引言：保險絲，這個看似微不足道的小部件，其實是電路安全的第一道防線。它能在電流異常升高時及時斷路，預防進一步的電路損害或火災發生。對于每一個設計師和電子愛好者來說，了解如何正確選擇和使用保險絲是基本功。本文將帶您深入了解保險絲的工作原理、種類以及選型技巧。
一、保險絲的工作原理保險絲由一段易熔的導線構成，當通過的電流超過導線的負荷能力時，導線會因為熔斷而切斷電路，起到過電流保護的作用。
二、常見的保險絲類型市面上保險絲的類型繁多，主要包括：
玻璃管保險絲：常見的保護類型，易于觀察熔斷情況。
陶瓷管保險絲：提供更好的機械強度和熔斷特性。
熱敏保險絲：在溫度升高時斷開電路，提供熱保護。
面包板保險絲：用于汽車和大型機械的大電流保護。
PTC自恢復保險絲：超過特定溫度或電流時阻值急升，實現保護后能自動恢復。
三、保險絲的關鍵參數選擇保險絲時，需關注以下重要參數：
額定電流：保險絲能夠承受的最大電流。
額定電壓：保險絲設計用于的電壓等級。
斷流能力：保險絲能夠安全斷開的最大電流。
響應時間：保險絲反應熔斷的速度。
四、如何選擇保險絲正確選型通常包括：
分析電路的正常工作電流和可能的故障電流。
根據應用選擇合適的類型和材料。
確定合適的額定電流值，一般選擇最大工作電流的1.25至1.5倍。
考慮尺寸和安裝方式以適應PCB板或其他用途。
五、保險絲的應用實例從家用電器到工業設備，保險絲始終扮演著重要角色：
家用電器：如空調、微波爐等，防止電路短路造成火災。
辦公設備：如電腦、打印機等，預防設備內部過載損壞。
電源適配器：內置保險絲以避免過電流危害。
汽車電路：保護車輛免受電氣故障的損害。
結語：作為電子電路設計中的小英雄，保險絲在保護設備和使用者安全方面發揮著不可替代的作用。理解如何根據電路需求挑選合適的保險絲不僅能避免成本的浪費，更能在關鍵時刻護航電路安全。希望本文幫助您掌握選擇和應用保險絲的知識，讓您的電路設計更加完善和安全。
#保險絲# #電路# #家用電器##電源適配器##汽車電#
為整機的供電來源，PC電源的重要性不言而喻，想要整機穩定運行，一款輸出穩定的PC電源是必不可少的。然而作為主機中里唯一與市電直接連接的硬件，PC電源需要在各種輸入環境都保持相對一致的輸出，因此其承擔的壓力可能比我們想象的還要大，因此為了保證自身與其他硬件的供電安全，PC電源是采取了各種各樣的保護措施。今天我們就來看看，這些保護措施都有什么？
一個PC電源里使用了多少種供電保護措施？
輸入保護
作為PC供電安全第一道關卡，PC電源從輸入到輸出都具備著各式保護措施，大體上可以分為輸入保護和輸出保護兩類，其中輸入保護的作用就是當外界交流輸入出現異常的時候，PC電源可以及時切斷輸入，以最小的代價來保障電源以及其他硬件的安全。
輸入異常可以總結為“超出正常工作所需的電壓或電流”，比較常見的現象就是短路、浪涌電流和浪涌電壓。引發短路的原因很多，例如意外進水和灰塵累積等等。而應對短路的保護器件首先當然是電源的保險管了，由于電源內部短路時，輸入電流會變得極大，遠超保險管可以承受的電流，因此保險管會在很短的時間內熔斷，從而斷開PC電源的供電輸入。
電源的輸入保護通常布置在一級與二級EMI電路中（電源為安鈦克HCG850 Extreme）
一般來說PC電源的保險管都是一次性的，燒斷之后必須進行拆機更換才能重新投入使用。這種設計其實是非常合理的，因為PC電源的保險管會熔斷，通常是因為PC電源內部的短路而非外部因素，這種情況下單純換一個保險管就繼續使用的話，可能會造成更大的危險，因此返廠檢修才是最好的方案。
