用于晶閘管過電壓急劇保護過壓保護電路的熔斷器選擇

     在線性電源適配器中，如果過壓的情況是由串聯(lián)調(diào)節(jié)器的故障造成的，那么就要求用于過電壓急劇保護的晶閘管導通，同時通過熔斷串聯(lián)的保護熔斷器來清除過壓故障。因此，設計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。

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

     在小于10ms的時間內(nèi)，在結(jié)點的界面上產(chǎn)生的一點熱量將傳遞到元件的外殼或者散熱器上。因此對于非常短的瞬變應力，最大的熱量限制由結(jié)點的材料來決定，對于特定的器件來說這個限制幾乎是不變的。對于晶閘管來說，該能量限制一般定義為10ms內(nèi)的Pt額定值。在長持續(xù)時間、低強度的情況下，一部分熱量將從結(jié)點傳導出去，這樣就可以增加I2t額定值。

     在晶閘管中，耗散在結(jié)點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)點的動態(tài)電阻，Vd是二極管壓降。但是，在大電流情況下I²R_j將不占主導地位，而且由于動態(tài)電阻Rj對特定的器件趨向于不變的值，故障能量可以表示為KI2t。

     在晶閘管故障機制中所考慮的一般方法也可適用于熔斷器熔斷機制中。在小于10ms的很短時間內(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)過一個短時間，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。針對那些持續(xù)時間較長應力較低的情況，一部分熱量將被傳導出去，這樣就可以增加額定值。圖顯示的是一個典型快速熔斷器的Ft額定值如何隨應力變化的情況。

     現(xiàn)代熔斷器技術是相當成熟的。不同的設計可以獲得不同的熔斷器性能。一個長時間工作的熔斷器用于短時瞬變情況，特性會完全不同。對于馬達起動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，可以在短時間內(nèi)承受很大的熱量面不會熔斷。因此，與長時間工作的額定值相比，慢熔斷熔斷器有相當大的I²t額定值。

     在另外一個方面，快速半導體熔斷器由熔點很低的材料組成，這些熔斷器里面通常充滿經(jīng)化學處理過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很低的熔斷器傳導出去，這樣就可以得到較大的長期電流額定值。

     如前面解釋的那樣，在較短時間內(nèi)熱傳導影響可以忽略不計，同時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?。相對于長時間工作的熔斷器面言，快速半導體熔斷器有非常低的Pt額定值，因此它對晶閘管和外部負載具有更有效的保護。

     圖中顯示的是一些關于“慢熔斷”、“正常熔斷”、“快速熔斷”熔斷器的熔斷電流一時間特性曲線的實例。應該注意的是：盡管在所有場合允許的長期熔斷電流為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6000范圍內(nèi)變化。因為品閘管過電壓急劇保護的Pt額定值一定要超過熔斷器的Pt額定值，所以一定要仔細選擇它們。

     同時要牢記：在線性穩(wěn)壓器中輸出電容一定要經(jīng)過過電壓急劇保護電路的晶閘管放電面不是能通過處在電路通路中的熔斷器。因為晶閘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極串接一個限流電感或者電阻，見圖1。11。3a中的電阻R9。

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

     在這個例子已經(jīng)假設熔斷器處于一個無感低壓回路中。因此該例就只考慮沒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都應該考慮這些影響