¿Cómo elegir un fusible? ¿Eslabones fusibles frente a polifusibles?

Question

Me doy cuenta de que es un tema muy amplio, pero necesito saber cómo elegir un fusible para proteger un circuito.

Recientemente, una fuente de alimentación barata de un amigo explotó de forma espectacular (los dos MOSFET primarios explotaron - cortocircuitos muertos.) Decía 400W pero en la placa de circuito impreso ponía 235W (fuentes de alimentación más mentirosas.) A pesar de que 235W son aproximadamente 1A a 230Vac, utilizaba un fusible de cristal de 5A. ¿Por qué tan sobrevalorado? El fusible, sin embargo, se fundió durante esto, por lo que el fusible hizo su trabajo. El fusible del enchufe NO se fundió.

En mi proyecto Super OSD estoy tratando de proteger un circuito que utiliza 455mA como máximo. Estoy utilizando un polifusible de 500mA. ¿Son válidos los mismos consejos para los polifusibles? ¿Necesitaría un polifusible más grande?

Answer 1

Los fusibles son un tema difícil. Un fusible de 5A puede permanecer intacto a 7A pero fundirse a 6A. Todo depende de cómo sea el patrón de la corriente en el tiempo. En los fusibles cilíndricos de vidrio hay tipos rápidos (marcados con una "F", en realidad por la palabra alemana "Flink"), que se funden si se supera la corriente nominal aunque sea por poco tiempo, y hay fusibles de fusión lenta (marcados con una "T", por la palabra alemana "Trage"), que soportan sobretensiones cortas. La mayoría de las fuentes de alimentación utilizan estos últimos, ya que provocan un pico de corriente al encenderse.

Los fusibles autorreparables como el PolyFuse son dispositivos PTC cuya resistencia se eleva a muy valores altos si se calientan por una corriente demasiado alta, pero nunca son una verdadera interrupción. Cuando se enfríen volverán a conducir y el circuito podrá volver a funcionar, siempre que se elimine la causa de la desconexión. Debido a que tiene que reaccionar al calentamiento, un PolyFuse tendrá una cierta resistencia, mucho más que un fusible de vidrio. El tamaño de un PolyFuse no sólo dependerá de su capacidad de corriente, sino que también determinará la rapidez con la que reaccionará. Debe quedar claro que una pieza 0805 reaccionará más rápido que un disco de 20 mm de diámetro.

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Un gráfico mostrará la diferencia entre los fusibles PTC y los de hilo metálico:

Si hay una sobrecorriente, la resistencia aumentará, reduciendo la corriente (1/10 de segundo) rápidamente a 1/10 del valor, después de lo cual la corriente todavía disminuirá, pero mucho más lentamente, y siempre habrá una corriente; no se obtiene una interrupción completa. Esto es para la versión SMT de tamaño pequeño 0603. Una versión radial como el 600R reacciona mucho más lentamente ( 10 segundos para ir a 1/10 de la corriente), por lo que está claro que el PolyFuse no protegerá realmente contra los cortocircuitos: para cuando la corriente se reduzca a un nivel seguro varios componentes pueden estar fritos.

El tipo de fusible que elija debe depender de lo que quiera proteger. Si se trata de una corriente excesiva debida a un defecto de un componente, no querrá un dispositivo autorreparable, sino que querrá que el producto deje de funcionar hasta que se haya reparado. (En esta respuesta Ya expliqué por qué este tipo de fusible no debería ser reemplazable por el usuario). Para un fusible de potencia no se elige un PTC. Por otro lado, si los picos de corriente son normales en tu producto, pero no quieres sobredimensionar tus componentes para soportarlo, un PTC puede ayudar.

