中心議題：

• 介紹電路保護基礎(chǔ)
• 提出用雙保險來為較高等級電流提供保護的方案
• 展望下一代電路保護

解決方案：

• 用雙保險來為較高等級電流提供保護
• 均衡雙保險管電路應(yīng)注意4條規(guī)則

對很多電路來說，選擇一款有適當額定電流和工作電壓的保險通常是一個很簡單明了的工作。但某些情況下，找不到一種有適當額定電流和電壓組合的保險，于是電路設(shè)計者必須求助于某種創(chuàng)新設(shè)計，以提供所需的保護。

對某些電子系統(tǒng)的電路設(shè)計，這種情況正日益成為一種常見現(xiàn)象，如用于PC服務(wù)器、大規(guī)模數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)、基站電源和PC服務(wù)器冷卻風扇控制電源的電壓調(diào)節(jié)模塊（VRM）。設(shè)計者要在一塊電路板上裝上越來越多的元器件，要求電路能承受高達20A或30A的電流。在這種等級的電流下，保護板級器件免遭故障損害就成為一個問題，因為一般找不到有這種額定過流值的次級保險。例如，不久以前還找不到額定電流高于15A的125V表面安裝型保險。

為較高等級電流提供保護的常見解決方案是使用兩只保險，它們有相同的額定電流值，將兩只作并聯(lián)。不過，由于不存在兩只完全相同的保險，總有一只保險承受的電流大于另一只。因此，即使線路電流是在規(guī)格范圍內(nèi)，但承擔較高負載的保險仍會熔斷，于是很快另一只也熔斷。以下是保險匹配以及確定電路額定值的一些指南，為雙保險方案提供所需的保護：

電路保護基礎(chǔ)
UL標準保險通常都有75%的降額因素，以保證能提供所需的電路保護。
保險的直流阻抗通常有15%的公差；因此在最差情況下，兩只隨機選擇保險（相同額定電流，且來自同一制造商）的直流阻抗可以相差到35%（1.15 Rdc/0.85 Rdc = 1.35，即差35%）。例如，考慮一個電路，要求一種將最大工作電流限制在15A的保險。算上降額因素，該電路將需要一種20A的保險，才能提供所需的過流保護。（見圖1。）

如果找不到符合所需工作電壓的20A保險，則可以將兩只10A保險并聯(lián)，期望它們能平均分擔負載電流，完成單只20A保險的功能。這里假設(shè)一支保險上過大的電流會分流到另一個上，造成一種均衡的狀態(tài)。但是，這種情況很少出現(xiàn)，因為幾乎不可能找到兩支完全一樣的保險。

如果兩支保險的直流阻抗有很大差別，流經(jīng)的電流也會相差很大，電路保護就會出現(xiàn)問題。一般來說，一支保險承受的電流要高于另一支，可能工作在接近過流極限值處，而另一支則遠低于安全極限。因此，用兩支保險完成一種功能會影響到電路的過流保護。

繼續(xù)以需要20A保護的電路為例，假設(shè)由于直流阻抗的不匹配，流經(jīng)一支10A保險的電流比流經(jīng)另一支保險的要高20%。如果工作電流為14A，則流經(jīng)兩支保險的電流分別為6.36A和7.64A。但是，一支10A UL標準的保險設(shè)計承受的安全電流不超過7.5A。因此，當電路在14A運行某段時間時，承受7.64A電流的保險就有很大可能開路。一旦這支保險開路，所有電流將流經(jīng)剩下的那支保險，并使之熔斷。

電路設(shè)計者可能察覺不到這個問題，因為在生產(chǎn)測試時不太可能表現(xiàn)出來。當一支保險承受的電流超過其額定值的75%，但遠低于過載條件時，其熔斷時間并不確定。因此，電路可能要經(jīng)過長時間測試，才足以使之熔斷。

除直流阻抗以外，另外一個重要的考慮因素是兩支保險所處位置之間的溫度差。保險是溫度敏感器件，它們的有效額定電流會隨著環(huán)境溫度的上升而減小。如果兩支并聯(lián)保險中，其中一支的工作溫度高于另一支，則它將有較小的有效額定電流，因此比另一支更早地進入過載。

如何均衡雙保險管電路
雖然使用兩只并聯(lián)保險有著上述不確定性，但可以遵守下面這些實用的指南，改進它們的工作可靠性：
首先，兩支保險必須盡可能地匹配。不僅它們的額定值要相同，確保兩支保險是同時制造的也是一個不錯的想法。這樣能確保兩支保險的直流阻抗盡可能匹配。

其次，兩支保險永遠不可能均分電流。因此，要為組合增加20%的降額因素。

第三，細心追蹤每支保險的熱歷史。兩支保險都應(yīng)保持在相同溫度下，包括環(huán)境溫度和正常工作溫度。因此，確定讓兩支保險都暴露在相同的氣流中，引線或保險管夾上都有相似的熱傳導(dǎo)機制。

第四，最大斷路電流等于單支保險的值，而不是兩支保險最大斷路電流之和。同樣，最大斷路電壓也等于單支保險的值，而不是兩支保險斷路電壓之和。

遵守了這些設(shè)計指南以后，流經(jīng)兩支并聯(lián)保險的電流基本相等，它們可以在低于自己過流極限條件下良好地工作。此外，當出現(xiàn)過載事件時，兩支保險差不多在相同時間開路，為電路板的元器件提供保護。

下一代電路保護
正確設(shè)計的雙保險電路能為大電流電路板提供較好的保護，但最好的方案還是用一支有正確額定電流和電壓的保險。保險供應(yīng)商對電路板工作在更大電流下的趨勢作出了響應(yīng)，他們開始推出額定用于125V 20A和30A的表面安裝保險。由于它們是表面安裝器件，這些保險外形低矮，比引線保險易于安裝。

保護電路板元器件不受越來越大電流的損壞是件復(fù)雜的事，因為沒有現(xiàn)成滿足要求的保險。提供保護的方法可以是仔細設(shè)計的雙保險電路，或有足夠額定值的單支保險。

作者介紹
K.K. Wu是Littelfuse HK Ltd.產(chǎn)品經(jīng)理。他在電子元件業(yè)有19年的工作經(jīng)驗。他持有香港中文大學的電子工程學士與信息工程碩士證書。他亦獲得了香港城市大學的MBA學歷，并是IET(UK)的成員。