而對付浪涌電流和浪涌電壓的產生就比較復雜了，可能是因為雷擊引發的，但更多的可能性會是開機瞬間產生的強脈沖引發的。浪涌可以在一瞬間燒壞電路，致使電源無法正常工作，因此想要保護電源不在浪涌中損壞，那就必須要有抑制浪涌的電路。
綠色的圓形器件就是NTC，旁邊是其配套的繼電器（電源為安鈦克HCG850 Extreme）
目前可以抑制浪涌的器件主要是NTC與MOV，NTC（Negative Temperature Coefficient）是會隨著自身溫度上升而逐漸降低電阻的負溫度系數熱敏電阻。當PC電源進入工作狀態的瞬間，其輸入電路中會產生比正常工作所需電流高出許多倍的浪涌電流，而此時串聯在電路中的NTC處于冷卻狀態，自身阻值最高，因此其可以抑制電路中過大的電流，從而保護其電源的后續電路及負載。
而隨著電源的正常工作，NTC的溫度也會不斷提升，自身阻值逐漸降低，不再影響電流的通過。而在關機之后，NTC會恢復至冷卻狀態，再度以高阻態來確保電源在下一次開機中不會被浪涌電流破壞。
不過由于NTC的冷卻需要一段時間，如果在關機后短時間里再度開機，NTC很可能會失去抑制浪涌電流的能力。因此現在不少PC電源都會在NTC旁邊并連一個繼電器，在電源進入正常工作狀態后短路NTC，被短路的NTC將不再有電流經過，自身溫度就會下降，重新回到高阻態。同時這樣的設計也有利于提升電源的轉換效率，畢竟這相當于電路中減少了一個電阻（低阻態的NTC也還是電阻，同樣會消耗能量）。
MOV亞敏電阻與保險管（電源為安鈦克HCG850 Extreme）
MOV則是Metal Oxide Varistor，也就是金屬氧化物壓敏電阻，是壓敏電阻里比較常見的一種。壓敏電阻主要用來對付浪涌電壓，一般來說會與被保護器件或裝置并聯使用，最大特點是其兩端電壓低于額定值時，其內部電阻會比較大，而當兩端電壓超過額定值后，其阻值會迅速變小，這樣就使得流過它的電流激增。因此當壓敏電阻的兩極間出現浪涌電壓的時候，壓敏電阻就可以將電壓鉗位到一個相對固定的電壓值，從而實現對后級電路的保護。
而除了NTC與MOV外，部分高端電源為了進一步抑制浪涌電流和浪涌電壓，還會用上TVS（(Transient Voltage Suppressor，瞬態抑制二極管）和氣體放電管，當浪涌到來之時，TVS首先啟動將浪涌電壓控制在一定水平內，然后NTC和MOV會再進行第二次的控制，進一步抑制浪涌電流和浪涌電壓，隨后激活氣體放電管，盡可能地消除浪涌。當然這個是比較理想的狀態，目前TVS與氣體放電管基本上是高端電源的專屬，只有NTC和MOV才稱得上是PC電源的標配。
輸出保護
除了輸入保護之外，PC電源在輸出上也有相應的保護措施。如果說輸入保護的對象更多地是電源自身，那么電源輸出保護更多地就是出于對整機安全的考慮了。目前PC電源的輸出保護主要有SCP、OCP、OVP、OTP四種，這四種也是英特爾電源設計規范中要求必須具備的電源輸出保護措施。而部分高端電源則會進一步配置OPP和UVP等進階保護措施，確保電源在各種異常狀態下都能及時關斷輸出。
SCP短路保護（Short Circuit Protection）
顧名思義，SCP短路保護就是在負載短路的情況下，電源主動切斷輸出，以保障負載不被損壞的措施。按照英特爾的電源設計規范，PC電源的每一路輸出都必須具備短路保護功能，而且在SCP短路保護實施的情況下，電源要能做到關斷并鎖死出現短路的線路，只有徹底斷電，并排除負載的短路后電源才會恢復正常工作。
