ヒューズに関する関連手順

1. 25 度の通常の動作電流で動作する場合、有害な溶解を避けるために、ヒューズの定格電流は通常 25% 削減する必要があります。ほとんどの従来のヒューズは、より低い溶解温度の材料を使用しています。したがって、このタイプのヒューズは周囲温度の変化に敏感です。たとえば、定格電流が 10A のヒューズは、通常、周囲温度が 25 度で 7.5A を超える電流で動作することは推奨されません。
2. 定格電圧ヒューズの定格電圧は、有効回路電圧以上でなければなりません。一般的な標準定格電圧シリーズは、32V、125V、250V、および 600V です。
3. 抵抗ヒューズの抵抗は回路全体においては重要ではありません。1 アンペア未満のヒューズの抵抗はわずか数オームであるため、低電圧回路でヒューズを使用する場合は、この問題を考慮する必要があります。ほとんどのヒューズは正の温度係数を持つ材料で作られているため、耐寒性と耐熱性が異なります。
4. 周囲温度ヒューズの電流容量は、周囲温度の変化の影響を受ける 25 度の周囲温度条件下でテストされています。周囲温度が高いほど、ヒューズの動作温度が高くなり、寿命が短くなります。逆に、より低い温度で動作させると、ヒューズの寿命が長くなります。
5. ヒューズの定格容量は、遮断容量とも呼ばれます。定格ヒューズ容量は、定格電圧でヒューズが実際に溶断できる最大許容電流です。短絡が発生すると、ヒューズは通常の動作電流よりも大きな複数の瞬間過負荷電流を経験します。安全な操作には、ヒューズが無傷のまま (破裂または破損せずに) であり、短絡がないことが必要です。
知能
インダクタを使用するほとんどの非同期整流ブーストスイッチングコンバータでは、入力と出力の間にDCパスがあります。このパスの存在は、2つの悪影響を引き起こす可能性があります。まず、出力短絡または重度の過負荷時間が数百ミリ秒を超えると、ダイオード（通常はショットキーダイオード）が過熱して損傷します。次に、人為的なシャットダウンなど、何らかの理由でスイッチング発振回路が動作を停止し、負荷端にまだ電圧があり、入力電圧降下よりダイオード1個分だけ低い場合、出力は依然としてエネルギーを消費します。さらに、残留電圧が負荷の定常動作電圧範囲よりも低い場合、回路は不確実な状態になります。
出力電流が比較的小さい（5A未満）アプリケーションの場合、シングルチップの電流モードコントローラとハイエンドの電流サンプリング技術を使用することで、上記の両方の問題を効果的に解決できます。これらの回路では、ダイオードが同期整流スイッチトランジスタに置き換えられているため、内部スイッチトランジスタをオフにすることで入出力パスを切断できます。その結果、負荷端は入力端に対して高抵抗状態になり、これが望ましい結果になります。通常の動作状態では、回路内のハイエンドサンプリング抵抗が負荷電流を定期的にサンプリングし、過電流による壊滅的な結果を回避します。したがって、内部の過熱保護回路は、コンバータに安全動作領域（SAO）を提供します。
MAX668 は、ブースト機能を完成させるスイッチコントローラです。電流フィードバックブーストコントローラ (MAX668) は、ローエンドロジックレベル N チャネル強化 MOSFET を駆動します。この MOSFET は、ローエンド電流サンプリング抵抗を介して接地されます。ハイエンドスイッチはショットキーダイオードで、主に順方向導通電圧降下が低いために選択されています。図 7 に示すように、ブーストコンバータの基本的なトポロジ構造は崩れていません。このアプリケーションでは、MAX668 は 3.3V 電圧を 5V に変換し、負荷電流は 3A に達することができます。
その中で、P チャネル強化 MOSFET-Q1 は、負荷遮断を実現するための重要なコンポーネントです。MAX668 がオフモードの場合、ダイオード D1 は引き続き導通し、MAX810L の電源端子の電圧は 3.3V からダイオード D1 の電圧降下を差し引いた値になります。MAX810L のリセットしきい値レベルは 4.65V であるため、RESET 出力はハイレベルになり、Q1 が強制的にオフになり、負荷が入力電源から切り離されます。MAX668 は、外部フィードバック抵抗ネットワークを介して 5V の出力電圧を設定します。出力電圧が MAX810L のリセットしきい値レベルを超えると、内部の単安定回路が約 240ms の遅延で動作を開始します。その後、MAX810L の出力が低下し、Q1 が導通します。
