導讀：在LED照明燈具快速發(fā)展替換傳統(tǒng)照明的形勢下，市場也出現(xiàn)了可調光LED照明的需求。但是在目前絕大多數(shù)的情況下，都是采用可控硅調光技術，由此而導致LED電源輸入電流會產生周期性的持續(xù)的尖峰電流。這對保險絲的選型提出了一個新的問題：面對持續(xù)不斷的尖峰脈沖該如何選擇保險絲。本文從理論上進行分析推理，并結合實際應用中的案例，試著提出一個可供參考的選型思路。
當普通的保險絲選型遇到使用可控硅調光的LED照明電源的保險絲選型時遇到了困難，因為在此情況下，每個市電周期都會產生2個比較高的尖峰電流沖擊保險絲，這個尖峰電流不同于開機脈沖，是一個持續(xù)不斷的沖擊過程。本文試著提出針對此情況的一個可供參考的保險絲選型思路。
1、從保險絲溫升角度選型
1.1 對于簡單持續(xù)尖峰電流，從控制溫升角度看，可控硅調光的應用，保險絲的規(guī)格應該：
理論上連續(xù)的尖峰不能引起保險絲的溫升持續(xù)增加，其中一個充分非必要條件：
如果保險絲符合IEC 60127標準，
如果保險絲符合UL標準，
假設：保險絲（規(guī)格為In）經(jīng)受電流為I寬度為t，周期為T的持續(xù)性電流沖擊。
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如果保險絲通以一定的電流（Ix）可以永久工作，那么此時保險絲的聚熱與散熱一定處于平衡狀態(tài)，此時保險絲的散熱功率為Ix2T。如果尖峰電流產生的能量≤Ix2T，可以認為尖峰電流產生的能量不可能使保險絲的溫升大于Ix時的溫升。對于滿足不同的安規(guī)體系，Ix的數(shù)值有所區(qū)別，IEC體系下可以認為等于In；UL體系下可以認為等于75％In。
圖1 周期性尖峰電流
1.2 一般情況：對于電路中周期性持續(xù)尖峰電流+平穩(wěn)電流的選型
如果電路中不僅有尖峰電流，還存在有效值為Ir的持續(xù)平穩(wěn)電流，那么通過以上分析，簡單推理可得到，保險絲規(guī)格：
圖2
1.3 以上數(shù)值需要再考慮溫度折減
一般LED照明的電源絕大部分都是內置式的，燈具內部的環(huán)境溫度比較高；即使是外置的電源，也是有外殼緊緊包裹，電源在工作時也會產生比較高的溫度。所以以上數(shù)值需要根據(jù)工作環(huán)境溫度和各個不同的保險絲供應商的參數(shù)進行相應的溫度折減。
2、從耐受脈沖角度看，如果要滿足2萬小時的壽命，脈沖折減系數(shù)應該 <1.3%；5萬小時壽命，折減系數(shù)應該 <1%
2.1 在滿足了第1條溫升不超過載流時的條件，那么就可以將各個電流尖峰當做獨立的脈沖沖擊來看待。
2.2 如果要達到2萬小時的壽命，保險絲需要經(jīng)受近100億次的沖擊，而此數(shù)據(jù)很難利用實驗數(shù)據(jù)達到，所以在此根據(jù)已有的信息作趨勢分析。分析步驟如下：
>> 主要保險絲公司(AEM, Bussmann, Littelfuse)的Wire-in-air類型產品的耐受沖擊次數(shù)與折減比率如下表格：
>> 分別將沖擊次數(shù)（times）和折減比率（Ratio）取對數(shù)，并將新數(shù)據(jù)繪成散點圖；呈現(xiàn)很強的線性關系。
取對數(shù)的目的是：原數(shù)據(jù)成指數(shù)關系，數(shù)值差異很大，取對數(shù)可以更方便看出關系。
圖3 耐脈沖次數(shù)與折減比率對數(shù)散點圖
>> 將此數(shù)據(jù)用線性方程擬合，可得到以下關系：
lg(ratio) = -0.092 – 0.111*lg(times)，通過t檢驗，此方程關系非常顯著，如下表。
圖4
表1 Dependent Variable: lgratio
>> 預測100億次（2萬小時+）和1000億次（20萬小時+）的脈沖折減比率期望值分別為：2.6%和2%。但是基于現(xiàn)有數(shù)據(jù)預測是有誤差的，從統(tǒng)計學的角度，有95%的把握分別落在（1.3%, 3.8%）（1%, 3.1%）范圍內。在實際計算中，我們都取下限作為計算標準。
表2 預測結果
2.3 在滿足以上的折減比率，還需要針對工作溫度進行I2t的溫度折減，然后根據(jù)恰當?shù)臄?shù)據(jù)選擇合適的保險絲規(guī)格。
3、考慮開機脈沖
在實際選型中，除了以上2點之外，還需要考慮在普通選型條件下的開機脈沖問題。由于電源一般都會在電源輸入端使用濾波電容，而導致在開機瞬間會產生比較高的尖峰脈沖。一般在選型中認為，保險絲至少要經(jīng)受10萬次的開機脈沖的沖擊，才能保證在正常工作時保險絲不會發(fā)生異常熔斷，也就是說至少要按照22.2%的折減系數(shù)進行折算。當然，由于燈具的開機往往不能保證一定是冷開機，比如說廁所燈就會遇到頻率的開關機，所以在做脈沖折減時，還需要考慮溫度折減的因素。
4、案例分析
以下為實際應用時量測到電源正常工作時的波形：電流尖峰 max 3.6A，寬度約為1.2ms；正常電流約為0.03A，正常工作時溫度可以達到85℃。
圖5 開機脈沖的波形
圖6