SCP短路保護的判斷機制是被檢測線路的兩端阻抗小于0.1Ω，需要注意的是電源輸出的短路保護并不一定會激活電源輸入的短路保護，更多時候只是電源自己關斷輸出。只有非常極端的情況，會導致電源的輸入與輸出的短路保護都被同時激活。
OCP過流保護（Over Current Protection）
OCP過流保護與SCP短路保護是經常被弄混淆的一對，但是兩者的用途卻完全不同。SCP短路保護是以被測線路的兩端阻抗為判斷標準，而OCP則是以被測線路的電流為判斷標準，響應時間比起SCP也會要更長，當線路的輸出的電流大于指定值后，電源就會關斷該線路的輸出，以保證負載與電源自身的安全。
OVP過壓保護（Over Voltage Protection）
OVP過壓保護則與OCP過流保護類似，是線路輸出電壓超過標準之后及時關斷輸出的一種保護措施。由于過高的電壓可能會擊穿負載設備的芯片，因此過電壓保護的響應都是非常迅速的，同時它也是PC電源必備的保護措施。
目前英特爾的電源設計規范對過電壓保護的設定值是有給出推薦的，以+12V為例，其OVP過電壓保護的激發點最低是13.4V，最高是15.6V，通常點是在15V，具體數值可由廠商根據產品自行制定。
OTP過溫保護（Over Temperature Protection）
OTP過溫保護則與電源的工作溫度有關，一般來說是依靠電源內部的各種溫度探頭來進行控制的。當電源內部溫度或者指定電路的溫度超過標準后，電源會限制甚至是關斷相應的輸出，以確保自身與負載的安全。一般來說過溫保護的激活都是因為散熱風扇失效或者電源輸出過載導致的，更多時候會是后者，因此OTP過溫保護被激活前，往往會有其它保護措施已經被激活了。
+12V同步整流的散熱片上有溫控探頭（電源為先馬金牌550W）
OPP過功率保護（Over Power Protection）
與上述四種保護措施相比，OPP過功率保護并不是電源設計規范中要求的必選項目，但現在越來越多的電源廠商都用它來作為OCP過流保護和OVP過電壓保護的補充。OPP過功率保護是指電源輸出功率至超過指定值或者過載超過指定時間后關斷輸出的措施。在部分應用環境中，電源過載未必會激活OVP或OCP，但過載確實會讓電源處于不利的工作狀態，長期過載也很容易引發元器件的故障。因此OPP過功率保護的存在價值就是確保電源不會嚴重過載或者長時間過載，其與OCP與OVP的關系是補充而不是替代。
UVP欠壓保護（Under Voltage Protection）
UVP欠壓保護同樣是電源保護措施中的可選項目而不是必選項目，一般來說常見于高端電源，一般來說它會在線路輸出電壓低于規定值執行關斷，以保證自身安全的措施。由于大部分時刻輸出線路欠壓都是因為過電流或者短路等問題引起的，相比于UVP欠壓保護，SCP短路保護和OCP過流保護的響應會更加及時，因此UVP大部分時候都不是PC電源的標配，只有部分高端產品會作為附加功能而加入。
保持時間
最后我們來講一講保持時間， 什么是PC電源的保持時間？從字面意思上來說那就是PC電源失去交流市電輸入后，依然能維持正常輸出的時間，按照目前PC電源的設計規范，一款合格的PC電源是要做到“輸入斷開后至少在一個交流周期內保持正常輸出”的，這個時間一般來說非常短暫，通常只有幾十毫秒甚至十幾毫秒。
