中心議題：

• 保險(xiǎn)絲選型及應(yīng)用設(shè)計(jì)的常見問題
• 防雷器件的選用及設(shè)計(jì)難題
• ESD防護(hù)器件的應(yīng)用常見問題

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本文整理工程師在電路保護(hù)設(shè)計(jì)中經(jīng)常遇到的一些問題，精選出關(guān)于保險(xiǎn)絲、防雷器件和ESD保護(hù)器件的選型及應(yīng)用的問題，由資深電路保護(hù)設(shè)計(jì)專家給予專業(yè)權(quán)威的解答，旨在幫助工程師正確選擇和使用電路保護(hù)器件，設(shè)計(jì)高可靠性的電路保護(hù)解決方案。

保險(xiǎn)絲選型及應(yīng)用設(shè)計(jì)的常見問題

下面整理了一些在電路保護(hù)研討會(huì)及電子元件技術(shù)網(wǎng)論壇中引起熱議的關(guān)于保險(xiǎn)絲選型與應(yīng)用設(shè)計(jì)的幾個(gè)常見問題，旨在幫助工程師理清不同保險(xiǎn)絲的應(yīng)用差異，例如：熔斷器和熱繼電器的比較，快斷保險(xiǎn)絲與慢斷保險(xiǎn)絲的具體應(yīng)用差異，自復(fù)式保險(xiǎn)絲和一次性保險(xiǎn)絲的性能對(duì)比等。

另外，鄭索平先生在“解惑篇：熔斷器應(yīng)用設(shè)計(jì)常見問題TOP 10”中，結(jié)合自己豐富的工作經(jīng)驗(yàn)，對(duì)于諸如什么是保險(xiǎn)絲的分?jǐn)嗄芰?，環(huán)境溫度對(duì)保險(xiǎn)絲性能的影響等熔斷器應(yīng)用設(shè)計(jì)中常見的問題，給出了權(quán)威而明晰的回答。

解惑篇：熔斷器應(yīng)用設(shè)計(jì)常見問題TOP 10
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Q：熔斷器和熱繼電器有什么不同之處？
A：熔斷器我們使用的較多，也就是一般的保險(xiǎn)絲，因?yàn)槭褂玫沫h(huán)境不同大小也有些變化；它的作用就是在電流異?；蛏叩揭欢ǖ母叨鹊臅r(shí)候，自身熔斷切斷電流，從而起到保護(hù)電路安全運(yùn)行的作用。而熱繼電器作用是控制溫度的，當(dāng)機(jī)器溫度上升到熱繼電器所設(shè)定的溫度上限時(shí)，自動(dòng)切斷電路保護(hù)機(jī)器。它的構(gòu)造是兩片膨脹系數(shù)不同的金屬片構(gòu)成，電流過大時(shí)膨脹系數(shù)大的先膨脹，起到切斷電源的作用。熱繼電器動(dòng)作后有人工復(fù)位和自動(dòng)復(fù)位兩種。 簡單的說就是：熔斷器和熱繼電器都能起到”過負(fù)荷保護(hù)“的作用。 熔斷器中的熔絲一旦選用，過負(fù)荷的性能就固定了。而熱繼電器所設(shè)定的溫度是可以調(diào)節(jié)的，更方便。一個(gè)是機(jī)體的溫度控制，一個(gè)是電路的控制 。熔斷器是控制電流的，機(jī)器負(fù)荷大過額定值，電流就會(huì)過大，熔斷器就會(huì)時(shí)切斷而保護(hù)。

Q：快斷保險(xiǎn)絲跟慢斷保險(xiǎn)絲的具體應(yīng)用有哪些區(qū)別？
A：快斷的話，在250%過載時(shí)一般是在5秒之內(nèi)，慢斷在200%過載一般是1到60秒，從時(shí)間范圍來看不一樣，他們的熔化熱能值也不一樣，抗脈沖能力相應(yīng)的也會(huì)有高低。應(yīng)用范圍我們快斷一般用在小的數(shù)碼產(chǎn)品，開機(jī)脈沖比較小的產(chǎn)品，比如手機(jī)，MP3,MP4等；慢斷應(yīng)用在開機(jī)脈沖比較大的場合，比如液晶電視里面比較高電流環(huán)境里面。

