Легко упрощать необходимость в предохранителе и то, как его выбрать. Мы все были раздражены или раздражены перегоревшим предохранителем. Иногда мы жалеем, что для наших схем не требуется такой компонент. С появлением электрического распределения в 1800-х годах предохранители стали важным устройством для предотвращения пожаров. Электрические системы нуждаются в них по той же причине. Электронные системы имеют те же проблемы с огнем, и им также нужны предохранители (рис. 1). Предохранители также предотвратят шокирующее воздействие смертельного напряжения на пользователей.

Какой-то анонимный остряк придумал афоризм: “Двадцатидолларовый транзистор всегда взорвется, чтобы защитить десятицентовый предохранитель”. Предохранитель не предназначен для защиты транзистора. Это было бы еще менее подходящим для защиты лазерного диода, так как они разрушаются за несколько наносекунд перегрузки по току.

Предохранители идеально подходят для защиты проводов и следов печатных плат (печатных плат) от плавления и возгорания. Это может произойти, когда короткое замыкание возникает из-за истирания проводов или замыкания магнитной проволоки из-за вибрации и сжатия из-за магнитных полей переменного тока. Еще одна распространенная неисправность связана с электролитическими и танталовыми конденсаторами, которые могут выйти из строя при коротком замыкании – на этом ресурсе Вы сможете купить хорошее электрическое оборудование.

Вместо того, чтобы рассчитывать на предохранитель для защиты ваших транзисторов, вы можете подключить разрабатываемую схему к лабораторному источнику питания и установить ограничение тока в ампер или около того. Вы хотите установить ток меньше, чем тот, который расплавил бы соединительный провод внутри транзистора или микросхемы. Тогда ваша схема неправильного поведения просто нагреется, вместо того чтобы взорваться. После того, как вы все заработаете, вы сможете разработать предохранитель.

Необходимость в предохранителе

Все, что питается от источника с низким сопротивлением, нуждается в предохранителе. Это может быть устройство, которое подключается к стене, или питается от батареи, или от генератора переменного тока в вашем автомобиле. Источник с низким сопротивлением обеспечит достаточный ток, который расплавит медь и вызовет пожар (рис. 2). Лаборатории андеррайтеров были созданы для того, чтобы помочь страховым компаниям снизить риск страхования от пожара. Предохранитель может защитить людей от короткого замыкания на корпусе, а также предохранить изделие от возгорания – смотрите Как выбрать хороший загородный отель

Выберите комплект предохранителей

Как и большинство вещей, ваше приложение определит тип предохранителя, который вы будете использовать. Возможно, вам понадобится высоковольтный предохранитель. Если ваш продукт в основном продается в США, то может подойти обычный предохранитель 1/4 дюйма. В Европе широко распространен стеклянный предохранитель размером 5 × 20 мм. Для автомобильных работ лопастные предохранители используются во всем мире. Электрический распределитель может направить вас к нужному типу промышленного предохранителя. Если вы защищаете следы на печатной плате, идеально подходят предохранители для поверхностного монтажа (рис. 3).

Часто вам просто нужно посмотреть на аналогичные вам продукты и посмотреть, какой предохранитель они использовали. Как говаривал мой наставник: “Это не копирование, это использование предшествующего уровня техники”.

Оцените скорость предохранителя

После того, как вы установили комплект предохранителя, возможно, в связи с этим усилием вам следует определиться со скоростью предохранителя (рис. 4). Предохранитель быстрого срабатывания быстро откроется, прежде чем провода, следы или устройства станут слишком горячими. Тем не менее, быстрый удар может привести к неприятному сбою из-за кратковременной перегрузки.

Лампы накаливания, емкостные нагрузки и как линейные, так и импульсные источники питания имеют большой скачок тока при их включении. Что может быть сложного в нагрузках, питаемых от сети переменного тока, так это то, что при их включении скачок может быть менее сильным, если вы переключили их, когда входное напряжение просто равно нулю вольт. Вы должны учитывать условие, когда вы подключаете питание прямо при максимальном напряжении. Это создаст больший и более короткий импульс тока, который может привести к быстрому срабатыванию предохранителя.

