保护之目的。如电动Ⅲ型仪表的双回路配电器，最大工作电流仅有几十毫安，厂家配的保险丝为0.5A的，作为短路保护一点问题都没有，但如果用一只0.5A的自复保险丝来替换原用的0.5A保险丝就不行了,如果配电器发生短路故障，自复保险丝还未呈高阻状态．24V DC电源箱保护电路就动作了，使电源箱无输出，是整个24V．DC供电系统崩溃，这是我们在首次使用自复保险丝遇到的问题，原因是由于当时供货商未提供使用手册，所以对自复保险丝认识不足。
再就是在应用中有时不易测量工作电流，而凭经验来选取自复保险丝的规格，也遇到问题。如某电路中选用了O.65A的自复保险丝，但在作短路保护时，保护动作时间很慢，可是保护动作后，短路已消除，但自复保险丝仍处于自锁状态，而无法复原，且自复保险丝温度很高，需较长时间温度下降后才能自复，原因就是自复保险丝规格选大了，查资料才知此电路正常工作电流<O.25A。因此，对于正常工作电流不太了解的电路，可按经验法串入一只自复保险丝，人为短路来判断选择是否合适，以此来选择规格，同时还应考虑最高环境温度。
自复保险丝正常时与保护动作后，从外观是看不出差别的，对于一些场合为便于判断、检查和发现，可在自复保险丝两端并联一只发光二极管来观察自复保险丝的状态，动作后发光管发亮，如图2，电阻R可按电源电压选取阻值。
自复保险丝形状见图2中的彩图。
文／图 DLR