保险丝选型要素及举例

一.参数说明及定义  

1.额定电流（In）  

标注在保险丝上的额定工作电流。该数值由制造商确定，为该保险丝所能载的电流。额定电流通常是标准推荐的档位，例如1，1.25，1.5，1.6，2等（单位：A）            

2.额定电压（Un）  

标注在保险丝上的额定电压，表示该保险丝可以被使用的最大工作电压。通常标准额定电压为32、63、125、250、600V。保险丝是对电流的变化而不是对电压的变化敏感。保险丝在从零到其最大额定值间的任何电压下都保持其原状， 所以保险丝可以在小于其额定电压的任何电压下使用.          

3.电压降（Ud）  

额定电流下保险丝两端的电压降          

4.冷电阻（R）  

保险丝不工作时本身的电阻值。大部分保险丝是用正温度系数为材料制造的，因此，会有冷电阻和热电阻（额定电流下的电压降），实际的工作电阻位于其间。用不大于保险丝公称额定电流10%的测量电流可测得冷电阻。热电阻是根据保险丝上流过的值等于公称额定电流的电流时产生的。          

5.环境温度  

指直接环绕保险丝周围的空气温度，不应与室温相混淆。在许多实际场合，保险丝的温度相当高，例如保险丝安装在封闭空间，或者安装在其发热元件附近，如电阻、变压器、电感线圈等附近。          

6.断能力 （Breaking Capacitor）  

也称为致断容量或短路额定容量。是指在规定的电压下，保险丝能安全地切断的最大电流。当保险丝中可能通过的瞬时过载电流超过额定值时，保险丝会破碎或爆炸，引起危险。因此要求保险丝在保护动作后，还能够保持完整的状态（无爆裂、断裂）。保险丝的分断能力取决于保险丝的结构，低分断能力保险丝大部分都是玻璃壳体的，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。           7.时间—电流曲线（Overload and Time-Current Curves） 是保险丝最重要的参数之一。当流过保险丝的电流超过额定电流时，保险丝被熔断，是一种过载状态。保险丝的时间－电流特性是过载电流和熔断时间之间的关系。时间—电流曲线是以平均数值为根据的。          

8.公称熔化热能I2t  

选择保险丝最重要的参数之一，是使保险丝断开所需的能量值，是保险丝本身固有的参数，以I2t表示。I2t值是保险丝本身的一个参数，其决定因素是元件材料及保险丝元件的形状，与温度及电压无关。          

9.尺寸  

除非另有规定，尺寸以毫米为单位。常用的管形保险丝外观尺寸有Φ6X30，Φ5X20，Φ3X10，Φ2X7；常用的表贴保险丝外观尺寸6.1X2.7X2.7，10.1X3.1X3.1等          

二.选型要素及举例

1.额定电流

注意不同认证标准的电流降额，按照UL标准认证的降额是0.75，即实际稳态工作电流不应超过In的75%。按照IEC标准认证的是1.0，即实际稳态工作电流可以等于In。对于按照UL标准认证保险丝：在25℃条件下运行，工作电流不应超过保险丝的额定电流的75%，以避免有害熔断。例如，一个额定电流为10A的保险丝，通常不推荐在25℃环境温度下在大于7.5A的电流下运行。对于按照IEC标准认证保险丝：保险丝可以在额定电流下运行，实现保护。例如：额定10A保险丝，可以用于10A实际工作电流。

对于单板的工作电流，应注意是允许的最低电压下的电流。例如额定电压是-48—60V，允许20%的波动。如果单板在-48V时的工作电流是0.8A，由于单板的功率恒定，则在-38V的工作电压下的工作电流大约为1A。在选择保险丝时，就应该以1A作为单板的工作电流。在输入电压范围比较广的应用中，这一点要特别注意。

实际使用时还要考虑电源模块是否有欠压保护功能，比如－48V电源模块一般在－35V时欠压保护，但是有些电源模块没有欠压保护功能，比如华电AV10系列电源模块，实际在－12V时就可以工作了，这样将导致输入电流比正常情况下大3倍以上。

一般来说，供应商提供的可选电流规格少于标准推荐的档位，建议丛供应商现有的电流规格中选取，不推荐要求供应商进行另外的设计。

2.额定电压

保险丝的额定值应等于或大于有效的电路电压 。额定电压（rated voltage）就是用电器正常工作时的电压。额定电压是电器长时间工作时所适用的最佳电压。高了容易烧坏，低了不正常工作（灯泡发光不正常，电机不正常运转）。此时电器中的元器件都工作在最佳状态，只有工作在最佳状态时，电器的性能才比较稳定，这样电器的寿命才得以延长。

