【经验】TT Electronics经UL认证的可熔电阻抗瞬态，抗浪涌和熔断保护功能分析
电源和电池充电器的设计者通常面临着许多相互矛盾的要求，比如需要在保持产品安全标准的同时最大限度地降低制造成本。TT Electronics推出的EMC和ULW系列保险电阻提供电源（线路）输入解决方案（注意：此处的EMC是指的产品型号的一部分，并不是电磁兼容的意思）。与输入电阻有关的另一个冲突是脉冲性能与熔断器性能的冲突，所选择的解决方案必须足够坚固，以承受冲击电流和线路瞬变，并在故障情况下安全快速地断开电路。这就要求产品具有抗浪涌和灵敏的熔断特性，如EMC系列电阻和ULW系列电阻。
EMC和ULW系列高浪涌容量线绕熔断电阻器主要用于小型电源和电池充电的电源输入保护，图1显示了一个典型应用，其中输入电阻和线路熔丝可以由单个元件代替。这里他们执行三种电路保护功能:
1、提供对供电线路电压瞬变的保护，通常与并联元件如压敏电阻或暂态电压抑制器(TVS)一起使用。这使设计能够达雷击引起的浪涌吸收功能。
2、将电源系统切换时的峰值浪涌电流限制在整流桥的可承受范围内，并具有良好的电磁兼容性。
3、在整流器或电容器故障的情况下，通过安全熔断来防止火灾。
图1 EMC2电源输入保护电路图
下面详细讨论三种保护功能。
雷电脉冲抑制性能
供电线附近发生雷击并且电力系统中感应到瞬态的高电压时，就会出现此类型的供电线路干扰。模拟产生浪涌的通用标准是IEC61000-4-5，图2为组合波信号发生器产生的一个1.2/50μs脉冲。电阻器两端所能承受的最大允许峰值电压受脉冲能量的限制，同时也取决于电阻值。性能特性如图3所示。
图2 1.2/50μs脉冲形状
图3 1.2/50μs脉冲性能
在计算电阻两端的峰值电压时，应考虑压敏电阻的钳位电压，对于低电阻值，应考虑电路和信号发生器的源阻抗。
开关瞬态脉冲的抑制性能
图4中的图表可用于确定主电源（线路）输入应用中EMC2电阻的脉冲性能。左上图显示了115/240Vrms电源电压在接通电阻时产生的最坏情况峰值功率，即2 x V2/R，其中V是RMS电压，R是电阻值。这是在AC周期中峰值电压发生切换时的最大浪涌，对于时间常数大于10ms的浪涌，峰值功率将更小，更接近全桥电路的V2/R。保守地认为，涌流电阻是电路中唯一的电阻，但是对于小于10R的值电阻，信号源电阻可能会降低电阻的峰值功率。
图4 EMC2电阻的脉冲性能分析
右上图显示了EMC2电阻的峰值极限与脉冲宽度的关系。这里的数据是针对单个矩形脉冲的。该应用中的实际脉冲形状具有指数衰减，但这可以转换为等量能量的等效矩形脉冲，其宽度是时间常数的一半，即RC/2。对于不同的储能电容器值，右下图简单地将电阻值与等效矩形脉冲宽度联系起来。对于ULW，图5显示了作为欧姆值函数的能量极限。由于这是线绕而不是膜技术，因此浪涌持续时间对能量容量没有影响。
图5 ULW脉冲能量极限
熔断性能
熔断操作的最大时间可以从图6中得出。对于可熔电阻器，与熔断器不同，熔断性能是以功率而不是电流给出的。 但是对于给定的电阻值R，可以通过使用P=I2R从功率数字P计算电流。
图6 EMC2电阻熔断性能
图6中的给出的数据是最小熔断功率与最大熔断时间的关系。典型的熔断时间约为最大值的1/3。在电容器短路或整流器故障中，大部分电源电压出现在电阻器两端，在表1中还给出了当电压为115V、功率超过200W和电压为240V、功率超过850W的两种短路情况下，EMC2电阻的典型和最大熔断时间。
表1 EMC2电阻的典型和最大熔断时间
UL1412认证
EMC2和ULW系列电阻是UL认证的（美国和加拿大）可熔电阻，UL证书编号为E234469。
EMC和ULW系列可熔电阻的主要特点
•可熔电阻取代输入电阻+熔断器组合；
•UL认可的组件简化了设备的UL认证；
•出色的脉冲性能；
•紧凑型防火阀体，多种引线形式可供选择；
•可选择薄膜电阻（EMC）或线绕电阻（ULW）。
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