Gli undici fattori cruciali di selezione dei fusibili per la progettazione dei circuiti

Selezionare un fusibile adeguato per un’applicazione è un compito potenzialmente complesso per molti progettisti di circuiti. Analizzare le varie schede tecniche dei produttori, per determinare quale sia il fusibile che soddisfa i requisiti dell’applicazione, può infatti rivelarsi un’operazione piuttosto lunga e difficile.

Da più di un secolo i fusibili sono essenziali per la protezione dei circuiti. I primi erano semplici dispositivi aperti, a cui grazie ad Edison alla fine del 18º secolo fece seguito un involucro di filo sottile in una base di lampada a formare il primo fusibile a spina.

Già prima del 1904 gli Underwriters Laboratories avevano stabilito le specifiche relative a dimensioni e valori per soddisfare gli standard di sicurezza. Nel 1914 comparvero i fusibili rinnovabili e i fusibili per autoveicoli. Negli anni ’20 si cominciarono a produrre fusibili a bassissimo amperaggio per la fiorente industria elettronica. Al giorno d’oggi i fusibili usati nei circuiti elettrici/elettronici sono dispositivi sensibili alla corrente progettati per fungere da apposito anello debole all’interno del circuito. La loro funzione è di proteggere i componenti discreti, o interi circuiti, fondendo in maniera affidabile in condizioni di sovraccarico di corrente.

Quando si seleziona un fusibile, 11 fattori cruciali devono essere considerati:

1. Normale corrente di esercizio: La corrente nominale di un fusibile in genere è ridotta del 25% per un uso a 25ºC, così da evitare scatti inopportuni. Per esempio, di norma un fusibile con corrente nominale di 10A non viene consigliato per un uso a più di 7.5A ad una temperatura ambiente di 25ºC.
2. Tensione dell’applicazione (CA o CC): La tensione nominale del fusibile deve essere uguale, o maggiore, alla tensione disponibile del circuito.
3. Temperatura ambiente: Maggiore è la temperatura ambiente, maggiore sarà la temperatura di esercizio del fusibile e minore la sua vita. Al contrario, una temperatura di esercizio inferiore prolungherà la vita del fusibile. Un fusibile si scalda anche quando la normale corrente di esercizio si avvicina o supera il valore del fusibile selezionato.
4. Condizioni di sovraccarico di corrente: L’intensità di corrente per cui si richiede protezione. Le condizioni di guasto potrebbero essere specificate in termini di corrente oppure in termini sia di corrente sia di tempo massimo a cui il guasto può essere sopportato prima che si verifichino danni. Le curve di intervento dovrebbero essere consultate per cercare di abbinare le caratteristiche del fusibile con le necessità del circuito, sempre tenendo a mente che le curve si basano su dati medi.
5. Corrente massima di guasto: Il potere di interruzione di un fusibile deve corrispondere o superare la corrente massima di guasto del circuito.
6. Impulsi (picchi di corrente, correnti di spunto, correnti di accensione e transitori di circuito): Le condizioni di impulso elettrico possono variare notevolmente da un’applicazione all’altra. Fusibili con strutture diverse potrebbero reagire diversamente ad un dato impulso. Gli impulsi elettrici producono cicli termici ed eventualmente fatica meccanica che potrebbero incidere sulla vita del fusibile. Impulsi iniziali o di accensione sono normali per certe applicazioni e richiedono l’uso di fusibili dotati di una struttura a ritardo termico, che consenta di sopravvivere a normali impulsi di accensione, e che comunque forniscano protezione contro sovraccarichi prolungati. L’impulso di accensione dovrebbe essere definito e poi confrontato con la curva di intervento e il valore I²t per il fusibile.
7. Dimensioni fisiche: Rifarsi alla scheda dati per ottenere informazioni sulla lunghezza, il diametro e l’altezza dei fusibili.
8. Richiesta di approvazioni di agenzie: Rifarsi alla scheda dati per ottenere informazioni sulle approvazioni concesse ad un dispositivo specifico da agenzie quali VDE, TÜV, o SEMKO. Le esigenze militari richiedono una considerazione particolare.
9. Caratteristiche del fusibile: Rifarsi alla scheda dati per ottenere informazioni su tipo di montaggio/fattore di forma, facilità di smontaggio, conduttori assiali, segnale visivo, etc.
10. Caratteristiche e rivalutazione del portafusibili: Rifarsi alla scheda dati per ottenere informazioni su clip, base di montaggio, montaggio a pannello, montaggio scheda PC, schermatura R.F.I, etc.
11. Prove / verifiche dell’applicazione prima della produzione: Richiedere campioni da provare nel circuito effettivo così da verificare la selezione. Prima di valutare i campioni, assicurarsi che il fusibile sia debitamente montato con connessioni elettriche funzionanti, e che i cavi o le piste siano adeguatamente dimensionati. Le prove dovrebbero includere prove di durata in condizioni normali e prove di sovraccarico in condizioni di guasto per assicurarsi che il fusibile funzionerà correttamente nel circuito.

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Note sull’autore: Bharat Shenoy è con Littelfuse dal 2008, di cui attualmente è Direttore Technical Marketing. La sua carriera nel settore della protezione dei circuiti è cominciata nel 2001. Ha ricoperto vari ruoli nel campo dell’ingegneria delle applicazioni e della gestione delle vendite. Bharat ha un B.S. in Architettura Navale rilasciato dalla United States Naval Academy ed ha servito setti anni come Ufficiale della Marina nella flotta sottomarina nucleare. Bharat è sposato con due figli e vive a San Jose, California.