上圖是海韻Prime 600 Titanium Fanless電源+12V輸出的保持時間測試結果，圖中正弦波代表的是交流輸入，可以看到在交流輸出斷開后，代表+12V輸出波形的直線依然維持了一段時間才下降為0，此時+12V輸出終止。而交流輸入終止與+12V輸出終止之間的時間差，就是 海韻Prime 600 Titanium Fanless電源的+12V輸出保持時間。
那為什么PC電源的保持時間也算是一種保護措施呢？實際上在日常使用中，我們碰見最多的供電問題，其實是外界供電突然斷開。突然斷電帶來的后果可大可小，比較嚴重的是數據丟失或者硬件損壞，因此PC內部的各個硬件本身都有各自的斷電保護措施，而電源的保持時間則是用來確保這些斷電保護措施可以有效執行的。
總結：一個優秀的電源通常具備多種保護措施
以上就是PC電源常見的保護措施，一般來說當PC電源出現異常的時候，都會是多個保護措施同時工作，而不僅僅是一個保護措施生效，例如說輸出功率超標的時候，電源可能會在激活OPP過功率保護的同時，OVP過電壓、OCP過電流甚至是OTP過溫保護等都會被激活，以確保電源能夠及時關斷，保證自身與負載設備的安全。
曾經有電源廠商的朋友跟我坦言，這些保護措施去掉之后，電源的性能表現說不定會更好，畢竟在理想的狀態下，元件越少帶來的干擾就越少，越有利于提升電源的轉換效率，降低輸出紋波，提升輸出電壓的穩定度。然而理想畢竟是理想，這樣的環境在現實生活中是不存在的，沒有這些保護電路，市電輸入哪怕是波動一下，都有可能會導致電源甚至是其他硬件的損壞，因此電源的各種保護電路和保護措施都是必不可少的。
當然我們衷心希望大家的PC電源沒有機會用上這些保護措施，畢竟穩定運行對于電源以及PC的其他硬件來說，就是最好的保護措施。但萬一，我說的是萬一，你的PC遭遇到異常狀況，那么電源里面的這些保護措施，是可以幫你把損失降低最低的。
2019年的IFA展會上，華碩發布了ProArt StudioBook One筆記本電腦，這也是首款配備了NVIDIA業界領先的Quadro RTX 6000 圖形處理器的筆記本電腦。
在充電器方面，這款產品配備了一款輸出功率高達300W的高密度電源適配器，支持固定48V電壓輸出，最大電流可達6.25A。電源由偉創力代工，據了解，這款產品電源內部還應用了納微半導體GaNFast功率芯片，提高效率和縮小體積。
目前，充電頭網已經拿到了這款300W電源適配器，下面就為大家揭秘其內部結構、做工和用料。
一、英偉達300W電源適配器外觀
外觀方面，這款300W電源適配器為純白色外殼，主體機身為扁平方正造型，兩段式結構，棱角分明；輸出端自帶一條固定輸出線纜，輸入采用的是梅花三角接口。
得益于內部應用了氮化鎵功率器件，并且采用了高性能的電源架構以及緊湊布局，這款電源的體積相對于300W的功率而言，做得非常小巧，僅相當于常規300W電源體積的一半左右。
輸入端的梅花三插插孔特寫。
輸出端的延長線與機身連接處采用了加固處理，增加抗彎折性能。
在輸出端面，印有NVIDIA英偉達的字樣。
來看一下產品參數。型號：NVD-A-0300ADU00；制造商為：偉創力電源（東莞）有限公司；輸入支持100-240V~ 4A-2.5A，50/60Hz（中國區域：200-240V~ 2.5A 50/60Hz）；輸出：48V 6.25A，總功率300W。
尺寸方面，長度約為91.9mm。
寬度約為91.8mm。
厚度約為27.8mm。通過計算，這款電源的功率密度達到了1.2W/cm3，這在筆記本電腦原裝電源適配器中十分罕見。
與iPhone 12 Pro Max對比，二者寬度相當。
輸出端子外形看起來與USB-C接口類似，實際上是一種特殊的端口。
