ヒューズ性能とアプリケーション温度環境

ヒューズの定義と選択に使用される用語と仕様を示す多くのドキュメントがあります。 これらは、初期設計(プロトタイピング)と修理/交換の両方に役立ちます。 Littelfuseの2つの例を以下に示します。

ここをクリック:FUSEOLOGY Selection Guide
ここをクリック:Fast Fuses Versus Slow: How do You Choose?

このデータの中で温度変化の原因と影響は、通常は安定している回路でもヒューズが予期せぬ動作をするという問題を抱えている人にとって、最も有用なものとなるでしょう。これは、DIYや家の修理プロジェクトに特に当てはまります。 たとえば、ヒューズの一般的な問題は、予想よりもかなり前に動作(オープン)することです。これは厄介なことであり、一部の機器を動作不能にすることさえあります。

これらの問題は、ヒューズエレメント、その融点、およびすべての温度入力源との関係から生じます。日常生活で使用されるほとんどのヒューズ (サーキットブレーカではありません。) にはヒューズエレメントがありますが、電流レベル(アンペア数)に直接反応することはなく、融点に達する可能性のあるすべての結合された熱源に反応します。電流に対する抵抗はヒューズの機能ですが、外部からの影響もヒューズエレメント材料の温度上昇に寄与しています。

試験温度

ヒューズのドキュメントには、試験温度(25°Cなど)が記載されている場合があります。 これは、通電容量が決定されたベースライン温度です。再評価式については製造元のドキュメントを確認するか、業界標準値を使用してください。

UL定格のヒューズの場合、動作電流はヒューズ定格の75%を超えてはなりません。 Littelfuseの例を以下に示します。

FuseReRating

Schurter Electronic Componentsは、パーセンテージ定格とULまたはIEC定格についてのアドバイスを提供しています。

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周囲温度

一部のサイトでは、試験温度を「周囲温度」と表現している場合がありますが、この用語はベースライン試験温度に影響を与える追加の温度入力に適用されます。製造元は、特定のヒューズに対する周囲温度の影響を示すチャートを提供している場合があります。

LittelfuseAmbient

周囲温度は、一般的な室温と直結しないようにしてください。さまざまな理由により、それは温度が近くの空気温度よりも高くなったり低くなったりする可能性がある、ヒューズの局所的な領域に基づいている必要があります。PCBエンク ロージャおよび空気の流れは、 伝導、 放射、 および対流からの熱入力と同様に、 局所的な周囲温度の要因となります。

各アプリケーションでは、これらの追加の熱源がヒューズの性能に影響を与えているかどうかを確認する必要があります。例えば、熱は近くのコイルから放射されたり、PCBエンクロージャの下にある電気器具から上昇することがあります。

はんだ接合部とワイヤ

はんだ接合部には常に若干の電流抵抗があり、はんだ付けの品質によっては、ヒューズエレメントに伝導する重要な熱源となる場合があります。また、ヒューズにつながるトレースまたはワイヤからの熱の蓄積と伝達も考慮してください。これらのサイズが適切でない場合、ヒューズ領域に過剰な熱を伝導している可能性があります。

ヒューズホルダ

ヒューズホルダは、ヒューズに熱を伝導したり、ヒューズ周辺の熱放散を防止したりすることで、局所的な周囲温度を上昇させることがあります。製造元が推奨するヒューズホルダの動作電流を、公称電流に対するパーセンテージで示している場合があります。これは、ヒューズの再評価手順に似ています。例えば60%が推奨されているが実際の動作電流が100%に近い場合、ヒューズホルダが故障するだけでなく、かなりの量の熱がヒューズに伝わっている可能性があります。

絶縁材

不要な物理的絶縁が導入されると、ヒューズ付近の周囲温度も上昇します。 ほとんどの場合、これはコンポーネントとPCBの表面にほこりや汚れがたまっているだけです。 これにより、熱の放散が妨げられ、予期しないヒューズの遮断が発生する可能性があります。

パルス波形

これまでに紹介したヒューズ環境への熱導入の例は、初期設計だけでなく DIY/修理にも役立ちます。パルス波形を含むこの最後の例は、よりプロトタイピングと設計に関連していますが、さまざまなパルス形式で印加されるエネルギーがヒューズの動作にどのように影響するかを理解することが重要です。

ヒューズの融点は、ヒューズエレメントを溶かすのに必要なエネルギー量を示します。 一般的に使用される式は、I ^ 2tおよびA ^ 2 Sec(アンペア二乗秒)です。 基本的に、電流と時間で決定され、パルス波形がすべて同じ値を持つわけではありません。 各ヒューズには、その動作を決定する独自の熱サイクルパターン(特定の期間にわたる熱の放散)もあります。

以下に、Littelfuseがパルス波形、およびパルスと融点の関係について説明している例を示します。

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試験

さまざまな温度でのヒューズの動作に関するレポートとガイドを見ると、ヒューズの選択は正確な計算で決定できると結論付けたくなるかもしれません。しかし、1つのヒューズ製品のバッチ生産内でもばらつきがあります。 前述の熱源のいくつかの測定の不正確さといくつかの環境の予測不可能性と相まって、まだ多くの誤差の余地があります。

そのため、試験は依然として重要です。これは試作品や設計では当然のことですが、元のヒューズの特性がすべてわかっているわけではない修理の場合にも当てはまります。ヒューズの定格と回路動作電流だけでヒューズを選択し、ヒューズの定格値を上げたり下げたりすればすぐに問題が解決すると考えるべきではありません。まず、ヒューズが動作している環境を変更して、それがヒューズの本来の動作に影響を与えるかどうかを確認することを検討してください。設計内のヒューズのサンプルを試験して、製品のばらつきを調べます。

修理や設計用のヒューズを選択するには、メインのDigi-keyのヒューズカテゴリから始めてください。[ここをクリック ヒューズ ] (製品索引 > 回路保護 > ヒューズ)、またはDigi-keyホームページから検索してください。[ここをクリック https://www.digikey.jp/ ]。

詳細については、以下のリンクをご参照ください。

SCHURTER Electronics Components: Guide to Fuse Selection
EATON: Fuse FAQs
OPTIFUSE: Blog
DIGI-KEY: Fuse Tutorial




オリジナル・ソース(英語)