保险丝熔断与否取决于流过它的电流的大小，与电路的工作电压无关。保险丝的额定电压是从安全使用保险丝角度提出的，它是保险丝处于安全工作状态所安置的电路的最高工作电压。这说明保险丝只能安置在工作电压小于等于保险丝额定电压的电路中。只有这样保险丝才能安全有效地工作，否则，在保险丝熔断时将会出现持续飞弧或被电压击穿，而危害电路。

3.工作环境温度

保险丝的电流承载能力试验是在25℃环境温度下进行的，这种试验受环境温度变化的影响。环境温度越高，保险丝的工作温度就越高，其寿命也就越短。相反，在较低的温度下运行将延长保险丝的寿命。因此选择保险丝额定电流的时候，要根据保险丝实际工作环境温度调整。

举例：

某单板正常工作电流为1.5A，采用按照UL标准认证的慢熔断保险丝，在室温下工作，则：

选择保险丝In=正常工作电流/认证标准降额＝1.5/0.75＝2.0A（工作环境温度25℃）若该保险丝在70℃高温的环境温度下工作，根据下图中的曲线A（传统的慢熔断保险丝），表明70℃时的温度降额为80%，在这种情况下，

选择保险丝In =正常工作电流/（认证标准降额工作温度降额）＝1.5/（0.750.8）＝2.5A（工作环境温度70℃）

通过以上计算比较 :

环境温度对电流承载能力影响的曲型曲线图 图(1):

其中：

曲线A：为传统的慢熔断保险丝的曲线；

曲线B：为特快熔断，快熔断和螺旋绕制的保险丝的曲线

表中的数据是常用的温度的降额（仅供参考）

保险丝周围环境温度*	40℃	50℃	60℃	70℃	80℃	90℃	100℃	110℃
慢熔（曲线A）	95%	90%	86%	80%	78%	70%	64%	58%
快熔（曲线B）	99%	98%	97%	96%	95%	94%	93%	92%

*指直接环绕保险丝周围的空气温度，不应与室温相混淆。在许多实际场合，保险丝的温度相当高，例如保险丝安装在封闭空间，或者安装在其发热元件附近，如电阻、变压器、电感线圈等附近. 4.电压降和冷电阻 一般情况下，保险丝的电阻和额定电流成反比。选用保险丝的电阻越小越好，这样保险丝的损耗功率也比较小。保险丝的电压降是在直流额定电流下测试的，由于额定电流小的保险丝有比较大的电阻，因此对低压电力的影响也比较大，在选用小规格保险丝的过程中要注意电阻的影响。

5.时间-电流特性曲线

是选择保险丝最重要的依据之一。决定了保险丝能否有效的保护电路，在故障电流发生的时候，正确的熔断。每种型号保险丝的熔断特性都有各自的时间电流曲线。曲线的横坐标是电流，纵坐标是熔断的时间。一般在选择的过程中，这条曲线作为参考，同时选用曲线中的关键点作为依据。关键点的选择是按照保险丝认证类别不同而不同的，UL认证保险丝一般选择110%In，135%In，200%In等关键点，IEC保险丝一般选择135%In，210%In，275%In等关键点，熔断时间和关键点的关系可以参考3.7中的介绍。在选择保险丝时需要确定被保护故障电流能够安全存在电路中的时间。

举例：

某快熔保险丝按照IEC标准认证，额定电流5A。测得单板上出现某一故障时，流过保险丝的故障电流是10A，即200%In。根据该保险丝的时间电流特性曲线查到，在200%In的情况下，保险丝可能工作30分钟才会熔断。这时将保险丝短路，让被测单板在此故障电流下工作30分钟，结果出现了起火的情况，说明这个保险丝的选用是不合适的。在保险丝的熔断开始之前，被保护器件就出现了不安全的情况，没有达到保护的目的。

6.分断能力等级

不同认证标准保险丝的分断能力不同，具体数据参见3.6中的内容。保险丝的额定分断能力必须满足或超过电路中的最大故障电流。当被保护系统是直接联接到电源输入电路和保险丝被置于电源输入部分时，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，选用低分断能力的保险丝就足以胜任了。

7.公称熔化热能I2t

对于保险丝必须承受高能电流的情况，即电流脉冲大而持续时间短，例如冲击电流、起动电流、涌入电流和其他类似的“脉冲”类型中的电路瞬变值，保险丝应能够承受此类高能电流的能量，不应发生异常断路。保险丝的公称熔化热能I2t的额定值是通过实验室测定的，每种规格的保险丝只有一个额定的公称熔化热能I2t。