Q：普通的保險(xiǎn)絲和慢熔的保險(xiǎn)絲，長期工作以后它的特性是遲鈍了，還是更靈敏了？因?yàn)橛写螖?shù)可能會(huì)比較靈敏，但是可能會(huì)老化。
A：打個(gè)比方，如果是1安培經(jīng)過1個(gè)脈沖就變成0.99A，再?zèng)_一次就變成0.98A，有個(gè)老化過程，按照你的講法是越來越靈敏了。

Q：自復(fù)式保險(xiǎn)絲和一次性保險(xiǎn)絲的應(yīng)用場合有區(qū)別嗎？還是說自復(fù)式的更先進(jìn)？
A1：可恢復(fù)保險(xiǎn)絲本質(zhì)上是正溫度系數(shù)的熱敏電阻，它是通過PTC材料的電阻值對(duì)溫度的正相關(guān)及在居里點(diǎn)時(shí)的突變而起到電路保護(hù)作用的，這一點(diǎn)原理跟保險(xiǎn)絲完全不同。
我們先來看看這兩種產(chǎn)品的相同點(diǎn)：它們都可用來作電路的過電流保護(hù)，其使用的不少領(lǐng)域和場合有類似，還有一部分場合這兩種產(chǎn)品都可以使用，還可以互相替換，例如在過流保護(hù)要求不太高的電池保護(hù)應(yīng)用中這兩類產(chǎn)品都能各領(lǐng)風(fēng)騷；在對(duì)某些IC等重要器件保護(hù)應(yīng)用中，或電源的輸入/輸出端就只有一次性保險(xiǎn)絲才有可能勝任其保護(hù)功能；而一些必須避免因過熱而燒壞產(chǎn)品的場合則是PTC的最佳用武之地；然而在更大多數(shù)的場合里，這兩類產(chǎn)品還是有很多很多的差異，甚至根本不可能互相替代。
A2：自恢復(fù)保險(xiǎn)絲較適合用于當(dāng)用戶誤操作或外接設(shè)備發(fā)生故障時(shí)保護(hù)本設(shè)備，防止故障擴(kuò)大的場合。而一次性保險(xiǎn)絲更適合用于防止本設(shè)備發(fā)生故障后導(dǎo)致的用戶生命財(cái)產(chǎn)安全隱患，例如可能造成的起火、爆炸等等。

Q：生產(chǎn)過程中遇到保險(xiǎn)絲異常熔斷時(shí)怎么辦？
A：我們首先需要檢查發(fā)生問題工序的實(shí)際操作情況：如果是手工操作的要排除動(dòng)作過程中是否有造成短路的可能性；如果是機(jī)器操作的則要檢查實(shí)際輸出電流有沒有超出保險(xiǎn)絲可以承受的限度；有少部分問題是可以在工序分析時(shí)就予以解決的。在確認(rèn)操作工序沒有問題后再作進(jìn)一步的深入分析。我們必須從過電流和保險(xiǎn)絲兩方面同時(shí)分別加以考慮和分析：整機(jī)客戶需要檢查整機(jī)電路脈沖電流的大小和有沒有異常。 在分析問題時(shí)要考慮兩點(diǎn)：一是選型當(dāng)時(shí)計(jì)算有沒有差錯(cuò)，由于開機(jī)脈沖的隨機(jī)性而沒有抓到最大脈沖波形、計(jì)算時(shí)沒有考慮到保險(xiǎn)絲熔化熱能值的分布范圍、考慮多次沖擊的老化余量不夠等都可能造成選型時(shí)的欠缺；二是生產(chǎn)過程中的電路狀況有沒有發(fā)生變化，由于機(jī)種變化帶來的電路結(jié)構(gòu)上的變化、電路中部分元器件的規(guī)格更改或品牌更改、電容電感開關(guān)NTC等零件的參數(shù)變化等也都可能引起電路脈沖波形的變化；保險(xiǎn)絲制造廠的應(yīng)用工程師需要配合客戶進(jìn)行電路技術(shù)分析和抓測(cè)實(shí)際脈沖能量，逐一排除各項(xiàng)變化，雙方一起進(jìn)行分析評(píng)估。
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防雷器件的選用及設(shè)計(jì)難題

