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在高频开关电源设计制造行业中断路器究竟发挥着什么作用?

电路保护是高频开关电源设计制造行业关注的一个重要问题。虽然简单的保险丝是一种保护设备的经济方式,但如果保险丝熔断,就需要更换。有些应用虽然需要电路保护,但保险丝熔断会对其造成严重妨碍。


以生产组装点主生产线的控制板为例,如果上面的保险丝炸开,就会毫不夸张地出现“生产线停产”的情形。如果使用的保险丝不合适并且控制板损坏,则会出现更长时间的“生产线停产”情形。


使用自复位断路器是使用保险丝和完全没有电路保护之间的完美折衷方案。如果使用保险丝,有可能会在更换时用错保险丝。


而使用断路器则可以确保在断路器复位后获得正确的电路保护。控制板将受到保护,而且断路器跳闸后也很容易复位。


本文将介绍一些不同种类的断路器、用于描述它们的术语以及潜在的应用。

在高频开关电源设计制造行业中断路器究竟发挥着什么作用?

断路器是一种在过载或短路的情况下自动断开电路的器件。它有一个“额定电流”值,这是断路器可在不断开电路的情况下工作的最大电流。


在 Digi-Key 网站上可以搜索到额定电流参数。图 1 的右上部分显示了额定电流在“断路器”页面上的位置。突出显示所需的额定电流并选择左下角红色的“应用筛选条件”按钮,即可保留所有适用选项而筛选掉其他选项。


断路器的另一个重要特征是额定电压。可以使用额定电压高于电路上所存在电压的断路器。如果电路使用的是 120 VAC,可以使用额定电压为 250 VAC 的断路器。


断路器类型


磁断路器


不同种类的断路器更适合不同的特定应用。液压延迟磁断路器适合用于防止短路。它们使用与输入和输出串联的螺线管工作。


当电流进入断路器时,会在螺线管周围产生磁场。随着越来越多电流进入断路器,磁场也变得越来越强。到了某一个时刻,足够的电流导致磁场强度足以压倒内部弹簧并释放断路器上的闩锁,从而使电路断开。


线圈的铁芯位于密封的圆筒内,圆筒中有活塞和放在液压油中的弹簧。液压油的粘度决定了断路器跳闸所需的时间。这对于涌流高的应用非常有用;它可以让大电流立即通过而不会造成误跳闸。磁断路器对温度不敏感,非常适合气候多变的环境。


它们对电压敏感,因此 AC 装置不能代替 DC 装置。

在高频开关电源设计制造行业中断路器究竟发挥着什么作用?

热断路器


热断路器的工作方式与磁断路器略有不同。这种断路器包含某种双金属元件,并有一个触头与其相连。


当电流达到一定值时,双金属片将加热到弯曲点并打开触头,从而切断电路。通常会有一个绝缘体滑入到位,使触头保持打开状态,直到完成手动复位。


此类断路器的一个难点在于它非常依赖于温度。在较高的工作温度下,它能处理的电流较小。在较低温度下的情况恰好相反,断路器在低于 25°C 的温度下工作时,所需电流比公布的跳闸电流要大。此类断路器通常会提供关于环境温度补偿的说明文档。


通常,热断路器跳闸比磁断路器跳闸所需的时间稍长。再看 W57 系列说明文档,其中还有一个“时间与电流跳闸曲线”,以详细的图表显示不同百分比的过载电流的跳闸时间。


热断路器通常比磁断路器小,价格也更便宜。它们对电压不敏感,因此同一装置既可用于 AC 操作也可用于 DC 操作。TE 的 W57-XB7A4A10-15 便是 15 A 热断路器的一个例子。


热磁断路器


热磁断路器是热断路器和磁断路器的混合物。它们既包含电磁铁也包含双金属片。该断路器的热元件可防止低电平过载,而磁特性可在发生电流较高的故障(如短路)时立即跳闸。


固态断路器


固态继电器是一种正在努力取代磁断路器和热断路器的新兴技术。这些断路器以数字微处理器或微控制器和电流传感器来代替热断路器的双金属片和磁断路器的螺线管操作。


它们对波形进行采样并将其转换为数字信号,然后使用微处理器或微控制器进行评估。这些断路器的准确性比磁断路器或热断路器要高得多,但通常也更为昂贵。

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