Предохранители являются неотъемлемой частью конструкции многих систем, и мы привыкли доверять им с первых дней появления электричества. Основная идея использования плавкой перемычки проста, надежна, ясна и недвусмысленна: при протекании тока перемычка разогревается и затем в случае перегрузки разрывается, перекрывая путь току. Предохранители защищают подсхемы от локальных неисправностей в таких устройствах, как, например, стабилизированные источники питания, и обеспечивают защиту системы и пользователя в соответствии с регулятивными нормами.

Одним из наиболее широко используемых типов корпусов предохранителей является 3AG размером 6.3×32 мм, в котором выпускаются устройства с номинальными токами срабатывания от 100 мА до 15 А в версиях с высоким и низким быстродействием, прецизионных и с задержкой срабатывания. Обычно он имеет прозрачный стеклянный корпус (Рисунок 1).

Рисунок 1.	Предохранитель 3AG в стеклянном корпусе является одним из наиболее широко используемых в старых потребительских товарах, а также в старых и современных приборах и в корпусном оборудовании.

Доступны также небьющиеся керамические предохранители, но одна из удобных особенностей стеклянного корпуса заключается в том, что дает вам возможность с первого взгляда определить его состояние (Рисунок 2).

Рисунок 2.	Состояние предохранителя 3AG в стеклянном корпусе легко проверить.

Удобным атрибутом предохранителя 3AG является то, что он вставляется в держатель и может быть удален, осмотрен и заменен без инструментов за несколько секунд. Конечно, это удобство иногда приводит к тому, что пользователи меняют предохранитель, не выяснив сначала, почему потребовалась его замена: было ли это из-за случайного скачка напряжения или из-за внутреннего короткого замыкания.

Рисунок 3.	Этот держатель предохранителя привинчивается к монтажной поверхности, а провода присоединяются либо с помощью скользящих контактов, либо припаиваются.

Для предохранителей 3AG выпускается большое количество держателей, включая устройства для поверхностного монтажа на печатной плате, модели для навесного монтажа (Рисунок 3), а также очень популярную версию для монтажа на панели, часто устанавливаемую на задней части корпуса (Рисунок 4). Существуют даже держатели с радиочастотными экранами и защитной крышкой, снабженной цепочкой для приложений, в которых вы не хотите терять крышку, служащую частью цепи предохранителя (Рисунок 5).

Рисунок 4.	Такой держатель предохранителя чаще всего устанавливается на задней панели. В этом макете спектрографа используется один предохранитель и держатель для каждой из трех независимых шин питания.

Рисунок 5.	Для ответственных приложений выпускаются металлические держатели предохранителей 3AG, имеющие крышку, снабженную цепочкой, которая также образует единый с шасси экран, обеспечивающий защиту электромагнитных и радиочастотных помех.

Конечно, существует множество других конструкций предохранителей, например, плоские, которые широко используются в автомобилях, где они не являются единственным элементом защиты схем. Среди других хорошо известных устройств защиты схем можно выделить:

• Металлооксидные варисторы;
• Термисторы с положительным температурным коэффициентом (PTC);
• Ограничители бросков напряжения (TVS диоды);
• Газоразрядные трубки;
• Полимерные самовосстанавливающиеся PTC предохранители.

Как и плавкие предохранители, каждое из них играет четко определенную роль в обеспечении защиты схемы, однако простейшая плавкая вставка, разрывающая цепь, сохраняет свои позиции во многих конструкциях благодаря сочетанию стабильности, прямого действия и необратимости. На самом деле, во многих конструкциях используется одно или несколько из вышеперечисленных устройств для строго локализованной защиты, а также плавкий предохранитель для отключения на системном уровне, если что-то действительно пойдет не так. В этом смысле классический предохранитель действует как резервный и обеспечивает дополнительную страховку.

Классические конструкции плавких вставок, к которым относятся и 3AG, физически несовместимы со многими современными компактными устройствами. В этих продуктах нет места для подобного предохранителя, а у пользователя нет возможности попасть туда, чтобы заменить предохранитель, да и во многих случаях это было бы плохой идеей.

Возьмем, к примеру, литий-ионный аккумулятор с необходимой системой управления: если что-то действительно выходит из-под контроля, наличие предохранителя для прекращения прохождения тока является желательным дополнительным уровнем защиты. Кроме того, прежде чем заменить предохранитель и снова пустить ток, хорошо бы выяснить, что произошло и почему.

Чтобы совместить требования миниатюризации с консервативными предпочтениями пользователей, поставщики теперь предлагают предохранители для поверхностного монтажа в виде крошечных, удобных для пайки на плату компонентов, которые обеспечивают такой же уровень токовой защиты, как классическая плавкая вставка 3AG. Они делают это не за счет дальнейшей миниатюризации традиционного теплового элемента, а за счет использования различных инновационных структур и технологий.

Например, Bourns выпускает линейку продуктов SinglFuse, основанных на семи различных технологиях изготовления плавких предохранителей: тонкопленочное напыление, тонкопленочная печатная плата, многослойная керамика, керамика с ламинированными полостями, проволочный, керамическая трубка и керамический куб (Рисунок 6).

Рисунок 6.	Создание предохранителей для поверхностного монтажа, способных работать в широком диапазоне токов и отвечающих требованиям регулирующих органов, требует использования различных базовых технологий.

Размеры корпусов этих устройств варьируются от почти невидимого 0402 – 0.040×0.020 дюйма или 1.0×0.5 мм в диапазонах более низких токов до 3812 – 0.150×0.100 дюйма или 3.81×2.54 мм при номинальных токах от 62 мА до 100 А. Несмотря на свои небольшие размеры, они одобрены органами сертификации UL/CSA/IEC, а некоторые модели также соответствуют требованиям стандарта AEC-Q200 для использования в автомобилях.

Скажу честно: я буду скучать по популярному предохранителю 3AG. Я знаю, что он никуда не денется, так как по-прежнему лучше всего подходит для многих сценариев применения. Однако мне также придется быть готовым к встрече с предохранителями, на вид неотличимыми от любых других устройств для поверхностного монтажа, которые будет сложно и проверить, и заменить, когда возникнет проблема.

Кроме того, даже на подсознательном уровне есть что-то приятное в том, чтобы вынуть предохранитель 3AG из держателя, чтобы проверить его и при необходимости заменить. Как бы то ни было, времена и технологии требуют изменений, даже для таких скромных устройств, как предохранители.