Q1 導通後、MAX810L は出力電圧を継続的に監視し、出力が過電流かどうかを判断します。過負荷になると出力電圧が低下します。MAX810L のしきい値レベルを下回ると、20 μ s の遅延後に MAX810L の出力がハイからローに変わり、Q1 がオフになり、負荷が切断されます。MAX668 のブースト効果により、MAX810 の電源端子の電圧はしきい値レベルよりも高くなります。240 ms のリセット遅延時間後、MAX810L の出力が再びハイからローに変わり、Q1 がオンになり、負荷に自動的に再接続されます。上記のプロセスは、過剰な負荷が取り除かれるか、MAX668 がオフになって動作が停止しない限り、定期的に繰り返されます。したがって、MAX810L とスイッチ Q1 は一緒にソリッドステートスイッチ (電子ヒューズ) を形成します。
MAX810L（マイクロパワーデバイス）には、アンバランスプッシュプル出力段があります。外部に電流を出力するときは、6kΩの抵抗に相当します。外部から電流を引き出すときは、125Ωの抵抗に相当します。Q1がオンまたはオフになると、MAX810Lの抵抗により、Q1のミラーコンデンサとゲートソースコンデンサの急速な充電と放電が防止され、スイッチの過渡プロセスが遅くなります。Q1の合計等価容量が5000pFであると仮定すると、MAX810が電流を引き出すときの高電流トランジスタのRC回路の時定数（125Ωの抵抗に相当）は約0.6μsです。導通プロセス全体の過渡電圧応答時間は約10RC=6μsです。同じスイッチQ1を完全にオフにするのにかかる時間は、完全導通の時間の約48倍です。
起動時に外部負荷または C2 が大電流を流す必要がある場合、Q1 が急速に導通すると、MAX810 の入力電圧がリセットしきい値電圧よりも低くなり、リセットが発生する可能性があります。したがって、RC ネットワークを追加して、ターンオンプロセスを遅くします。R と C を適切に選択すると、負荷接続プロセスを MAX668 のスイッチサイクル数まで延長できるため、MAX668 の出力電圧は常に MAX810 のリセットしきい値電圧よりも高くなります。R と C によって Q1 の導通時間が長くなり、シャットダウン時間も長くなります。したがって、負荷が過負荷になったときに Q1 をオフにするプロセスを加速するには、抵抗器にショットキーダイオードを並列に接続する必要があります。
強化されたチャネルとより低い導通抵抗を得るために、上記回路ではロジックレベル制御の P チャネル MOSFET を使用する必要があります。Q1 の導通抵抗値が大きく、両端に大きな電圧降下がある場合 (特に低出力電圧アプリケーションの場合、または負荷が電源から遠い場合)、出力は Q1 ドレインからのフィードバック電圧によって調整する必要があります。回路を設計するときは、回路レイアウトを慎重に考慮しながら、寄生パラメータを最小限に抑える必要があります。上記のリモート調整は、MAX810L の出力によって制御される SOT23 パッケージの低電圧アナログスイッチ (MAX4544) を使用して実現できます。
MAX4544 の製品パラメータによると、最小動作電圧は 2.7V です。入力電圧が 3.3V で、ショットキーの順方向電圧降下が 0.3V であるため、ブーストコンバータがオフモードであっても、MAX4544 (および MAX810) は引き続き動作します。この時点で、MAX810 はハイレベルを出力し、MAX4544 の共通端子 COM は、その通常オープン NO (Q1 のソース) に接続されます。MAX668 が有効な場合、MAX4544 の共通端子に接続された抵抗ネットワークは、MAX668 にフィードバック電圧を提供します。MAX4544 の最大導通抵抗は 5V の電圧で 60 Ω に達するため、最小の出力電圧誤差を得るには、フィードバック抵抗の値を大きくする必要があります。 MAX4544 の導通抵抗は動作電圧 3V でわずか 120 Ω であるため、出力電圧が低い場合でもスイッチ MAX4544 によって発生する誤差電圧は非常に小さくなります。
ブーストコンバータがイネーブルになり、その出力電圧が MAX810 のリセットしきい値レベルを超えてリセット遅延が発生すると、MAX810 の出力がハイからローに変化し、Q1 が導通して負荷に接続されます。同時に、MAX810 のローレベル出力は MAX4544 の COM 端と NC 端 (通常閉端) を接続し、フィードバック抵抗が Q1 のソースから Q1 のドレインに切り替わり、コンバータから離れた負荷端から出力電圧を調整できるようになります。
MAX4544 のスイッチングプロセスでは、MAX810 の入力端子も Q1 のソースから Q1 のドレインに切り替わるため、MAX810 を使用して負荷が過負荷になっているかどうかを監視できます。
高電圧保険
高電圧ヒューズは、送電および配電システムの過電流または短絡保護として、オン/オフスイッチの機能も備えたヒューズスイッチとともに、高電圧塔や電柱でよく使用されます。