【導讀】對于功率電子產品，設計上是有保險絲的要求的，按照傳統的電子學理論基礎，電源前面肯定會串聯一個保險絲，尤其是開關電源，當電源發生短路等異常情況時，保險絲會自己熔斷切斷回路，防止故障影響進一步擴大。但是保險絲真的足夠保險嗎？下面就講講一位工程師的想法。
對于功率電子產品，設計上是有保險絲的要求的，因為我有做LED調光電源，今天就以LED電源為例來說一說保險絲的那些事兒，對于電源來說，保險絲是一個非常關鍵的元件，所以個人觀點的對錯，就非常重要，如果我個人觀點有不對的地方，嚴重感謝朋友批評指正。
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如果按照傳統的電子學理論基礎，電源前面肯定會串聯一個保險絲，尤其是開關電源，當電源發生短路等異常情況時，保險絲會自己熔斷切斷回路，防止故障影響進一步擴大。
在我接觸電源的過程中，發現一個問題，就是電源在工作的時候損壞，電源內部電路短路導致大電流，按照常規理解此時應該只是保險絲迅速燒斷，不會有其它的影響才對。但是在我們同客人的溝通了解中發現不是這樣，會有一定幾率出現空氣開關跳閘、電源板走線銅皮爆裂和冒煙等現象，壞的時候動靜比較大，會嚇人一跳。既然保險絲燒了，按說是不會出現這些情況的，看來其中原因值得分析。
先上一個示意圖，說明一下是什么地方的銅皮爆裂，讓大家清楚了問題表征，才好對其進行理解、分析。
圖一 電源銅皮爆裂位置示意圖
當電源損壞時，如果內部發生類似圖一示意位置的短路，就會燒掉保險絲，我們在實際應用中發現有時標“爆裂”字樣位置銅皮也會因電流過大燒焦、燒斷，更有甚者有時候居然會出現橋堆的腳都燒斷的現象。
看來保險絲雖然也熔斷了，但并沒有起到我們所期望的效果，在保險絲熔斷的同時，電源內部的短路還是進一步導致了部分電路的損壞，保險絲的響應速度好像有點偏慢，沒有我們期望的那么快。
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我查閱了保險絲的相關資料，找到一張圖，我們先來看下這張圖，通過這張圖我們可以知道流過保險絲不同電流時其具體熔斷時間。
圖二 保險絲熔斷時間示意圖
假定我們現在用的是250V/1A的普通保險絲，從圖二我們可以知道：電流為2A時大約要5秒熔斷，電流為4A時可在0.1秒內熔斷，顯然不管多大電流，保險絲熔斷都存在一個熔斷時間，電流越大，熔斷時間越短。
如果結合我們現有國情，我覺得對這個熔斷時間要打點折扣才行，我從市場上隨機抽取了幾種250V/1A的普通保險絲進行測試，測試電流2A，可以看到保險絲逐漸變紅，然后熔斷。這幾種保險絲熔斷時間都是7~8秒，顯然比圖二種的時間要偏長。因為我沒有好的儀器設備，無法進行大電流測試，這里就不能給大家給出大電流情況下熔斷時間的實測數據。
從圖二和我的測試可知道保險絲也是需要熔斷時間的，而且這個熔斷時間并不短。從原理上講，保險絲也是流過電流，其存在的內阻發熱，電流越大，發熱越快，當發熱速度超過散熱速度時，其溫度就會持續上升，直到熔斷。我用萬用表量了一下測試的保險絲，其電阻都很小，不到0.5歐（萬用表量小阻值電阻偏差比較大），這樣不管電流多大，保險絲都要經過一段熔斷時間后才能熔斷。
我們回過頭來再看圖一，當短路發生時，我們會看到和保險絲串聯的只有銅皮（為便于分析這里我把開關電源的MOS管和變壓器主繞組省略掉）和整流橋，其內阻都很小（銅皮也有內阻的），回路中消耗的能量可以認為是接近平均的，這個時候就看保險絲、銅皮和整流橋誰先燒斷，因為內阻都很小，從短路到燒斷這個過程中的電流會非常大，就算加上MOS管和變壓器主繞組也會達到幾十安，所以這個過程動靜就會比較大，有可能出現跳閘、嘭的一聲和冒黑煙等現象。
到這里就不難理解為什么會有文中開頭客人所反映的現象，原因就是保險絲響應速度不夠快，就算使用快燒保險絲，只是加快熔斷速度，還是不能解決問題，而且選了快燒保險絲后，需要考慮通電沖擊電流的影響，如果選擇的電流余量不夠大，沖擊電流會誤燒保險絲，如果電流余量留大，又會回到類似使用普通保險絲的慢響應狀態。
看來保險絲雖然名字中有保險二字，但實際應用中還是存在不足，雖然保險絲可以把問題的嚴重程度控制在客人可以接受的范圍之內，但跳閘、嘭一聲、冒煙這樣的現象還是會嚇到使用者，如果能夠消除那肯定是最好不過。