充電接口特寫，內部有三個插孔。
自帶充電線纜的長度約為1.8米。
整個電源的凈重約為538g。
二、英偉達300W電源適配器拆解
使用切割機將整個電源的外殼切開，取出內部電源模塊。電源模塊外圍包裹了一層石墨散熱層，并與外殼之間還設有大面積的鋁板散熱片。
兩塊散熱鋁板將電源模塊覆蓋，輸出端面還增加了純銅散熱片。
與常見的電源配件不同的是，這套電源方案的輸入線纜與輸出線纜在均設在同一個角落，中間設有絕緣隔離板，輸入端是三根線芯，輸出端則有六根線芯。
輸出端線束上還套有一個磁環。
整個電源模塊外形也很方正，外部覆蓋了石墨散熱層。
電源模塊長度約為84.5mm。
寬度同樣為84.5mm。
厚度約為20.6mm。
將包裹在電源模塊外圍的散熱層拆下。可見石墨散熱層并不是直接覆蓋在電源模塊上，而是貼在絕緣麥拉片外側，由絕緣板對電源模塊實現全面包裹。
電源模塊正面非常密集的布局了電容、電感、變壓器等元器件，并在各個元器件的間隙注滿了白色硅膠，起到固定和導熱的作用。
電源模塊的背面是貼片元器件，并貼有一塊導熱墊，增強導熱效果。
清除覆蓋在正面的硅膠，基本可見到各個器件的規格。同時，整個電源板的正面還使用了多塊小PCB板的設計，增加空間利用率。
PCB板背面主要是控制電路。經過充電頭網的觀察分析發現，這套電源方案采用的是PFC+LLC的高性能電源架構。
先來看輸入端，設有延時保險絲、兩級共模電感、安規X電容等器件。同時還有兩塊小PCB板，均配有散熱片。
延時保險絲規格為250V 6.3A。
共模電感特寫。
另外一顆共模電感。
安規X2電容。
PCB板背面設有一顆X電容放電芯片，恩智浦TEA1708T，自動實現X電容放電，并具有低功率損耗。
在共模電感后面設有一塊小PCB板。
拆下PCB板，電路板為主動整流橋A板，上面是兩顆英飛凌的MOS管，型號IPT60R022S7，NMOS，TOLL封裝，耐壓600V，導阻22mΩ，CoolMOS S7系列。
小PCB板另一面設有一顆芯片和兩顆MOS。
這顆芯片來自MPS，型號MP6924。這是一顆雙路同步整流控制器，用于控制主動整流。
另外兩顆MOS管同樣來自英飛凌，型號為IPN60R600P7S，NMOS，耐壓650V，導阻為600mΩ，SOT223封裝。
這里還有一塊小PCB板，是主動整流橋B板。
拆下這塊PCB板，上面一個面是英飛凌的MOS管和一顆英飛凌的驅動器。
另外一面同樣是一顆英飛凌的MOS和一顆英飛凌的驅動器。
兩顆英飛凌的驅動器同型號，均為1EDI60I12AF，單通道隔離驅動器，隔離電壓1200V，支持10A峰值驅動電流輸出。
另一顆英飛凌控制器特寫。
兩顆MOS管也同型號，均為英飛凌IPT60R022S7。
左側角落設有兩顆薄膜電容和一個電感，用于濾波。右側是交錯PFC升壓電感。
濾波電感特寫。
兩顆薄膜濾波電容特寫。
拆下兩顆薄膜電容和電感組件后，可在主PCB板上看到一顆來自DIODES的整流橋，用于初級輔助供電。
PFC升壓電感特寫，內部實際為兩顆電感加檢測線圈的組合。
PFC升壓電感背面就是PFC升壓控制器，來自安森美的NCP1632，該芯片集成了雙MOSFET驅動器，用于兩相交錯式PFC應用。
PFC控制器旁邊的兩顆碳化硅二極管型號相同，均為瑞能NXPSC04650D，TO252封裝，耐壓650V，額定電流4A。
PFC控制器和兩顆升壓MOS管之間設有一顆二極管，用于啟動時的保護。