Размер предохранителя

Однажды я разработал ультрафиолетовый ластик для пластин UVPROM в полупроводниковой машине. Я знал, что если сработает предохранитель, это означает, что что-то серьезно сломано; случайных срабатываний не будет, по крайней мере, я так думал. Моя ошибка заключалась в том, что размер предохранителя был слишком близок к ожидаемой нагрузке от высоковольтного линейного трансформатора.

Он прекрасно работал в моей лаборатории, но когда специалисты по маркетингу доставили его в компанию Electronica в Мюнхене, Германия, машина питалась от 50-циклового переменного тока. Эта более низкая частота означала, что трансформатор имел больше потерь и потреблял больше тока. У меня оставалось так мало времени, что предохранитель сгорел прямо перед шоу. К счастью, я использовал европейские предохранители размером 5 × 20 мм, поэтому я сказал сотрудникам шоу пойти и купить предохранители с более высоким током на месте, снять крышку и вставить предохранители.

К сожалению, несмотря на объяснение моей ошибки, руководство настояло на том, чтобы вместо зажимов предохранителей, установленных на печатной плате, я вставил съемные держатели предохранителей снаружи коробки, что сделало проводку крысиным гнездом и усложнило сборку. Вот что происходит, когда отдел маркетинга берет ваш прототип со скамейки и везет его на выставку. Тридцать лет спустя я все еще возмущаюсь необходимостью снимать зажимы предохранителей для монтажа на печатной плате.

Во время работы в компании по тестированию полупроводников меня пригласили помочь со стандартами для оборудования, необходимого для питания тестера. Предыдущий инженер увеличил размеры предохранителей, исходя из максимального потенциального тока, потребляемого сотнями источников питания в блоке. Мне пришлось вытащить Национальный электрический кодекс и правила, касающиеся ответвлений, чтобы доказать, что автоматические выключатели (или предохранитель) соответствуют размеру провода, питающего машину, а не ожидаемой максимальной нагрузке, которая никогда не произойдет в реальной жизни. Это сэкономило около 10 000 долларов на расходах на установку и сделало клиентов вполне счастливыми.

Аналогичным образом, домашний инспектор дома, который я недавно купил, сказал, что автоматические выключатели на главной панели были слишком большими для 4-тонного кондиционера. Это та же проблема—если провода достаточно толстые для выключателей 70 А, то можно использовать выключатель большего размера, чем требуется для кондиционера. Предохранители при подключении к блоку переменного тока имеют размеры для защиты этой нагрузки. Вы можете подключить нагрузку 2 А в свою настенную розетку, не меняя выключатель 20 А на панели для более низкой нагрузки. Выключатель (или предохранитель) защищает проводку дома от возгорания. Изделие 2-А должно иметь собственную защиту от возгорания и короткого замыкания.

Все это означает, что вы должны определить размер предохранителя, исходя из того, чтобы предотвратить возгорание, а не на 10% выше рабочего тока. Измерьте рабочий ток при любых условиях и при любых температурах, и, в отличие от меня, при необходимости на входной частоте 50 циклов. Поймите, что любая система питания с шиной постоянного тока будет иметь большой пусковой ток при первом включении. Предохранитель должен выдержать это, даже если какой-нибудь ребенок щелкнет выключателем дюжину раз за несколько секунд.

Вполне возможно, что ваш номинальный ток предохранителя в конечном итоге удвоится или даже в 10 раз превысит рабочий ток. Ваша задача-устранить помехи в работе предохранителя, убедившись при этом, что любая неисправность или короткое замыкание приведет к перегоранию предохранителя, прежде чем начать пожар. Как отмечалось выше, вы можете попробовать предохранитель с медленным срабатыванием, чтобы преодолеть некоторые проблемы с пусковым током, сохраняя при этом защиту вашей цепи от возгорания.