开关模式电源(SMPS)继续在许多应用中取代线性调节器类型。随着对更高效电子产品的需求加快，以及由于其尺寸、重量和节能优势，SMPS被广泛应用于液晶电视显示器、PC/笔记本显示器、便携式电子充电器、打印机、DVD刻录机，甚至汽车电子和工业。
然而，由于这些新的SMPS缺乏线性调节器设计的固有电阻，因此对适当的电路保护的需求日益增长。工程院校一般不强调电路保护装置的选择和应用。因此，很多SMPS往往缺乏足够的保护。
无论它们是外部或内部，正向或反激转换单元，连续或不连续，每种SMPS都受监管要求的约束。例如，电信安装的电源可能需要符合Telcordia或国际电联的要求，这取决于目标地区和应用。在消费领域，IEC、UL和CSA标准在设备层面进行管理，还需要进行一系列其他安全测试。还有IEC、UL和CSA标准，专门适用于电路保护组件。
熔断器是SMPS过流保护的理想选择，因为它的安全性、可靠性、低电阻、体积小和成本效益。就像SMPS有系统级的需求一样，组件级也有安全性和性能的监管需求。例如，IEC-60127给出了具体的尺寸要求，并指定了一系列保险丝测试。
电路参数概述
图1图示交直流SMPS的交流市电输入保险丝的位置，例如手机充电器。当射频干扰(RFI)扼流圈或滤波电容等元件在短路模式下失效时，熔断器会主动切断电流。
在交流电源输入的金属氧化物压敏电阻(MOV)抑制与闪电或负载切换相关的瞬态电压。另外，内部直流母线上的瞬态抑制二极管，进一步抑制任何瞬态，为dcdc变换器电路提供更高程度的保护。
图2显示可能在服务器中找到的嵌入式ac-dc SMPS。除了在交流市电输入的熔断器，熔断器在高压直流母线和家政电源上找到就业机会。
为了选择合适的电路保护装置，必须准确地定义应用的关键参数。这些包括电路电压，最大正常工作电流，最大潜在故障电流，最大工作温度，脉冲电流和安装/形式因素。
电路电压是驱动电路的源电压。出于安全考虑，了解保险丝的额定电压必须等于或大于电路电压，这是至关重要的。在直流应用中，保险丝有足够的直流额定电压也是极其重要的。
最大正常工作电流是正常工作时满负荷下的最大均方根电流。最大潜在故障电流是在源电压短路时所期望的最大电流。显然，最高工作温度是指在全负荷、所有屏蔽和盖就绪的情况下，在最高环境温度下，靠近保护装置的电路的预期工作温度。
脉冲电流是由电路中的正常开关事件以及由闪电和负载开关耦合到交流市电所引起的瞬态电流。瞬变的幅度和持续时间以及在设备的使用寿命中预期的瞬变数量都需要仔细考虑。
最后，选择保险丝的安装方法和/或形状因素来发挥作用。选择包括表面安装设备，针孔，猪尾引线，或简单的保险丝和支架。同样重要的是用于安装设备的可用空间量。
熔断器的选择
熔丝选择过程通常从满足三个基本选择标准开始。首先，必须满足哪些标准?对于大多数SMPS产品，答案是各种各样的国际标准，这导致了符合IEC-60127的保险丝。几个系列的保险丝已获得欧洲、亚洲和北美安全机构IEC-60127的批准。
第二，最大工作源电压是多少?对于面向国际市场的SMPS来说，交流市电输入保护最常见的答案是250v ac。第三，需要什么样的安装/形式因素?SMPS最流行的选择是径向或轴向引线直接连接电路板，尽可能小，主要是出于经济和可用空间的考虑。
选择过程的下一步是确定最大潜在故障电流。最好通过分析或测量SMPS输入端与交流市电断开连接的路径阻抗来做到这一点。这个阻抗，当加上估计阻抗的交流市电，使一个人能够计算最大潜在的故障电流。
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让我们假设这促使我们决定使用高中断容量5 × 20毫米的保险丝，在250v交流下中断额定值为1500a。快速熔断器暂时是最受青睐的元件，因为它最经济，提供最接近的保护程度。
一旦我们选择了一个fuse家族，我们需要估计家族内部的当前评级。初步估计将包括计算或直接测量仍将提供所需保护的最高额定值。直接测量可以通过使用皮尔逊电流探头或分流电阻和差分探头，在acmos输入线侧的存储示波器观察实际的电流波形来完成。
为了测量最大的正常工作电流，SMPS应该在满载状态下工作。图3显示台式机SMPS的典型电压和电流水平，就像在示波器上看到的那样。黄色波形(通道1)是通过0.01 o分流器的电压，转换为0.763 aRMS．
由于符合IEC-60127的熔断器在其额定电流下运行，熔断器家族中第二高的额定电流是0.8 A。值得注意的是，使用符合UL/CSA标准的保险丝意味着0.75的系数将适用，因为这些保险丝运行在75%或更低的额定电流，这意味着1-A保险丝将是合适的。
在确定保险丝的安培额定值之前，还需要考虑另外两个因素——脉冲周期承受能力和温度的影响。回到当前波形图3，电流脉冲的幅度为2a，持续时间为2ms，可以近似为2- a × 1-ms的平方脉冲与I2t值为0.004 A2这大约是名义熔点的2%2所选熔断器的T，不构成脉冲承受问题。(请参阅制造商的脉冲周期承受能力信息。)
此外，还要求交流输入在1000-A峰值时能够承受5次8 × 20µs的模拟雷电冲击2t值约为5.6 A2s.这使熔断器选择从0.8 a快速熔断器到3.15 a快速熔断器的标称熔断I2t 7.9 A2s或2-A时间延迟保险丝与名义熔点I2t 722-A时间延迟保险丝更可靠，因为它更接近正常工作电流，并将提供更好的保护，在过载故障的情况下。
有关环境温度对电流额定值的影响的信息，请参阅制造商的温度降级曲线。基于温度的重新评定随设备的特性而变化。根据所选熔断器的类型和电路保护装置附近的实际测量温度，在最大环境温度下，在满负荷、所有屏蔽和盖就绪的情况下，应用适当的额定系数。
测试应用程序
在熔断器的选择上，需要测试来证明这个概念。一种方法是通过应用程序和熔断器监测负载电流，通过皮尔逊电流探头，同时使用差分探头监测熔断器之间的电压。
当负载在最大电流牵引下运行时，监测电流以确保一致的运行，并监测保险丝上的电压降，以确保最小的偏移。测试前和测试后都要检查保险丝的耐冷性，确保测试后保险丝没有打开。
虽然保险丝不能防止故障的发生，但它会迅速运行以防止进一步的损坏。通过这样做，它可以维护应用的安全性，并有助于防止附带的设备损坏。保险丝也将限制对应用程序的损害程度，使其尽可能小的一部分，使维修成本更低。保险丝的正确选择是至关重要的。了解了应用和保险丝，找到一个合适的匹配应该是一个快速和容易的任务。
