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[技术心得]保险丝应用技术以及小型贴片化的趋势 [复制链接]

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只看楼主 倒序阅读 使用道具 楼主  发表于: 2012-08-29

今天我跟大家交流的是“交流保险丝应用技术以及小型贴片化的趋势”,分为三个部分,第一部分介绍一下相关的技术,第二部分不可避免会谈到产品,第三部分是这个产品跟相关的应用领域的区别。

我们常见的电源分类,AC  to  AC比较多,第二类是AC  to  DC,这是非常有必要保护的,第三类是DC  to  
DC,这类在笔记本、手机、数码产品比较多一点,第四类是DC  to  AC,主要常见的是太阳能逆变器。我们看一下,现在常见的AC  to  
DC的开关电源,我们可以看到这块是整流滤波,这块是变压器,这快是后端的,包括这里有一个检测反馈,比较重要的是有一个保险丝,短路保护用的。这块板子
比较麻烦,不是贴片的,焊这个会比较乱一点。对于安规里面有一个安装要求,我们要安装在火线上,不可接触到,一定要封装在里面。这块详细的解释可以回头看
下面的文字。至于短路保护,安规对保险丝性能要求,及时熔断。我们常见的可能会在外面加一个热缩套管,这会增加成本。我上次拆解了一个,他外面不是用热所
套管,用的是铜管,他在测试过程中一定出现了爆炸的现象,所以用铜管套在外面,防止发生危险。我们如果选的规格过大的话,当出现危险,后端保险丝不出现任
何作用,会把你的板子烧坏。
资料参考自电子元件技术网的元器件知识库( http://www.cntronics.com/public/baike )栏目或是我爱方案网的知识堂( http://www.52solution.com/knowledge )频道以及深圳会展指南网 ( http://www.0755hz.cn/
)!
接下来是关于EMS对于保险丝测试的要求,很多工程师对于EMI非常了解,EMI就是电磁干扰,现在小偷很厉害,你的小车在那里你按一个摇控器,小偷给你
干扰,你的车就没有锁上,然后把你的车偷走。我们工程师最主要的责任就是把电路做得很好,尽自己的水平和能力。EMS是抗干扰度,这列出来的对于产品,这
些影响进去,我的产品能够抗这些干扰的程度和能力,就像每个人的身体体抗感冒的程度是不一样的,这是一个道理。对于保险丝来讲,静电和辐射场可以忽略。
  

快速脉冲群电网会出现不稳定,每一个用户在开关和拉闸的同时会有一个并网的干扰。我们当时处理一个投诉,后来我们查了一下是B组的电网跟A组的电网并的不
一样,会出现问题,这是一个很严重的干扰。这是快速脉冲群的测试方法,会后可以详细看一下。这里谈到的是非常关键的,就是浪涌,就是开关瞬间的反馈或者是
电路元器件出现老化,会有大脉冲出现,这是第一点。第二点是感应,比如雷电,如果没有很好的雷电装备的话,这个电子产品会被打坏。
  

我家里有一个产品,有一个热水器,它是常年接在220V电上的,用手指触摸一下就开了,这是快速热水器,这就有这样的危险,可能会被雷电打击,它会自己开
启,会有这样的现象,比较危险。那这个浪涌的危害我就不用讲。这里讲的是测试方法,对FUSE影响,我们在测试中分差模和共模,产品做完以后必须送到实验
室做测试。
本次电路保护与电磁兼容研讨会 的主办方 中国电子展 (www.aidzz.com)、电子元件技术网(www.cntronics.com)和我爱方案网(www.52solution.com)!  

第二部分给各位介绍一下市面上现有的交流保险丝的不同,第一个是传统的管装的熔断器,这个比较常见,在比较大的电器里面都有这样的保险丝。第二种是卫星熔
断器,LED照明里面也会用这种。全球小型保险丝的总需求,我们可以看到,全球需求280亿颗每年,金额涉及到8亿美元,传统管状比例逐年缩小。这里面涉
及到几个因素,第一个是安装因素,我这里详细谈一下。产品小型化、贴片化,比如你的电容还有电感之类的,可以节省人工成本。第二个是作为玻璃管保险丝有一
些附加的安装成本,这样一来整个贴片的价格竞争优势还是比较明显的。
  

这个数据是整个保险丝市场的占比,大家可以仔细看一席这个,这些数据我们回头都可以仔细看。我们可以看一下表贴熔断器的发展,2003年占39%,2008年40%,2013年预计41%。
原创文章:"http://www.cntronics.com/public/seminar/content/type/article/rid/223/sid/54"
接下来我为大家介绍一下刚才谈到的保险丝的优缺点,传统的管状保险丝的优点是便于更换,这里有一个卡状,这是焊在板上的,保险丝熔断直接去换保险丝,这有
个问题,非专业认识不可进行维修,第二点这个卡和保险丝是有成本的。我们可以看到单件物料价格是比较便宜的,但是加上卡子和保险丝不会便宜到哪里去。第三
点是易脱落、松动,这个不用我多讲,大家在使用过程中都知道,这是纯手工安装的,性能比较离散。产品是可以控制的,但是产品可以控制的前提是需要什么呢?
你可以控制人,去安装保险丝的工人是无法控制的,我今天不舒服,安装出来的东西比较没有保证性。或者昨天的股票跌了,没有心情去安装。在使用这些产品的时
候无法保证它的一致性。

