用于晶閘管過(guò)電壓急劇保護(hù)過(guò)壓保護(hù)電路的熔斷器選擇

     在線性電源適配器中，如果過(guò)壓的情況是由串聯(lián)調(diào)節(jié)器的故障造成的，那么就要求用于過(guò)電壓急劇保護(hù)的晶閘管導(dǎo)通，同時(shí)通過(guò)熔斷串聯(lián)的保護(hù)熔斷器來(lái)清除過(guò)壓故障。因此，設(shè)計(jì)者必須確保在晶閘管被故障電流損害之前熔斷器能夠熔斷并切斷故障電路。

     在一個(gè)非常短的時(shí)間內(nèi)，如果大量的能量消耗在晶閘管結(jié)點(diǎn)上，那么將會(huì)產(chǎn)生大量的熱量而不能快速散熱，結(jié)果就出現(xiàn)了溫度的過(guò)度上升，由溫度而引起的故障將隨之而來(lái)。因此，故障成因不只是與總損耗有關(guān)，而且與能量消耗的時(shí)間長(zhǎng)短有關(guān)。

     在小于10ms的時(shí)間內(nèi)，在結(jié)點(diǎn)的界面上產(chǎn)生的一點(diǎn)熱量將傳遞到元件的外殼或者散熱器上。因此對(duì)于非常短的瞬變應(yīng)力，最大的熱量限制由結(jié)點(diǎn)的材料來(lái)決定，對(duì)于特定的器件來(lái)說(shuō)這個(gè)限制幾乎是不變的。對(duì)于晶閘管來(lái)說(shuō)，該能量限制一般定義為10ms內(nèi)的Pt額定值。在長(zhǎng)持續(xù)時(shí)間、低強(qiáng)度的情況下，一部分熱量將從結(jié)點(diǎn)傳導(dǎo)出去，這樣就可以增加I2t額定值。

     在晶閘管中，耗散在結(jié)點(diǎn)上的能量比較正確的定義是：（I²R_j+V_dI）t焦耳。這里Rj是結(jié)點(diǎn)的動(dòng)態(tài)電阻，Vd是二極管壓降。但是，在大電流情況下I²R_j將不占主導(dǎo)地位，而且由于動(dòng)態(tài)電阻Rj對(duì)特定的器件趨向于不變的值，故障能量可以表示為KI2t。

     在晶閘管故障機(jī)制中所考慮的一般方法也可適用于熔斷器熔斷機(jī)制中。在小于10ms的很短時(shí)間內(nèi)，在熔件上損耗的熱量只有很少的一部分被傳遞到熔斷器盒、熔斷器管夾以及空氣和沙等周圍介質(zhì)中。另外，再經(jīng)過(guò)一個(gè)短時(shí)間，熔斷器上的熱量趨向于恒定，這就定義了熔斷器10ms內(nèi)t的額定值。針對(duì)那些持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)應(yīng)力較低的情況，一部分熱量將被傳導(dǎo)出去，這樣就可以增加額定值。圖顯示的是一個(gè)典型快速熔斷器的Ft額定值如何隨應(yīng)力變化的情況。

     現(xiàn)代熔斷器技術(shù)是相當(dāng)成熟的。不同的設(shè)計(jì)可以獲得不同的熔斷器性能。一個(gè)長(zhǎng)時(shí)間工作的熔斷器用于短時(shí)瞬變情況，特性會(huì)完全不同。對(duì)于馬達(dá)起動(dòng)以及其他大沖擊電流的加載要求，就要選擇慢熔斷的熔斷器，這些熔斷器用了較多的發(fā)熱熔件，可以在短時(shí)間內(nèi)承受很大的熱量面不會(huì)熔斷。因此，與長(zhǎng)時(shí)間工作的額定值相比，慢熔斷熔斷器有相當(dāng)大的I²t額定值。

     在另外一個(gè)方面，快速半導(dǎo)體熔斷器由熔點(diǎn)很低的材料組成，這些熔斷器里面通常充滿經(jīng)化學(xué)處理過(guò)的高純度石英砂或者礬土，以便使正常加載電流產(chǎn)生的熱量能夠從熔點(diǎn)很低的熔斷器傳導(dǎo)出去，這樣就可以得到較大的長(zhǎng)期電流額定值。

     如前面解釋的那樣，在較短時(shí)間內(nèi)熱傳導(dǎo)影響可以忽略不計(jì)，同時(shí)如果總能量的一小部分迅速消耗在熔件上，那么這也足夠?qū)е氯蹟嗥魅蹟?。相?duì)于長(zhǎng)時(shí)間工作的熔斷器面言，快速半導(dǎo)體熔斷器有非常低的Pt額定值，因此它對(duì)晶閘管和外部負(fù)載具有更有效的保護(hù)。

     圖中顯示的是一些關(guān)于“慢熔斷”、“正常熔斷”、“快速熔斷”熔斷器的熔斷電流一時(shí)間特性曲線的實(shí)例。應(yīng)該注意的是：盡管在所有場(chǎng)合允許的長(zhǎng)期熔斷電流為10A，但是短期Pt額定值卻是從快速熔斷器10ms的42到慢速熔斷器100ms的超過(guò)6000范圍內(nèi)變化。因?yàn)槠烽l管過(guò)電壓急劇保護(hù)的Pt額定值一定要超過(guò)熔斷器的Pt額定值，所以一定要仔細(xì)選擇它們。

     同時(shí)要牢記：在線性穩(wěn)壓器中輸出電容一定要經(jīng)過(guò)過(guò)電壓急劇保護(hù)電路的晶閘管放電面不是能通過(guò)處在電路通路中的熔斷器。因?yàn)榫чl管的最大電流要求以及di／dt要求都必須得到滿足，所以常常有必要在晶閘管的陽(yáng)極串接一個(gè)限流電感或者電阻，見(jiàn)圖1。11。3a中的電阻R9。

     除了熔斷器允許通過(guò)的能量外，晶閘管的額定值一定要有足夠余量來(lái)吸收存儲(chǔ)在輸出電容中的能量(1/2)CV²。最后，在選擇晶閘管額定值時(shí)應(yīng)該考慮到接到此電源適配器的其他外部功率源對(duì)短路的影響。

     在這個(gè)例子已經(jīng)假設(shè)熔斷器處于一個(gè)無(wú)感低壓回路中。因此該例就只考慮沒(méi)有電弧或者熔融能量的情況。

     在高壓電路或有大電感回路中，熔件熔斷期間會(huì)出現(xiàn)電弧，這就增加了t值容許能量，因此在選擇熔斷器和晶閘管時(shí)都應(yīng)該考慮這些影響