在具体应用中，例如1000次脉冲要求保险丝的额定公称熔化热能I2t降额38%使用，即额定I2t*38%应大于实际使用中可能出现的瞬间能量(脉冲)。对于循环脉冲次数超过1000次的，按照图(2)进一步降额计算。同时，由于同一编码下，不同供应商的I2t不同，因此要考虑额定I2t比较小的保险丝，也能够承受相应的脉冲能量。

对于公司目前使用的缓启动电路，需要根据实际测试情况，确定保险丝能否承受启动电流的冲击。可参见本文案例中的说明。

举例：

某种UL标准认证保险丝额定电压125V/1.0A，负载正常工作电流为0.75A，环境温度为25℃，快熔断类，能承受图(1)脉冲波形的100000次脉冲电流。

步骤一:计算脉冲I2t。

按照图(2) 典型脉冲波形能量计算公式 选择典型波形E。代入波形E公式并计算结果如下：

脉冲I2t=(1/5)ip2t =(1/5)×82×0.004=0.0512A2Sec

步骤二:计算所需保险丝最小I2t

图(2)给出100000次脉冲时I2t的降额为22%。

所需保险丝最小I2t=脉冲I2t/0.22=0.0512/0.22=0.2327A2Sec

步骤三:检查该保险丝额定I2t为0.281A2Sec>0.2327A2Sec，即可以承受脉冲循环能量。同时，由于是UL标准规格，如前所述，额定电流的降额为25%，该保险丝也可适应0.75安培的正常工作电流

8.耐久性(寿命)：

保险丝的寿命比较长，在选用正确的情况下，一般不用考虑因寿命原因更换.但是需要注意保险丝材料可能因环境条件发生的变化和失效的情况。可参见本文案例8.5 保险管硫化失效

9.结构特征

根据保险丝的实际工作条件，选择不同外形 /尺寸。通常有以下可供选择管状：玻璃管-低分断能力，陶瓷管-高分断能力等微型：电阻型，表贴型，薄膜型等熔体结构：圆丝，扁丝，直线型，波浪型等组合式熔体：加锡球-慢熔延时等

10. 认证要求

保险丝主要采用UL标准、IEC标准进行认证，由于保险丝的IEC标准和UL标准在内容和规格等方面内容差异较大，因此通过这两类标准认证的保险丝不能互相替代，同一种保险丝也没有办法同时获得符合这两种标准的认证。对于使用保险丝的最终产品，如果最终产品需要UL认证的，保险丝需要相应的UL认证。如果最终产品需要通过CE认证，需要相应的VDE认证或者等效的其他欧盟国家认证，如BEAB、IMQ等，直流保险丝可以采用UL标准认证的。如果最终产品是需要在国内进行CCC认证的产品，交流保险丝应使用CCC认证。

11. 标识

根据安全规范要求，电路板的保险丝(保险丝座)旁应该有该保险丝的下述标识：额定电流、额定电压、熔断特性(slow，fast，time lag)、防爆特性(Low-breaking，high-breaking)等，并有更换熔丝的安全警示标识语。例如我们我们选用了一个额定电流为2A、额定电压为125V、熔断特性为快熔断、防爆特性为低防爆的保险丝，则在电路板上该保险丝(保险丝座)的丝印标识为：F2AL,125V; 通常旁边还可以标有安全更换警告标语： Caution：For continued protection against risk of fire,replace only with same type and rating of fuse.

对于安装在内部的保险丝(如线安装保险丝、面板安装保险丝)，允许在维修文件中提供一个明确的包含有关说明的相互对照表

12. 保险丝座

选择合适的保险丝座部件和安装方式，例如保险丝夹，安装盒，面板安装，屏蔽安装等。

注意不能选用镀银的保险丝座 。在如下的应用场合中，必须选用保险丝座：

(1)由于母板(或备板)保险丝损坏时，维护人员在现场更换母板不可操作，例如我们维护人员现场维护时不可能说要求机房里把一个机柜的母板(或备板)拆下来更换保险丝，所以母板(或备板)必须只能选用带座的保险丝。不能选用表贴、引线等直接焊接在板上的保险丝。

(2)二次电源板和电源配电模块单板的保险丝熔断概率高，必须采用带座的保险丝。

(3)对于不容易更换的单板如机柜顶部ESC板，应采用带座保险丝

13.焊接和软套选用

焊接的保险丝和保险丝座不能选用镀银的(参考附录案例集)，焊接过程中推荐使用吸热装置。

保险丝软套可以对保险丝裸露部分进行绝缘，在带电作业的时候起到保护作用，还可以防止保险丝爆炸的危险。因此在交流系统中使用分断能力比较低的玻璃管保险丝时，建议选用保险丝软套。

