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PCB電路板熔斷電阻器技術(shù)的效益VS成本控制方案

文章來源：百能網(wǎng)作者：龔愛清查看手機(jī)網(wǎng)址

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人氣：5977發(fā)布日期：2017-02-25 10:19【大中小】

針對實(shí)際應(yīng)用場景選用電阻器

因兼具熔斷器和電阻器的雙重作用，熔斷電阻器成為設(shè)計工程師的首選無源元件。用一個部件代替兩個可既節(jié)省成本，又可節(jié)省PCB電路板空間。在功率等級較低的應(yīng)用中，膜式熔斷電阻器是理想之選，這類應(yīng)用對過載控制能力和抗浪涌能力的要求不太嚴(yán)格。電源和控制電路一般應(yīng)用于電力工具、電表、通信設(shè)備、廚房電器和煙霧探測器當(dāng)中，而這類裝置通常需要更加堅固的電阻器，以承受更高功率、更高短期浪涌及更高的溫度。這些應(yīng)用需要電阻器具備多種抗浪涌力，以及達(dá)到無附帶損壞的熔斷或故障的沖突要求，線繞電阻器正好能夠滿足這些要求。

膜式熔斷電阻器

膜式熔斷電阻器技術(shù)一般使用標(biāo)準(zhǔn)電阻器薄膜合金和材料，作為熔斷零件的基座。為確保可靠的、可重復(fù)性熔斷特性，噴鍍薄膜的厚度和成分必須經(jīng)過更加嚴(yán)格的監(jiān)控，以確保批量制造的統(tǒng)一性。鍍膜過程結(jié)束后，需校準(zhǔn)，這一步驟至關(guān)重要。零件的熔斷動作就是由此過程控制，同時可指示準(zhǔn)確的電阻值。校準(zhǔn)調(diào)整越多，熔斷時間越短，熔斷既定尺寸和電阻值所需的功率就越低。

標(biāo)準(zhǔn)膜式熔斷電阻器

但是，當(dāng)校準(zhǔn)調(diào)整用于控制熔斷時間時，特定制造批量的電阻值將出現(xiàn)大幅波動。電阻值的波動將會導(dǎo)致熔斷性能不穩(wěn)，由于高電阻值加快了熔斷速度，因此，許多熔斷電阻器僅提供5%或更高的絕對電阻公差。標(biāo)準(zhǔn)熔斷特征規(guī)定了指定放大倍率（如10倍、15倍或25倍）條件下的熔斷時間（通常低于30秒、15秒、5秒等）。膜式熔斷電阻器適宜多種低功率低浪涌的應(yīng)用中，例如包括低級防火安全監(jiān)控和管理、高端音頻/視頻系統(tǒng)、環(huán)境管理控制和系統(tǒng)及激光打印機(jī)。

線繞熔斷電阻器

標(biāo)準(zhǔn)線繞熔斷應(yīng)用要求熔斷電阻器在不造成故障的情況下傳遞某種類型的短瞬態(tài)事件。電器及白色家電行業(yè)、電力工具、電表、通信設(shè)備、消防安全設(shè)備和HVAC系統(tǒng)都需要這種類型的電阻器。例如，能夠傳遞數(shù)百次6000V、20μs脈沖，但可在120V短路過載情況下快速熔斷且不會起火的易熔線繞電阻就是這種電阻器。要制造可承受6k V浪涌的線繞電阻器相對容易，但要保持這種性能，同時在不起火或無過熱的情況下開啟熔斷特性就困難多了。

SP3A系列防脈沖式線繞熔斷電阻

一些制造商通過簡單弱化該元件與端帽間的兩個焊點(diǎn)中的其中一個，創(chuàng)造了線繞電阻器的熔斷動作。雖然這種做法的確實(shí)現(xiàn)了故障安全特性，但這種熔斷器設(shè)計的可重復(fù)性遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于預(yù)期。在某些情況下，此零件在正常電路條件下就會熔斷，而在另一些情況下，只有PCB燒焦或引發(fā)火災(zāi)后，此零件才會熔斷。而先進(jìn)的線繞熔斷技術(shù)利用了電阻絲合金的材料屬性、鐵芯尺寸和形狀、引線和熱管理。

另一個會影響線繞熔斷電阻器性能的因素是調(diào)整過程。任何調(diào)整都將減少電纜元件的有效載流量。在某些情況下，導(dǎo)線橫截面可減少40%之多。這個調(diào)整過程通常不會明顯降低線繞電阻器的穩(wěn)態(tài)功率容量，但是會給設(shè)備的抗浪涌能力帶來嚴(yán)重影響。

SM4表面安裝式線繞電阻器

例如，雖然標(biāo)準(zhǔn)商用線繞電阻器僅可保證0.4J的處理能力，但一個經(jīng)過最低校準(zhǔn)調(diào)整或未經(jīng)校準(zhǔn)調(diào)整的5W低電阻值防脈沖線繞電阻器可承載約70J左右的能量。

應(yīng)個別消費(fèi)者的要求，線繞熔斷電阻器僅比標(biāo)準(zhǔn)元件價格略高。雖然對材料和調(diào)整的界定和限制的確助長了制造成本，但故障安全性能的整體效益一般會高于任何名義價格的增長。
對可熔斷故障安全線繞電阻器的關(guān)注與日俱增
許多電源設(shè)計工程師使用單一故障安全線繞電阻器代替線繞電阻器和獨(dú)立熔斷器。但為實(shí)現(xiàn)僅使用單個設(shè)備的目標(biāo)，UL最近重點(diǎn)聚焦電機(jī)控制及保護(hù)應(yīng)用中使用的電阻器和熔斷器上。與兩個分開的獨(dú)立零件相比，單個零件更具可靠性和可復(fù)制性，并且通常價格更加低廉。雖然使用熱熔斷器會降低電阻器的有效功率容量，但它的確提供了與眾不同的熔斷動作，并可保證在超過一定溫度水平時為電路提供保護(hù)。
應(yīng)用中的注意事項(xiàng)
線繞電阻器的最大優(yōu)勢在某些應(yīng)用中也是它的最大劣勢：這是一種非常強(qiáng)大的電阻器技術(shù)。雖然這種電阻器非常適于不存在持續(xù)嚴(yán)重過載的應(yīng)用環(huán)境，但在可能出現(xiàn)過度功率的應(yīng)用中卻易出現(xiàn)問題。
這種線繞電阻器會持續(xù)升溫，最終會自毀或損壞與之臨近的所有部件。在不大幅降低穩(wěn)態(tài)功率容量的條件下，創(chuàng)建一種可靠的、可重復(fù)的熔斷特性，可以將這些線繞電阻用于多項(xiàng)無法安全使用標(biāo)準(zhǔn)線繞電阻器的應(yīng)用當(dāng)中。我們通過對材料的仔細(xì)斟酌和對制造流程的嚴(yán)格把控，且不大幅提升成本的條件下，生產(chǎn)出了既可安全熔斷又可承受6kV或更高短浪涌的電阻裝置。

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