Answer 2

Los fusibles suelen tener un valor nominal del doble o más de la corriente máxima de funcionamiento normal. Esto se debe a tres razones. En primer lugar, el fusible está pensado para proteger contra algo catastrófico, normalmente un cortocircuito. Un cortocircuito real consumirá muchas veces la corriente de funcionamiento prevista en la mayoría de los casos. En segundo lugar, se quiere tener cierto margen. No se quiere que el fusible se dispare sólo porque el dispositivo estuvo a la corriente prevista durante un tiempo, y esa corriente fue tal vez un poco alta debido a la tolerancia de las piezas, la tensión de la línea, o lo que sea. En tercer lugar, incluso en las operaciones normales, muchos dispositivos tendrán transitorios temporales de alta corriente. Por ejemplo, un motor necesita mucha corriente para arrancar, una bombilla antigua puede consumir varias veces su corriente nominal durante unos milisegundos antes de alcanzar la temperatura de funcionamiento, y una fuente de alimentación puede tener un transitorio de corriente inicial mientras se carga el condensador de salida.

Algunos fusibles son de "fusión lenta", que están diseñados específicamente para soportar la corriente por encima de su valor nominal durante un tiempo. Esto es para dispositivos en los que los transitorios normales pueden durar más de unos pocos ms o 10s de ms.

En cuanto al polifusible, comprueba la hoja de datos cuidadosamente y mira cuál es la resistencia a la corriente que pretendes. Puede que no te guste la caída de tensión que se produce en un polifusible de 500mA a 455mA. Piensa también de qué quieres protegerte realmente. Si algo en tu dispositivo falla y consume 750mA, ¿realmente necesitas que el fusible se apague? Algo ya se ha roto, así que el fusible no es para proteger el circuito la mayoría de las veces. Normalmente es para evitar que el aparato se incendie y queme la casa de alguien. No sé cuál es tu aparato, pero si el consumo de 750mA no va a calentarlo sustancialmente, entonces probablemente no necesites que el fusible esté tan ajustado. Mi primera reacción es comenzar con un fusible de 1A si esperas 455mA, pero no conozco los detalles de tu dispositivo.

Answer 3

Debería tener tres corrientes en un fusible Poly:

• Retención actual
• Viaje actual
• Máximo actual

La mayoría de los que he visto tienen un espacio mucho más amplio que el que tú permites. Por ejemplo, si tu circuito tira de un máximo de 455mA, entonces tu disparo de corriente debería estar ligeramente por encima de eso, pero tu retención de corriente debería manejar eso.

Mirando un PTC que tiene una corriente de retención de 400 mA, tiene un disparo de 800 mA y una corriente máxima de 40A. Si se diseña demasiado cerca, se disparará durante el uso normal.

Si 455mA es el máximo absoluto que tu circuito puede soportar, pero normalmente funciona a 200mA, entonces un fusible con un disparo alrededor de 500mA probablemente funcionará. Si su funcionamiento normal es más cercano a los 455mA, es posible que deba permitirle manejar más corriente antes de dispararse sin sufrir daños.

Answer 4

La mayoría de los fusibles, especialmente los polifusibles, no deberían ser fiables para proteger los circuitos de otros daños que no sean el incendio, excepto los que son capaces de soportar corrientes muy superiores a las que normalmente manejan. A menudo, en el momento en que un fusible salta, lo que se suponía que estaba conmutando la corriente se habrá destruido, y el fusible será lo último en el circuito que todavía es capaz de interrumpir la corriente. Es mejor que provocar un incendio, pero sigue sin ser bueno.

Si es necesario proteger los circuitos de los daños, suele ser mejor utilizar una combinación de limitación de corriente y de retroceso térmico en los elementos de conmutación primarios. Tenga en cuenta que la limitación de corriente por sí sola sólo suele ser suficiente en aplicaciones de bajo voltaje, y la recuperación térmica por sí sola sólo es suficiente cuando se sabe que hay algo que limita la corriente (he visto chips de controladores de motor que decían estar "protegidos contra la sobrecarga térmica" encenderse como bengalas de carretera lo suficientemente calientes como para fundir los planos de alimentación y de tierra debajo de ellos, cuando se alimentan con una fuente de 20 A y se conectan a un cortocircuito). Además, aunque existan mecanismos de limitación de corriente y de retroceso térmico, debe utilizarse un fusible si un fallo de cortocircuito espontáneo (por ejemplo, por ESD) puede provocar un incendio. Los fusibles no suelen servir para mucho más que para prevenir incendios, pero pueden ser eficaces en esa función.