Q：開關(guān)型防雷器和限壓型防雷器的區(qū)別是什么？
A：開關(guān)型防雷器為間隙放電型器件，其雷電能量瀉放能力大，在線路上使用的主要作用是泄放雷電能量；限壓型防雷器為氧化鋅壓敏電阻器件，其雷電能量瀉放能力小，但其過電壓抑制能力好，在線路上使用的主要作用是限制過電壓。因此，一般在建筑物入口處選用如開關(guān)型防雷器來泄放雷電能量，然后，在后級(jí)電路使用限壓型防雷器來限制因前級(jí)雷電能量瀉放后，在后級(jí)線路產(chǎn)生的高過電壓。兩種防雷器需配合使用，方能保證配電線路中設(shè)備的安全。

開關(guān)型防雷器和限壓型防雷器的區(qū)別

Q：將設(shè)備的直流供電電源（負(fù)極，GND）直接和大地連接起來，能起到防雷作用嗎？
A：不能，將設(shè)備的直流供電電源（負(fù)極，GND）直接和大地連接起來，反而起到容易引起雷擊的作用。如果要避免機(jī)器受雷擊，機(jī)器的任何部分最好不要與大地連接，雷擊一般都是通過外接天線或外接電纜引進(jìn)設(shè)備，然后再通過地線形成放電回路的，如果設(shè)備不接地（但對(duì)地絕緣也要非常好），雷電就不會(huì)通過設(shè)備形成電流回路，即不會(huì)產(chǎn)生雷擊。如果設(shè)備對(duì)地絕緣不好，容易產(chǎn)生雷擊，則最好在電纜線（如天線或電源線）輸入設(shè)備的前端對(duì)地安裝放電裝置，讓雷電被通過放電裝置流入地球，使雷電被旁路，從而保護(hù)設(shè)備內(nèi)部器件的安全。

Q：選用氧化鋅防雷電涌保護(hù)器，靜態(tài)漏電流是否越小越好？
A：不是！反映氧化鋅壓敏電阻電涌保護(hù)器的重要技術(shù)指標(biāo)之一是在多次額定通流后的漏電流變化率，而不是初始漏電流的大小，一個(gè)合格的防雷器初始漏電流一般不大于40μA。多數(shù)國產(chǎn)的電涌保護(hù)器，初始漏電流都很?。ǘ鄶?shù)小于5μA），但承受額定通流放電后，漏電流開始增大，并且隨著放電次數(shù)的增加，漏電流持續(xù)增大加，當(dāng)漏電流增加到一定值時(shí)，防雷器開始發(fā)熱，劣化速度變快，極易引起火災(zāi)，這是非常危險(xiǎn)的！多數(shù)進(jìn)口的電涌保護(hù)器初始漏電流都比較大（5-30μA），但經(jīng)受多次額定通流放電后，漏電流確增加的很少，這是非常重要的指標(biāo)。漏電流變化大的電涌保護(hù)器，安全性、可靠性及使用壽命都較低，漏電流變化率越低，電涌保護(hù)器使用的安全性和可靠性以及使用壽命越高。

Q：氧化鋅壓敏電阻防雷器能對(duì)電源過壓起到保護(hù)作用嗎？
A：不能！浪涌電壓是指迭加在電源上的瞬間脈沖，是存在時(shí)間極短的階躍函數(shù)（幾百μs）。而電源過壓是指電源電壓持續(xù)偏高的現(xiàn)象，是存在時(shí)間較長的穩(wěn)態(tài)函數(shù)（幾秒-幾分鐘），對(duì)稱性偏高是電網(wǎng)波動(dòng)或電網(wǎng)負(fù)荷出現(xiàn)大的變化引起，非對(duì)稱偏高由電源系統(tǒng)出現(xiàn)接地故障或單相特大負(fù)荷變動(dòng)引起。防雷器通流時(shí)，強(qiáng)大的涌流在導(dǎo)通電阻上的電壓降就是被保護(hù)的電壓Up，這個(gè)電流能量引起防雷器發(fā)熱。當(dāng)發(fā)熱溫升超過氧化鋅壓敏電阻的極限時(shí)，將出現(xiàn)不可恢復(fù)性損壞。由于浪涌電壓持續(xù)的時(shí)間非常短暫，因此巨大的涌流引起的氧化鋅壓敏電阻發(fā)熱不足以超出極限值，而電源過壓盡管電流小，但持續(xù)的時(shí)間長，MOV很快升溫到損壞的極限值。因此防雷器不能用于電源系統(tǒng)過壓保護(hù)！

