【技术大神】Fuse你可能忽略的地方
在汽车电子产品中经常会用到FUSE器件，在实际项目中经常会遇到Fuse选型不正确的问题。有时候甚至只知其一，不知其二，对其保护功能和效果未进行充分验证，盲目的相信供应商提供的datasheet数据、实验项目考虑不周全，导致产品工作中经常会出现Fuse莫名烧掉等各种各样的问题，下面几种问题较为常见。
1）额定电流选择不正确
电流选择过高，过电流情况下不能及时熔断，保险丝起不到保护效果，最后往往保险丝没问题但产品已经烧坏；电流选择过低，正常工作条件下，保险丝即发生熔断，造成产品不能正常工作。
2）额定电压选择不正确
电压选择过高，过电压情况下不能及时熔断，保险丝起不到保护效果。
3）降额曲线选择不正确
环境温度不同，选择降额的因子也不同，不能按照常温进行设计。
4）忽略热曲线
虽然电流、电压满足要求，但随着时间的累积热量超出了Fuse的承受范围，导致Fuse失效。
产品中Fuse担任产品的守护者的重要角色，就像一条看门狗，二十四小时不间断的保护着我们的产品，不让其受外部的脉冲、浪涌、短路、过压等非正常情况的干扰，使其可随时处于正常工作状态。因此针对上述的常见问题，在实际中有下面几条需要特别注意，这些都是在设计过程中可能会忽略的地方。
1）Fuse切断时的额定电压
Fuse切断时的额定电压不宜过高，应选择过压以上适当范围。汽车电子产品正常工作电压范围在9V~16V之间，过压工作在24V，一般我们会选择27V~30V之间的FUSE，确保在过压过高时及时切断Fuse。
2）Fuse切断时的额定电流
额定电流需选择正确，一般选择正常工作电流的2倍以上，具体需要根据不同的负载需求进行选择，datasheet中的数值一定要实际实验测试，切勿过分依赖。
3）额定电流的温度降额曲线
需根据产品的环境温度要求选择温度降额曲线，下图是LITTELFUSE的FUSE温度降额曲线。一般在常温25度下降额因子在80%~70% 之间，这样就意味着环境温度达到95℃时，降额需要考虑高温降额因子的漂移，需要设计降额为80%~70%*80%。因此最终降额需做到64%~56%，才能满足产品适应温度环境的变化，也就是电流I = (0.70)(0.80)Irat = (0.56)Irat 。
图1：LittelFuse的FUSE温度降额曲线
4）切断时间toff
下表显示了当流过Fuse的电流超过额定电流不同程度时，Fuse切断的所用时间，超过得越多，切断的时间越短。从表中可以看出Fuse失效是由于电流和时间累积发热所导致，图2曲线显示了FUSE不同电流失效需要花费的时间。
图2：FUSE不同电流失效需要花费的时间
5）热积分曲线I²t-t
图3是Littelfuse 03370xx系列Fuse，对于15A的FUSE，需要时刻注意I²t，不能超过189A²s。
图3：Littelfuse 03370xx系列Fuse
这个是笔者在实际项目中遇到的问题，由于选型忽略了热积分曲线的问题，实测的rush电流虽然没超过额定电流，但持续时间较长，导致热积分超过了安全区，如图4A区域，实验过程中FUSE经常莫名奇妙烧坏。后来在Fuse处进行多种情况的充分测量，找到最大的浪涌电流和电流维持时间，积分计算出I2t，绘制I2t-t曲线如图4。图中上半部分为FUSE失效区，下半部分为Fuse安全区，Fuse工作点必须处于安全区以内，才能保证产品不被破坏。图示A区域，在实际测试中处于了失效临界区，对于FUSE和产品风险很高，随时有可能烧坏保险丝。因此提高FUSE额定电流，降低后级电容储能能量，降低瞬间浪涌电流后，A区移动到了B区，完全处在安全区，确保产品温度工作。
图4：I²t-t曲线
综上可见，Fuse在汽车电子产品中起着非常重要的作用，一定要看好你的Fuse，别让他成为破坏产品的杀手。
作者：Seven
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