短路保护电路是电子设备抵御异常电流冲击的第一道防线,其设计需在响应速度、可靠性、成本之间寻求平衡。本文系统梳理几种主流技术方案,为不同场景下的选型提供决策依据。
1. 技术原理
利用金属导体的焦耳热效应实现物理熔断。当电流超过额定值时,保险丝内部低熔点金属迅速气化,形成断路。
2. 核心元件
玻璃管保险丝:适用于≤500V交流电路
陶瓷熔断器:耐冲击电流达10kA(如Bussmann ABC系列)
3. 典型应用
消费电子产品电源输入级
低压照明系统后备保护
4. 方案特点
优势局限结构简单(仅2个端子)熔断精度±20%成本<0.1元/件(1A规格)电弧可能引发二次故障UL/IEC认证体系完善更换影响设备可用性
二、自恢复PTC保护方案
1. 工作原理
基于高分子聚合物的结晶态转变:常温时导电粒子形成通路;异常升温导致晶格膨胀,导电网络断裂。
2. 器件参数
动作时间:毫秒级(1A器件在2倍过流时典型值)
维持电流:0.1-10A(如泰科电子RUEF系列)
3. 应用案例
USB充电端口过流保护
锂电池组并联均流保护
4. 失效模式分析
循环老化:500次动作后阻值变化>50%
高温失效:持续125℃环境导致永久性高阻
三、半导体电子断路器
电子保险丝(eFuse)是一种专为热插拔应用设计的保护器件,采用热优化封装并集成传输晶体管。eFuse集多种保护功能于一身,包括过压保护、浪涌电流控制、输出过载保护以及器件过温保护。这一集成设计不仅提升了系统的可靠性,还显著减小了解决方案的尺寸。此外,这些功能可根据不同应用需求轻松定制,通常仅需少量外部元件即可实现。
1. 关键技术指标
响应时间:<10μs(TI TPS2595系列)
导通电阻:2mΩ(Infineon PROFET系列)
2. 设计要点
电流检测:优先选用集成采样电阻的IC方案
热插拔保护:需配置缓启动电路(RC时间常数>1ms)
3. 行业应用
服务器电源模块(PMBus协议控制)
车载电子保险盒(满足ISO 16750标准)