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2020年5月26日星期二
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快速动作的表面贴装多层熔断器设计

Surface-mount Multi-layer Fuses With Fast Acting

泰科电子Raychem电路保护部 Matt Chamberlain


简介

Raychem快速动作表面贴装(SFF)熔断器采用了多层式设计,将3个熔断器元件夹在晶阵化玻璃陶瓷各层材料之间。这种结构具有能在更小的封装尺寸下支持更高电流额定值的优点,并且能够提供更好的灭弧特性,降低了熔断器开路时由于熔断器封装破裂而导致的周围器件受到正在飞弧的熔丝材料影响的可能性。


多层设计概要

Raychem的SFF熔断器的多层设计方式将熔断器元件平行叠夹在单个器件之内。这些熔断器元件内嵌在熔断器内,周围由吸收性材料紧密包裹。图1对Raychem的SFF熔断器的多层式设计方式与典型的单层玻璃覆层设计方式进行了比较。

并联的各个熔断器元件提供了与单层型器件非常相似的开路特性,而且各个元件之间的电阻不平衡度非常小。电阻上的任何差异均会由流过各个元件的较高或较低的电流来自动补偿。由于这些熔断器元件在电路中是并联的,所以它们的电压降必须相同。因此,电阻较高的熔断器元件就会承载比例较少的电流。这项特性以及各个熔断器元件在结构体内较为接近的物理距离,能够在各个元件之间保持非常一致的温度。因此,由于电流不平衡而在各个熔断器元件之间产生的熔断器过早开路现象是不会发生的。在熔断器开路时,其中一个元件必定会先于其他元件开路。

这种各个熔断器元件在开路时间上的微小差异对熔断器的分断效果没有影响。此外,每个元件周围的晶阵化玻璃陶瓷材料的吸收特性能够达到如下所述的完全的开路特性。熔断器本体的晶阵化玻璃陶瓷材料对于熔断器产品的性能有着显著的作用。这种材料能够高效地吸收熔断器开路时蒸气化的熔丝材料。多层式设计中的每个熔断器元件均采用晶阵化玻璃陶瓷材料来提供对蒸气化熔丝的较大吸收容量。这种材料与多层式设计结合起来所带来的好处就是优异的吸收和灭弧特性。


更高的电流额定值

在0402(1005mm)、0603(1608mm)和1206(3216mm)的封装尺寸中,Raychem的SFF熔断器具有很高的电流额定值,这都归功于采用了多层式设计。并联叠夹式元件的特性能够实现在给定的封装尺寸内提供更大的电流承载能力。


增强的灭弧特性

多层式设计有利于玻璃陶瓷吸收材料作用于更多的熔断器元件表面面积。在熔丝开路时,这样就会有更多材料来吸收蒸气化的熔丝材料,从而可以有效熄灭熔丝电弧现象。

图1对Raychem的SFF熔断器的多层式设计方式与典型的单层玻璃覆层设计方式进行了比较。玻璃覆层式设计依靠只在熔断器元件单侧的玻璃覆层来吸收开路时的蒸气化熔断器材料。因此,能够用来吸收熔丝材料的吸收性材料要少得多,这就产生了较长时间的引弧,并有可能导致覆层破裂。

图1 多层片式熔断器与单层玻璃层熔断器的比较(略)


图2所示为这两种设计的吸收特性的差异情况。多层式设计表现了完全的隔离性,熔断器元件扩散于周围的陶瓷基质材料中。在玻璃覆层式设计中,元件的扩散只在器件的一小部分发生,并仅由发生故障的正上方的玻璃材料进行吸收。

图2 多层式设计和玻璃层设计中的熔断后元件的比较(略)

电弧包容能力

多层式设计的另一项优点是其熔断器元件深藏在熔断器本体内部。这项优点降低了高能量开路导致熔断器表面破裂、将高能量电弧暴露于周围环境甚至可能溅射出熔融金属的可能性。图3显示了Raychem的多层式设计熔断器与玻璃覆层设计熔断器在熔断器熔断后的外表比较情况。

图3 Raychem多层式熔断器与玻璃覆层式设计熔断后的外观(略)

《世界电子元器件》2006.1
         
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