快速动作表面贴装(SFF)熔断器采用了多层式设计,将3个熔断
器元件夹在晶阵化玻璃陶瓷各层材料之间。这种结构具有能在更小的
封装尺寸下支持更高电流额定值的优点,并且能够提供更好的灭弧特
性。
什么是多层设计
Raychem的SFF熔断器的多层设计方式将熔断器元件平行叠夹在单个
器件之内。这些熔断器元件内嵌在熔断器内,周围由吸收性材料紧密
包裹。图1对Raychem的SFF熔断器的多层式设计方式与典型的单层
玻璃覆层设计方式进行了比较。
并联的各个熔断器元件提供了与单层型器件非常相似的开路特性,
而且各个元件之间的电阻不平衡度非常小。电阻上的任何差异均会由
流过各个元件的较高或较低的电流来自动补偿。由于这些熔断器元件
在电路是并联的,所以它们的电压降必须相同。因此,电阻较高的熔
断器元件就会承载比较少的电流。这项特性以及各个熔断器元件在结
构体内较为接近的物理距离,能够在各个元件之间保持非常一致的温
度。因此,由于电流不平衡而在各个熔断器元件之间产生的熔断器过
早开路现象是不会发生的。在熔断器开路时,其中一个元件必定会先
于其他元件开路。
这种各个熔断器元件在开路时间上的微小差异对熔断器的熔断效
果没有影响。此外,每个元件周围的晶阵化玻璃陶瓷材料的吸收特性
能够达到如下所述的完全的开路特性。熔断器本体的晶阵化玻璃陶瓷
材料对于熔断器产品的性能有着显著的作用。这种材料能够高效地吸
收熔断器开路时蒸气化的熔丝材料。多层式设计中的每个熔断器元件
均采用晶阵化玻璃陶瓷材料来提供对蒸气化熔丝的较大吸收容量。这
种材料与多层式设计结合起来所带来的好处就是优异的吸收和灭弧特
性。
更高电流额定值
在0402(1005mm)、0603(1608mm)和1206(3216mm)的封
装尺寸中,Raychem的SFF熔断器具有业界当前最高的电流额定值水
平。这都归功于采用了多层式设计。并联叠夹式元件的特性能够实现
在给定的封装尺寸内提供更大的电流承载能力。
增强灭弧特性
多层式设计有利于玻璃陶瓷吸收材料作用于更多的熔断器元件表
面面积。在熔丝开路时,这样就会有更多材料来吸收蒸气化的熔丝材
料,从而可以有效熄灭熔丝电弧现象。
图1对Raychem的SFF熔断器的多层式设计方式与典型的单层玻
璃覆层设计方式进行了比较。玻璃覆层式设计依靠只在熔断器元件单
侧的玻璃覆层来吸收开路时的蒸气化熔断器材料。因此,能够用来吸
收熔丝材料的吸收性材料要少得多。这就产生了较长时间的引弧,并
有可能导致覆层破裂。
图2所示为这两种设计的吸收特性的差异情况。多层式设计表现
了完全的隔离性,熔断器元件扩散于周围的陶瓷基质材料中。在玻璃
覆层式设计中,元件的扩散只在器件的一小部分发生,并仅由发生故
障的正上方的玻璃材料进行吸收。
灭弧性能的差异还可以从熔断器开路时的电气信号特性观察出来。
单层玻璃覆层设计器件的电气噪声的拖尾特性表示,较长时间存在的
引弧现象减缓了故障发生时的电路断开速度。在本例中,引弧现象持
续了约12毫秒,长于熔断器在故障电流下所需要的熔断器开始断路的
时间。多层式设计展示了完全的开路特性,表明其高效的灭弧能力。
电弧包容能力加强
多层式设计的另一项优点是其熔断器元件深藏在熔断器本体内部。
这项优点降低了高能量开路导致熔断器表面破裂、将高能量电弧暴露
于周围环境甚至可能溅射出熔融金属的可能性。图3显示了Raychem
的多层式设计熔断器与玻璃覆层设计熔断器在熔断器熔断后的外表比
较情况。