Q：防雷器安裝在空氣開關(guān)的后面，在發(fā)生放電時(shí)是否會(huì)引起誤動(dòng)？
A：不會(huì)！因?yàn)槔纂娎擞康臅r(shí)間是微秒級(jí)，而空氣開關(guān)的動(dòng)作時(shí)間是毫秒級(jí)，防雷器放電不足以引起空氣開關(guān)動(dòng)作。但不排除特殊情況下持續(xù)時(shí)間長的浪涌放電，引起空氣開關(guān)動(dòng)作。

ESD防護(hù)器件的應(yīng)用常見問題

Q：ESD 防護(hù)器件什么時(shí)候應(yīng)該放在端口處，什么時(shí)候該放在芯片管角？
A：保護(hù)單個(gè)集成電路就放在集成電路的地方最好，如果保護(hù)整個(gè)設(shè)備就放在端口。放在集成電路這個(gè)地方，后面那一段照樣有電壓可以感應(yīng)到別的IC 上，對(duì)別的IC 會(huì)產(chǎn)生損壞，所以你要保護(hù)好IC，就在IC 加上ESD 的保護(hù)，如果對(duì)整個(gè)設(shè)備進(jìn)行保護(hù)的話，所有的接口都加ESD 保護(hù)就足夠了，這個(gè)成本是最低的。因?yàn)槟惆褦?shù)據(jù)輸出、輸入接一個(gè)保護(hù)，里面本身不會(huì)產(chǎn)生ESD 放電，如果里面產(chǎn)生ESD 放電早不能過關(guān)，ESD 放電肯定從外面進(jìn)去的，把所有的口都封住就不會(huì)有問題。所以，我建議你如果從設(shè)備考慮，從成本考慮就接輸入輸出口的地方，為了保護(hù)集成電路，對(duì)其他不管的話就接在集成電路上。

Q：在射頻電路中，敏感線路（如數(shù)據(jù)線等）如何保護(hù)？
A：數(shù)據(jù)線大家都已經(jīng)有很多方法，一般數(shù)據(jù)線最好用差分，將兩根線扭在一起，扭在一起以后一個(gè)流進(jìn)去，一個(gè)流出來，雙絞在一起，外面加一層屏蔽線，外面只有一條接地，不要兩條都接，接一頭就可以了，雙絞線對(duì)電子干擾互相抵消，同一個(gè)方向流出來的電流產(chǎn)生的方向正好相反，互相抵消，差分是最好的，不要接到公共地上，用差分。很簡單，這個(gè)線加一個(gè)磁環(huán)，兩端都加一個(gè)磁環(huán)，這個(gè)磁環(huán)對(duì)差模有相當(dāng)?shù)扔诹悖鬟^的信號(hào)一個(gè)是差模信號(hào)，干擾信號(hào)大部分是共模的，加上電感上面對(duì)共模很有效，ESD 放電基本上都是共模，加載上面對(duì)ESD 起到保護(hù)作用。充放電加一個(gè)小磁環(huán)，如果沒有小磁環(huán)，用適配器往插頭上一插，瞬間選擇突然充電會(huì)有損壞，不要輕易把磁環(huán)去掉，那就是讓你對(duì)充放電抑制速度的降慢。

Q：ESD器件失效模式有兩種，一種是短路，即所謂的擊穿；另外一種則是開路，在實(shí)際電路中可以忽略這一并聯(lián)分路的存在。不同失效模式的ESD器件對(duì)電路都有什么影響？
A：如果電路中用的是失效模式為短路的ESD器件，則第一時(shí)間可以判斷這個(gè)器件出現(xiàn)問題，盡早更換，避免出現(xiàn)更大問題，并且，重復(fù)打擊的靜電只會(huì)直接竄進(jìn)大地，不會(huì)燒壞IC，但是這類器件的缺點(diǎn)在于必須盡早更換，無法“得過且過”；而如果電路使用的是失效模式為開路的ESD器件，則在沒有新的靜電打擊的前提下，電子產(chǎn)品還可以將就使用，“得過且過”，但是這類器件的缺點(diǎn)是它無法對(duì)IC進(jìn)行靜電防護(hù)了，一旦有靜電打擊進(jìn)來，IC面臨的就是燒毀。所以，選用什么樣的靜電保護(hù)器件，要看研發(fā)工程師自己的理解和保護(hù)目的。