一開始我們思維被禁錮在必須使用保險絲這一框框中，如果客人遇到此類問題，只好耐心象他們解釋，并沒有好的應對措施。后來看到一些產品使用電阻當保險絲，心想是不是對解決此類問題有幫助，可又擔心用電阻的方式不符合安規標準，還是不敢用。
再后來，我們看到知名家電廠商出日本和美國的產品，器阻容降壓電路大量使用電阻當保險，而且出美國的產品還是實過了UL認證的，心想難道真的可以用電阻來當保險絲使用？
接下來了解了一些安規要求，發現安規要求中存在保險電阻的提法，這樣看來用電阻方式替代保險絲的做法是符合安規要求的，只是保險電阻的選用存在一定要求，這里先不討論如何選取合適的電阻，有興趣的朋友請自己查閱相關資料。
既然可以用電阻做保險絲，那電阻的效果如何呢？如果我們用一個10歐的保險電阻，圖一的情況最大電流就會降低許多，220V輸入電壓下，最大電流肯定小于22A。這個最大電流還不是最關鍵的，因為22A的電流也還是非常大，不過實際中是達不到這么大電流的，下面我們用一個例子來進行分析。
一個30瓦的電源使用10歐保險電阻，220V輸入時平均工作電流約為0.14A，短路發生后，電流就會從這個電流附近迅速上升，這個時候因為10歐保險電阻的存在，回路中的能量幾乎都集中到10歐保險電阻上，這個保險電阻會在極短的時間內燒斷，當其燒斷時，我個人認為電流遠達不到22A的極限值，保險電阻應該在電流上升的過程中就已經燒斷。我們計算一下，在22A的電流下，10歐保險電阻的功率可以達到22*22*10=4840瓦，估計離這個功率還遠著的時候保險電阻就已經灰飛煙滅了。
接下來我們做了詳細的驗證測試，測試證明推測是正確的，自從加了保險電阻，無論是生產測試還是實際應用，再也沒有出現電源損壞時動靜大得嚇人一跳的情況。可能有人會有疑問，如果出現客人不接受保險電阻的方式，堅持要用保險絲怎么辦？沒事，我們也遇到這樣的客人，如果客人堅持必須用保險絲，那我們就給他用保險絲和保險電阻串聯的方式，這樣處理還沒有遇到客人不接受的，只是成本增加了一點而已。
既然保險電阻比保險絲好用，那直接用保險電阻不就得了？這個問題我也想過，個人看法是保險電阻只適合小功率的電源，如果是一個220V100W的電源，滿負荷下平均工作電流有0.45A，這樣10歐保險電阻的功耗就會達到2W以上，發熱過于厲害，無法長時間工作，所以不適用。另外常用開關電源在整流橋后面會有一個高壓電解電容，這個電容的存在會讓電源上電時的沖擊電流加大，適用保險電阻需要考慮這電解電容對其的沖擊影響，如果余量不夠會明顯影響保險電阻的使用壽命。
前兩天《電子工程專輯》的Mike Zhang問我有些LED電源不用保險絲的看法，這些做法都是現階段以低價為終極目的的市場現導致的畸形做法，也不能全把責任怪在廠家頭上。現階段，對于大多數國內廠家來說，認證就是一張紙，好多次有客人問我：“能不能做過認證的MINI蘋果充電器？”我回答做不了，再告訴客人以我知道的情況，還沒有人能做得了，可客人不信，因為已經有不少廠家告訴他能做，而且給他看了證書。
正是這種情況，就出現了后面的這種局面：既然你說能做，那我也說可以做，既然你敢省元件，那我就比你更敢省，收錢做貨，有人敢要，我自然敢做，真要出了事，錢已經收了，客戶能把我怎么地？“有問題拿回來我給你修”就是不錯的態度了，既然你要找便宜的，我不做別人也會做，那不如我做算了。
正是這個原因，就有人想到用一條細銅皮來替代保險絲，這樣還不夠，更猛的人連那條細銅線都省了，直接把輸入線連到整流橋管腳上，因為PCB也需要錢，那條細銅皮會占用PCB板面積。
有時候，廠家也并不一定愿意那么做，好多時候是被客人逼的。我經常看到客人要求我們簽有問題按整機賠和承擔客人全部損失的質保協議，我不知道客人是怎么想的？反正我們是認為天底下沒有只賺不賠的買賣，既然自己想從中賺錢，就要承擔自己該承擔的風險，不要總想著把風險轉嫁給上游的供應商。我們會用到不少芯片，對于供應商我們只是要求如果是假貨需要承擔全部責任，別的我們基本上不會做太多要求，在我們看來這些風險應該是我們自己承擔的。(這個話題說遠了，留在后面做專題牢騷吧）
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