USB電源適配器電路的保護解決方案

　　從蘋(píng)果手機的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(guān)與便攜于一體。 本文從內部電路重要的安規器件--保險絲的應用角度，說(shuō)明AEM科技推出的創(chuàng )新型SMD 250VAC FUSE--MF2410系列 適應潮流，如何布局在這類(lèi)小尺寸AC/DC電源適配器 上的交流應用，并如何做到我們倡導的“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通用模塊型保險絲，必須讓工程師在設計初考慮滿(mǎn)足下述要求。

　　一、結構上最大限度滿(mǎn)足小尺寸電源適配器對器件的小體積要求

　　以USB power Adapter為例，在這個(gè)層面上，結構限制了內部元件的體積，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 整體設計的PCB面積均如硬幣大小，可以讓外觀(guān)做到迷你型。

　　作為安規元件的保險絲，MF2410通用模塊保險絲滿(mǎn)足了上面的小體積和SMD工藝的需求。相對于傳統保險絲的尺寸，MF的體積小優(yōu)勢十分明顯。

　　我們來(lái)看看市面上常用的幾種保險絲尺寸大小比例：

　 　表1 常見(jiàn)保險絲尺寸比較

　　圖2 可以看出MF 通用模塊保險絲最大限度滿(mǎn)足對體積的要求。

　　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保險絲材料與結構獨具特點(diǎn)，這種SMT生產(chǎn)工藝不單省卻了不少人工與輔材成本，根據我們對采用SMD fuse的客戶(hù)原因調查，插件的引腳彎折加工導致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，保險絲需要承受波峰焊錫高溫，與業(yè)界其它SMD陶瓷保險絲相比，AEM 的UMF通用模塊式保險絲以環(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械連接，不存在端頭焊接受熱脫帽現象，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、基于電源電路設計的應用

　　USB 電源適配器電路屬于A(yíng)C/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)欠壓保護電路、輸出過(guò)欠壓保護電路、輸出過(guò)流保護電路、輸出短路保護電路等。

　　1、常見(jiàn)輸入電路對保險絲的雷擊測試考量：

　　1.1、AC 輸入防雷電路工作原理：

　　雷擊測試時(shí)，由 MOV1、MOV2、MOV3:F1、F2、F3、FDG1 組成的電路進(jìn)行保護。當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，F1、F2、F3 會(huì )燒毀保護后級電路。當然在實(shí)際客戶(hù)應用中，基于成本考慮，大部分廠(chǎng)家對F2、F3只在嚴酷的環(huán)境中使用。典型電路單元如下：

　　1.2我們來(lái)計算差模雷擊對保險絲的要求：

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

　　根據IEC最新標準要求四個(gè)相位角度測試至少10次，計算：

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

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

　　對于差模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 保險絲在該時(shí)間段I?t為3 A?S,因此可以滿(mǎn)足該級別雷擊的需求。

　　根據歐規EN55024 和國標GB17618標準，通信類(lèi)消費電子產(chǎn)品電源（charge、Adapter…）以雷擊差模1000V,共模2000V為標準。因此，基于2410尺寸的MF 2A保險絲滿(mǎn)足差模1KV的雷擊要求。