USB電源適配器電路的保護(hù)解決方案

　　從蘋(píng)果手機(jī)的USB電源適配等為代表的小型化適配器越來(lái)越受人親睞，越來(lái)越多的電路元器件的SMD小型化封裝讓以往常見(jiàn)的電源充電器能夠做到更加的小巧玲瓏，集美觀與便攜于一體。 本文從內(nèi)部電路重要的安規(guī)器件--保險(xiǎn)絲的應(yīng)用角度，說(shuō)明AEM科技推出的創(chuàng)新型SMD 250VAC FUSE--MF2410系列 適應(yīng)潮流，如何布局在這類(lèi)小尺寸AC/DC電源適配器 上的交流應(yīng)用，并如何做到我們倡導(dǎo)的“該斷時(shí)及時(shí)斷，不該斷是不能斷，時(shí)時(shí)保障安全！”的要求呢。

　　作為一款UMF通用模塊型保險(xiǎn)絲，必須讓工程師在設(shè)計(jì)初考慮滿(mǎn)足下述要求。

　　一、結(jié)構(gòu)上最大限度滿(mǎn)足小尺寸電源適配器對(duì)器件的小體積要求

　　以USB power Adapter為例，在這個(gè)層面上，結(jié)構(gòu)限制了內(nèi)部元件的體積，例如硬幣大小的PCB面積也讓SMD元件成了工程師的首選。

　 　圖1 整體設(shè)計(jì)的PCB面積均如硬幣大小，可以讓外觀做到迷你型。

　　作為安規(guī)元件的保險(xiǎn)絲，MF2410通用模塊保險(xiǎn)絲滿(mǎn)足了上面的小體積和SMD工藝的需求。相對(duì)于傳統(tǒng)保險(xiǎn)絲的尺寸，MF的體積小優(yōu)勢(shì)十分明顯。

　　我們來(lái)看看市面上常用的幾種保險(xiǎn)絲尺寸大小比例：

　 　表1 常見(jiàn)保險(xiǎn)絲尺寸比較

　　圖2 可以看出MF 通用模塊保險(xiǎn)絲最大限度滿(mǎn)足對(duì)體積的要求。

　　二、適合回流焊與波峰焊的SMT工藝

　　從生產(chǎn)工藝上講，AEM 的MF保險(xiǎn)絲材料與結(jié)構(gòu)獨(dú)具特點(diǎn)，這種SMT生產(chǎn)工藝不單省卻了不少人工與輔材成本，根據(jù)我們對(duì)采用SMD fuse的客戶(hù)原因調(diào)查，插件的引腳彎折加工導(dǎo)致fuse本體壞也是其中一種原因。

　　其次，由于電源電路插件的元件必不可少，因此生產(chǎn)工廠(chǎng)有采用波峰焊焊接的方式，保險(xiǎn)絲需要承受波峰焊錫高溫，與業(yè)界其它SMD陶瓷保險(xiǎn)絲相比，AEM 的UMF通用模塊式保險(xiǎn)絲以環(huán)氧樹(shù)脂為基體，電鍍通孔的連接方式使熔絲與端頭形成可靠的電連接和機(jī)械連接，不存在端頭焊接受熱脫帽現(xiàn)象，耐高溫的能力突出。

　 　圖3 滿(mǎn)足波峰焊、回流焊或手工焊的焊接工藝

　　三、基于電源電路設(shè)計(jì)的應(yīng)用

　　USB 電源適配器電路屬于AC/DC電源線(xiàn)路，典型的開(kāi)關(guān)電源組成如下：

　 　開(kāi)關(guān)電源電路組成框圖

　　開(kāi)關(guān)電源的主要電路是由輸入電磁干擾濾波器（EMI）、整流濾波電路、功率變換電路、PWM 控制器電路、輸出整流濾波電路組成。輔助電路有輸入過(guò)欠壓保護(hù)電路、輸出過(guò)欠壓保護(hù)電路、輸出過(guò)流保護(hù)電路、輸出短路保護(hù)電路等。

　　1、常見(jiàn)輸入電路對(duì)保險(xiǎn)絲的雷擊測(cè)試考量：

　　1.1、AC 輸入防雷電路工作原理：

　　雷擊測(cè)試時(shí)，由 MOV1、MOV2、MOV3:F1、F2、F3、FDG1 組成的電路進(jìn)行保護(hù)。當(dāng)加在壓敏電阻兩端的電壓超過(guò)其工作電壓時(shí)，其阻值降低，使高壓能量消耗在壓敏電阻上，若電流過(guò)大，F(xiàn)1、F2、F3 會(huì)燒毀保護(hù)后級(jí)電路。當(dāng)然在實(shí)際客戶(hù)應(yīng)用中，基于成本考慮，大部分廠(chǎng)家對(duì)F2、F3只在嚴(yán)酷的環(huán)境中使用。典型電路單元如下：

　　1.2我們來(lái)計(jì)算差模雷擊對(duì)保險(xiǎn)絲的要求：

　　》電路若有阻抗（如MLV），Peak值估計(jì)大約為理論值的60~70%;例如，典型的雷擊電流波形和參數(shù)如下：

　　根據(jù)IEC最新標(biāo)準(zhǔn)要求四個(gè)相位角度測(cè)試至少10次，計(jì)算：

　　對(duì)于差模500v, I?T= 0.5*（250A*70%）^2*30us=0.416 A?S.

　　由此估算：差模500V,需要保險(xiǎn)絲的I?t至少0.46 A?S以上，MF2410系列1A 保險(xiǎn)絲在在該時(shí)間段I?t為0.6A?S,滿(mǎn)足500V雷擊要求。

　　對(duì)于差模1000v, I?T= 0.5*（500A*70%）^2*30us=1.83 A?S.

　　由此估算：差模1000V,要求2以上，MF2410 2A 保險(xiǎn)絲在該時(shí)間段I?t為3 A?S,因此可以滿(mǎn)足該級(jí)別雷擊的需求。

　　根據(jù)歐規(guī)EN55024 和國(guó)標(biāo)GB17618標(biāo)準(zhǔn)，通信類(lèi)消費(fèi)電子產(chǎn)品電源（charge、Adapter…）以雷擊差模1000V,共模2000V為標(biāo)準(zhǔn)。因此，基于2410尺寸的MF 2A保險(xiǎn)絲滿(mǎn)足差模1KV的雷擊要求。