Systemy elektroniczne stają się coraz mniejsze: funkcje są realizowane przez wysoce zintegrowane układy scalone lub mikrokontrolery, a komponenty zewnętrzne oferowane w zminiaturyzowanych wersjach. W rezultacie płytki drukowane nowoczesnych zespołów elektronicznych wymagają znacznie mniej miejsca. W związku z tym, w takich systemach źródła napięcia, odbiorniki, urządzenia peryferyjne i jednostki funkcjonalne muszą być skutecznie chronione przed przeciążeniem, a w krytycznych obwodach należy zainstalować bezpieczniki. Jednak bezpieczniki topikowe 5 x 20 mm² lub bezpieczniki urządzenia (bezpieczniki G), które są w rzeczywistości dość małe, byłyby nadal zbyt duże do takich zastosowań. Z tego powodu opracowano mikrobezpieczniki, które czasami nazywane są także bezpiecznikami subminiaturowymi. Mikrobezpieczniki są stosowane w zasilaczach urządzeń elektroniki domowej i konsumenckiej, a także w profesjonalnych systemach elektronicznych.
-
Jak zbudowane są mikrobezpieczniki i jakie wersje są dostępne?
-
Co należy wziąć pod uwagę przy wyborze i obsłudze mikorbezpieczników?
Mikorbezpieczniki, podobnie jak konwencjonalne bezpieczniki topikowe, zawierają przewód ulegający stopieniu po przekroczeniu prądu znamionowego przez dłuższy czas, co powoduje przerwanie obwodu. W przeciwieństwie do zwykłych bezpieczników, których topliwy materiał jest zainstalowany w szklanej lub ceramicznej rurce , w tutaj jest on umieszczony, w zależności od konstrukcji, np. w cylindrycznych lub prostokątnych obudowach z tworzywa sztucznego, które są połączone promieniowo, osiowo lub są zaprojektowane jako bezpieczniki SMD, tj. jako element do montażu powierzchniowego bez przewodów łączących, który jest przeznaczony do montażu bezpośrednio na płytce drukowanej
Obwody mogą być również chronione za pomocą bezpieczników PTC. Są to rezystory o dodatnim współczynniku temperaturowym. Jeśli prąd przekroczy określoną wartość, element się nagrzewa, a rezystancja wzrasta, co z kolei zmniejsza przepływ prądu. Po schłodzeniu rezystancja powraca do pierwotnej wartości. W przeciwieństwie do bezpieczników topikowych, bezpieczniki PTC nie przerywają jednak całkowicie obwodu.
Właściwości mikrobezpieczników są określone w normie europejskiej IEC 60127 lub DIN EN 60127-1, VDE 0820-1:2015-12. Tak jak inne bezpieczniki do urządzeń są one zaprojektowane na prąd znamionowy, który w przypadku znacznego przekroczenia, np. o około 1,5 raza, powoduje wyłączenie i przerwanie obwodu. Ze względu na małe wymiary, wartości prądów znamionowych bezpieczników miniaturowych wahają się od kilku mA do kilku amperów.
Szybkość reakcji bezpiecznika, tj. sposób wyzwalania, różni się w zależności od typu: podobnie jak w przypadku innych bezpieczników do urządzeń, istnieją wersje bezpieczników miniaturowych z powolnym wyzwalaniem „T”, ze średnim opóźnieniem „M”, z szybkim wyzwalaniem „F” i z superszybkim wyzwalaniem „FF”. Podczas gdy modele o powolnym i średnim opóźnieniu nie zadziałają natychmiast w przypadku krótkotrwałych skoków prądu, np. po włączeniu urządzenia, bezpieczniki o szybkim i superszybkim działaniu uruchamiają się natychmiast. Odpowiednia charakterystyka prądowo-czasowa bezpiecznika jest opisana jako najważniejsza właściwość w karcie katalogowej za pomocą diagramu.
Inną istotną cechą bezpiecznika jest jego zdolność przełączania, wyrażana w amperach przy maksymalnym napięciu. Określa ona, jaki prąd bezpiecznik może bezpiecznie wyłączyć przy maksymalnym dopuszczalnym napięciu znamionowym, nie uszkadzając ani samego bezpiecznika, ani elementów obwodu. Przekroczenie tej wartości może prowadzić do powstania łuku elektrycznego, co z kolei może spowodować przypalenie lub pożar przy otwarciu obudowy. Miniaturowe bezpieczniki, ze względu na mniejsze rozmiary, zazwyczaj mają niższą zdolność przełączania niż ich większe odpowiedniki. Przykładowo, mikrobezpieczniki mogą wytrzymać 50 A przy 250 VAC, podczas gdy większe modele osiągają nawet kilkaset amperów
Chronione części obwodu systemu elektronicznego lub elektrycznego określają prąd znamionowy i sposób wyzwalania instalowanego bezpiecznika. W obszarach, w których podczas włączania występują wyższe prądy niż podczas pracy, np. gdy ładowane są kondensatory o większej pojemności lub uruchamiane są silniki, należy stosować bezpieczniki wolnoprzełączające. W przypadku konieczności ochrony podzespołów mikroelektronicznych, które mogą ulec zniszczeniu w krótkim czasie w przypadku przeciążenia, należy wybrać bezpieczniki szybkie lub superszybkie.
Zdolność wyłączania musi być dobrana w taki sposób, aby prąd, który pojawi się w przypadku zwarcia bezpośrednio za bezpiecznikiem w wyniku napięcia i wewnętrznej rezystancji obwodu zasilającego, nie został przekroczony. Bezpiecznik musi być również przystosowany do maksymalnego napięcia występującego w stanie zwarcia.
Temperatura topnienia metalu w bezpieczniku wymaga określonej mocy elektrycznej, dlatego elementy te mają rezystancję omową. Im niższy prąd znamionowy bezpiecznika, tym wyższa rezystancja omowa. Na przykład dla mikrobezpiecnzika wynosi ona 12,5 Ω przy prądzie 50 mA, co oznacza, że przy prądzie znamionowym występuje spadek napięcia o 0,625 V, który należy wziąć pod uwagę przy projektowaniu zabezpieczanego obwodu.
Mikorbezpieczniki, podobnie jak wszystkie inne typy, stają się bezużyteczne po zadziałaniu i muszą zostać wymienione po usunięciu usterki. Aby to ułatwić, dla niektórych typów bezpieczników dostępne są oprawki, znane również jako „gniazda”, do których można po prostu włożyć mikrobezpiecznik. Inne typy muszą być rozlutowane i ponownie zlutowane.
Uszkodzone bezpieczniki należy wymieniać wyłącznie na modele o takim samym prądzie znamionowym, zdolności wyłączania i przełączania. Jeśli bezpiecznik przepali się ponownie po wymianie, przyczyna usterki nie została wyeliminowana. Nie wolno wkładać bezpiecznika o wyższym prądzie znamionowym ani go pomijać, ponieważ w przypadku usterki może to zagrozić lub zniszczyć źródło napięcia i komponenty w chronionym obwodzie, a nawet spowodować pożar.
Dostępne w sprzedaży mikrobezpieczniki są zgodne z dyrektywą RoHS.