LLC控制器采用安森美的NCP13992，這是一款用于半橋諧振轉換器的高性能電流模式控制器。此控制器內置600V門極驅動器，簡化布局，減少了外部部件數量。在需要PFC前級的應用中，NCP13992可輸出驅動信號控制PFC控制器。
橫跨在PCB板初級和次級之間的光耦，用于輸出電壓反饋。
美信 MAX31826單線數字溫度傳感器，用于檢測電源溫度并通過電源線中信號線送至電腦，根據電源溫度控制功率，防止電源過熱。
貼片Y電容。
電源模塊居中是一顆來自豐賓的電解電容，橫向放置，節省空間，規格420V 150μF。
充電頭網了解到，豐賓電容還被華為、綠聯、ANKER、小米、vivo、惠普等知名品牌的百余款快充產品采用。
在大電容和變壓器之間還設有兩顆小電容，用于主控芯片供電；其中一顆為豐賓35V 220μF。
另外一顆為豐賓35V 47μF。
側面是一塊集成功率器件的PCB板，外側焊有金屬散熱塊。
拆下小PCB板，內側是四顆氮化鎵功率器件，兩顆用于PFC升壓，兩顆用于LLC半橋。
PCB板外側三塊金屬散熱塊。
交錯式PFC升壓電路采用納微半導體GaNFast功率芯片，型號NV6127，采用QFN6*8mm封裝，散熱性能升級，125mΩ導阻，內置驅動器支持10-30V供電。最高支持2MHz開關頻率。
LLC級兩顆氮化鎵同樣為納微NV6127功率芯片。
充電頭網拆解了解到，采用納微NV6127氮化鎵芯片的產品還有聯想90W閃充雙口氮化鎵充電器、倍思120W氮化鎵+碳化硅PD快充充電器等。此外，納微GaNFast功率芯片此前已被OPPO 50Ｗ餅干氮化鎵快充、RAVPOWER 65W 1A1C氮化鎵快充、小米65W氮化鎵充電器、SlimQ 65W氮化鎵快充、Anker PowerCore Fusion PD超極充、RAVPower 45W GaN PD充電器、倍思65W氮化鎵充電器等產品采用，獲得市場高度認可。
納微NV6127功率芯片詳細規格資料。
LLC諧振電感特寫，采用利茲線繞制。
LLC變壓器特寫。
在主變壓器旁邊設有一塊小PCB板，外側貼有一大塊散熱金屬塊。
拆下這塊PCB板，該PCB板為次級同步整流模塊。
PCB板上設有兩顆同步整流芯片以及兩顆同步整流MOS管。
同步整流器為安森美NCP43080D，支持CCM、DCM、準諧振反激，正激和LLC應用。
另外一側也是同樣的電路。
同步整流MOS管采用的是英飛凌BSC093N15NS5，NMOS，150V耐壓，9.3mΩ導阻。
另外一顆同步整流MOS管同型號。
同步整流輸出濾波采用了兩顆電解電容。其中一顆為CapXon豐賓的電解電容，規格為63V 390μF。
另外一顆電解電容來自KoShin東佳電子，規格為63V 220μF。
充電頭網拆解總結
英偉達300W電源適配器基于PFC+LLC電源架構開發，不過在PFC升壓部分采用了全新的方案。整流橋采用英飛凌MOS管配合驅動器，由MPS MP6924控制進行主動橋式整流，代替傳統的整流橋降低損耗，提高效率。
安森美NCP1632進行兩相交錯式PFC升壓，兩路PFC開關管選用納微氮化鎵功率芯片，并使用兩顆瑞能碳化硅二極管整流。大功率應用中使用兩相的PFC可大幅減小峰值電流，減小元器件體積。
LLC控制器為安森美NCP13992，開關管同為納微NV6127。同步整流控制器采用兩路獨立的NCP43080驅動英飛凌MOS管。并且內置美信MAX31826用于電源內部溫度檢測并上傳報告至電腦，電腦根據電源報告的溫度動態調節輸入功率。
電源內部采用多塊小板焊接，充分利用PCB面積，內部元件緊湊，堪稱極致高功率密度電源設計典范。