保险丝，通常称为电流保险丝，是一种用于过流保护的重要器件，其核心功能在于防止电力电子器件因过电流或过热而受到损害。合理地在电路中安装保险丝后，在出现电流异常升高时，当保险丝材料的温度升高到熔点时，保险丝会熔断，从而切断电流供应，避免电路引发燃烧、飞弧及爆炸等危险情况，确保电路的安全可靠运行。在大家的认知中，保险丝的形态可能是我们熟悉的自恢复型PPTC保险丝或熔断型管状保险丝。然而，在许多电路设计中，我们可能还会接触到另外一种形式的保险装置——PCB走线保险丝（PCB Track Fuse）。这种设计作为保险丝的替代方案，虽不算主流，但在某些特定产品中却是一个不错的选择。不幸的是，关于PCB走线熔丝的文献资源稀缺，许多专业论坛中对此的讨论也屈指可数，给相关的设计工程师带来了一定的困扰。为了解决这一问题，本文旨在深入探讨PCB走线熔丝的熔断电流、设计方法、安全可靠性以及应用场景，以帮助读者全面理解和应用这一技术。### 一、PCB走线熔断电流#### 1.1 PCB走线熔断电流的基本概念在PCB设计中，导线通常由铜材料构成，电信号通过铜导线传输。由于电流通过导线时会产生热量，若导线的温度升高到1083℃（铜的熔化温度），则导线将会熔化并切断电路。因此，PCB走线熔断电流指的是导线在熔断前所能承受的最大电流。尽管IPC组织在2009年发布了IPC-2152标准，用以指导PCB走线在长时间工作时的载流能力，但该标准并不适用熔断电流的具体研究。在这方面，Preece和Onderdonk的研究成果受到广泛认可。他们制定的方程能够帮助工程师更好地理解和计算PCB走线的熔断电流。#### 1.2 Preece方程式Preece方程式是由英国电气工程师W.H.Preece在19世纪90年代提出的。该方程描述了带绝缘层的圆形铜芯导线的熔断电流，公式为 `I=kd^2`，其中I为熔断电流，d为导线直径。该理论基础为保险丝设计提供了重要的参考，尽管其推导的细节较少。#### 1.3 Onderdonk方程式在20世纪20年代，I.M.Onderdonk发展了其方程，加强了熔断时间的考量，使其包含了时间变量。这使得工程师能够计算在给定时间内导体的熔断电流。Onderdonk方程为 `I = C log(T)`，和许多实际应用中都能实现非常有用的分析。### 二、PCB走线熔丝设计方法#### 2.1 PCB走线熔丝的设计参数在设计PCB走线熔丝时，需要明确几个关键参数，包括工作电流、额定电流、熔断电流以及熔断时间。工作电流需确保低于额定电流的75%，额定电流则应设计为工作电流的1.33倍，以保证稳定性。此外，在确定熔断电流和熔断时间时，可参考行业标准来作出合理取值。#### 2.2 利用Onderdonk方程进行设计通过利用Onderdonk方程，可以手动计算所需的铜线宽度和厚度以达到设计目标。例如设定环境温度、负载电流、铜厚度等，带入方程后可得出合适的走线宽度。### 三、PCB走线熔丝的安全可靠性与常规的保险丝不同，PCB走线熔丝的认证标准相对宽松。尽管如此，确保其在达到故障电流时能够恰当熔断，以及在熔断时不发生燃烧、飞弧等不安全现象，是设计中必须重视的问题。### 四、PCB走线熔丝的应用场景目前，PCB走线熔丝的应用范围较为有限。它适用于那些不需要维修、更换保险丝的一次性电子产品，如充电器、开关电源等。您应在合适的项目中考虑使用PCB走线熔丝作为电流保护措施。### 小结整体而言，PCB走线熔丝作为一种独特的过流保护解决方案，在某些特定场合展现出相较于传统保险丝的优势。然而，成功采用此方案的关键在于对设计细节的准确把握以及对相关参数的合理计算。