第二大类是传统小黑豆,这个优点是不错的,它的占用面积比较小,分断能力强。但是它的缺点和前面的管状保险丝相似,它虽然体积小,但是有高度,不利于小型
化封装趋势。第二是综合成本较高,在安装的时候也需要人工去插。另外一种是电阻性保险丝,这个保险丝占用空间效,但是需要引线跨接。缺点是价格较高,我们
在市场都看到这类保险丝价格比较高一点,费人工,分断能力弱,阻值比较大。
  

我到这里都还没有提到我们的产品,在市面上可以看到玻璃管和小黑豆,接下来我会往这块去谈,因为我们看到市场上有这种需求,一个是平板电脑和手机,我们在
平常出差或者是带一个笔记本,笔记本太小了看不清楚,年龄大一点可能要戴老花镜,但是电源可以做得小,我相信随着科技的进步,这块市场是必然要往这里发展
的,当然这不是我说了算,要各位朋友来努力。我这里举了一个例子,我帮老婆买了一个小米手机,我是第一批功能机样本,我们拿来一看,可以看到冲电器非常
小,非常方便,真的比我们常见的充电器小很多,我再看其他同事买的量产的小米手机就比较大一点。
  

关于适配器的发展,第一点高频,我们可以实现这块,第二块是压电变压器,第三是采用新型贴片电容器,不是靠某个电子元件产品实现的。我们叫UMF通用模块
熔断体,MF2410是目前世界上体积最小的交流220V的应用,我们来看看其他的UMF产品,看图片也可以看出来是哪一家的产品,它的尺寸比较大,而我
们是2410,这也是另外一个厂家的,这个也比较大。目前市面上看到的贴片交流保险丝,可能只有这样一个选择,但是现在不会了。
  

因为这里面涉及到我们的工艺和制成与他们的是不一样的,我回头讲一下这个陶瓷方法的工艺。我们可以看一下截面图,这块是陶瓷极板,这里是端子,这会有什么
现象呢?它是组件单颗生产,生产效率较低。金属帽的焊接会有再次熔融的现象,熔断特性不一致。我们看溶丝,这块是跟陶瓷并没有接触,但是转到这里你们会发
现跟陶瓷壁会有一个接触,这个接触与否会影响到散热条件如何,当接触陶瓷片的时候散热性就很好,就很难断掉,如果是悬空的,就会在规定的时间内熔断。
  

这是我们AME科技(苏州)推陈出新的产品叫MF2410通用模块式保险丝,是一个极板进行切割。可以看到这里有一个溶丝,它是中空的,并且端头向下弯
折。这个广泛用于SMT制程,减少人工,提升生产效率,这个不会出现端头脱落。这里比较清楚一点,我们各个部分的材料,这个是熔丝,这是一个3D的设计,
这边是端头。这个产品看图片,2410多大呢?跟2粒大米放在一起差不多大小,如果用到小型设备机上去可以减少多少空间?
  

接下来就是谈到我们的产品在具体LED照明上的应用,我们现在做到的是250安培,我们会继续努力向更高的安排值进军,大概是30W以上的照明线路里面,
可以看到MR16/TU10嵌灯,球泡灯。电路是非常简单的,我们在AC端输入,直接串入这个就可以了。根据我们现在的应用来看,会在LED照明上使用到
0.5安,这个是根据灯泡瓦数不一样进行匹配。这里有一个详细的对比,上突是一个LED灯,这是用玻璃管的保险丝,很无奈选择竖立,这块是贴片化产品,这
边有变压器,这是放大图,我们的产品就摆在边上,很少。涉及到LED照明,我不光是尺寸小的优势,而且安装成本只需要贴片机过一边就可以了,不需要任何人
工,也不需要考虑人工的情绪。第三点是考虑散热问题,元器件做得小,需要有更大的空间考虑外面散热片的布局,如果做得很大,外面的散热片空间不够用的话,
就会做得马马虎虎,因为LED的散热是非常重要的,我这个产品可以帮助外边的散热片,我发现上海比苏州的温度高,为什么?高楼效应,楼特别多,空气没办法
循环。
  

在我们的LED照明测试里面,这块谈到的是保险丝的选型问题,第一点会考虑到是否含PFC,我们可以看,我们公司做了很多实验,这些数据都是我们的实验基
础上呈现给大家的,当前面串入不同熔值时,10UF是18安培,22UF,是20.5安培。后面给出一个选型。第一个是含有PFC的,下面的没有。我们可
以看到4.7UF是35.5安培,LED照明里面有这么大的脉冲,这是超乎想象的,瞬间脉冲会冲到这么高。

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