三.选型要素注意事项

1.UL列名认证和UL认可认证

需要特别注意：UL列名认证和UL认可认证的区别。

UL列名认证(UL Listed)是完全按照UL标准做的保险丝，本文中“UL标准认证保险丝”即指此类保险丝，所使用的认证标志是。

UL认可认证(UL Recognized)是按照IEC标准或厂家规格等进行认证的保险丝，使用的认证标志是，对于这种标志的保险丝，有可能是按照IEC标准做，也有可能按照厂家技术资料提供的规格做，但是不能按照UL标准认证保险丝使用。

在本文中不对UL认可认证保险丝进行单独说明。选用的时候可根据和这种标志同时打在保险丝上的认证标志来间接判定。例如一个保险丝上有同时还有VDE等其他用IEC标准的认证标志，则可以确认这个保险丝是按照IEC标准做的。

2.交流和直流电压的差别和选择

有些保险丝标有额定电压为交流电压或直流电压的保险丝，原则上来讲，交流保险和直流保险管不能混用，一般来说交流保险管用于直流，电压需要降额一半，但是这是业界的通常用法，没有规定或标准这样说;所以，选用保险管时需要看其额定电压，有时交流、直流电压都有，就可以通用了

3.快熔、慢熔型保险丝的差别和选择

快熔断保险丝和慢熔断保险丝的主要区别在于两者的公称熔化热能I2t不同，在标称相同的额定电流和额定电压条件下，慢熔断保险管的I2t要比快熔断保险管大的多。慢熔断保险丝和快熔断保险丝的熔断时间差别主要体现在当工作电流达到保险管标称额定电流的200%左右时，快熔断保险管的熔断时间一般为几百毫秒;而慢熔断保险管在此条件的熔断时间一般为几秒。但当工作电流达到保险管标称额定电流的800%或更大时，两者的熔断时间就没有多大的区别了，两者的熔断时间基本上都是几个毫秒…… 由于慢熔型保险丝在内部结构上的设计，能够承受浪涌脉冲的冲击，在真正出现故障时还能够比较快的断开电路，因此通常用在电路状态变化时有较大浪涌电流的感性或容性电路中。而快熔保险丝保护一些对电流变动特别敏感的元器件，因此通常用在阻性电路中。 慢熔型的保险丝比较适合于带有脉冲的电路保护。因此对于经常出现初始或起动脉冲的实用场合，要求使用慢熔断保险丝。慢熔断保险丝有热延迟设计，能使其在正常的起动脉冲下保持完好并仍然能够对长时间的过载提供保护。 如果工作电流是不稳定的脉冲波形电流，原则上要选用慢熔断的保险管。如工作在交流电压、感性负载(电机、风扇)等情况下，这些负载的工作电流波动性很大，而且容易出现浪涌电流，特别是这些负载在启动瞬间通常都产生很大的瞬间冲击电流，为了防止这些浪涌电流使保险管误熔断，一般要选用慢熔断的保险管。或在防雷系统里使用的保险管，一般都选用慢熔断、高分断能力的保险管。 如果是工作在直流而且工作电流比较稳定，原则上要选用快熔断的保险管。如我司的单板大都工作在直流条件，而且工作电流都很稳定，所以最好选用快熔断的保险管。但是有些使用了大电容(一般认为47uF以上)的电路也会出现比较大的瞬间冲击电流，需要通过实际测试和分析验证快熔保险管能否满足电路中产生的冲击电流的能量。

4.冲击电流和脉冲

保险丝需要承受冲击电流和脉冲的冲击并正常工作。通常冲击电流来自被保护电路中容性和感性储能元件的开关操作，也可来自外部浪涌等。在单板上电、下电、带电插拔、浪涌时，通常会出现瞬时冲击电流和脉冲。这些情况下，有可能造成保险丝的断路。设计时应确定起动脉冲并与保险丝的时间—电流曲线和I^2^t额定值进行比较。建议进行实用测试以确定保险丝能够承受脉冲状况的设计能力。

在选择保险丝的时候，应对被保护电路承受的脉冲和冲击电流进行分析和测算，主要包括：何时产生(上电、下电等)，脉冲的大小(峰值电流，持续时间<10ms)，脉冲波形，在产品生命周期中可能出现的最大次数(10万次，1万次，100次等)。

对于有缓启动电路的设计,需要特别考虑缓启动电路的设计，是否会产生较大的冲击电流.

另外，如果在电路中使用47uF以上的电容,就需要特别考虑在电压变化过程中产生的冲击电流是否会对保险丝造成较大的冲击。

　　审核编辑：汤梓红