Schaltungsschutz

Kleine SMD-Sicherungen schalten hohe Kurzschluss-Ströme ab

| Autor / Redakteur: Andreas Grünig * / Thomas Kuther

Decken inzwischen ein umfangreiches Anwendungsgebiet im Bereich des Kurzschluss-Schutzes bei unterschiedlichen Bemessungsströmen ab: SMD-Sicherungen von SIBA.
Decken inzwischen ein umfangreiches Anwendungsgebiet im Bereich des Kurzschluss-Schutzes bei unterschiedlichen Bemessungsströmen ab: SMD-Sicherungen von SIBA. (Bild: SIBA/Benito Barajas)

SMD-Blocksicherungen ersetzen zunehmend die klassischen zylindrischen Keramiksicherungen, denn sie leisten dasselbe, sind aber kleiner und lassen sich effizienter montieren.

Während bis vor wenigen Jahren hohe Kurzschluss-Ströme in der Regel durch klassische zylindrische Keramiksicherungen abgesichert wurden, stehen heute immer mehr SMD-Blocksicherungen zur Verfügung, die dasselbe leisten, aber kleiner sind und sich effizienter montieren lassen. Aktuelle Modelle für Bemessungsströme von bis zu 20 A schalten Kurzsschluss-Ströme von 1500 A und mehr ab – und sind nur 5,8 mm x 20 mm groß.

Wenn man sie mit anderen SMD-Bauteilen vergleicht, wirken sie eher riesig. Doch was Sicherungen leisten müssen, wenn Kurzschluss-Ströme von über 1000 A sicher abgeschaltet werden sollen, ist auch nicht ganz ohne. Man fragt sich: Wie funktioniert die Unterbrechung eines derart hohen Kurzschluss-Stromes und was kann eine solche Sicherung sonst noch leisten?

SMD-Sicherungen werden zur Überstromüberwachung und -unterbrechung genutzt, wobei sie natürlich möglichst platzsparend sein sollen. Dazu sind auf verschiedenste Anwendungen zugeschnittene Bauformen erhältlich. Sie sollen die Anforderungen an die zu unterbrechenden Kurzschlüsse bei möglichst geringem Platzbedarf auf der Leiterplatte erfüllen (Tabelle).

Schon die kleinsten Chipsicherungen in Bauformen ab 0402 sind in der Lage, Geräte wirksam zu schützen. Chipsicherungen werden für unterschiedliche Spannungen gefertigt. Der Fokus liegt dabei auf Kleinspannungen im Gleich- und Wechselstrombetrieb .

Für Betriebsspannungen von 100 V und mehr eignen sich SMD-Blocksicherungen, die meist ein keramisches Gehäuse aufweisen. Sie sind dadurch allerdings etwas größer. Mit diesen Blocksicherungen können erheblich höhere Kurzschluss-Ströme unter Netzspannungsbedingungen unterbrochen werden. Dabei sind diese Sicherungen hermetisch gekapselt, so dass die Abschaltung im Inneren der Keramik stattfindet: Das ist für viele Anwendungen und insbesondere für den Explosionsschutz existentiell wichtig.

Auch Sicherungen in der Bemessungsspannung 250 V/277 V gehören in die Gruppe der Blocksicherungen. Mit verschiedenen Ausschaltvermögen von 50 bis 1500 A können sie den Kurzschlussschutz in primären und sekundären Kreisen übernehmen.

Sicherungen für „richtige“ Kurzschlüsse

Für den Schutz bei einem „richtigen“ Kurzschluss von einigen hundert Ampere wurden bislang häufig bedrahtete Sicherungen zur Leiterplattenmontage eingesetzt (Bild 1). Nicht selten kommen auch modifizierte zylindrische Sicherungen (5 mm x 20 mm und 6,3 mm x 32 mm) ohne Bedrahtung zum Einsatz, die für den Reflow-Löt-Prozess eigens vorbereitet sind. Die dafür notwendige Temperaturbeständigkeit wird gegenüber der Standardausführung durch die Verwendung eines Lotes mit erhöhter Schmelztemperatur im Inneren der Sicherung erreicht. Auch die Kontaktkappen sind in diesem Fall nicht vernickelt, sondern vergoldet, um die Lötfähigkeit sicherzustellen. Mit diesen zylindrischen Keramiksicherungen lassen sich Ströme von 1500 A entsprechend der genormten Klassifizierung „H“ auch bei Netzspannungen von 230 VAC problemlos abschalten, weshalb sie im Primärkreis von Schaltungen bevorzugt eingesetzt werden.

Erst seit wenigen Jahren existieren SMD-Sicherungen, die diese zylindrischen Sicherungen mit hohem „H“-Schaltvermögen auf Leiterplatten ersetzt haben. Von SIBA wurde diese Lücke mit einer 4,5 mm x 16 mm kleinen Blocksicherung geschlossen, die bei 250 oder 305 VAC Kurzschlüsse von über 1500 A unterbrechen kann. Die Sicherungen sind in Bemessungsströmen von 50 mA bis 10 A verfügbar. Die kleinen Bemessungsströme werden für Anwendungen mit geringem Energiebedarf, besonders auch im Ex-Bereich benötigt. Die höheren Bemessungsströme werden häufig zur Absicherung bei Motor- oder Stromversorgungs-Applikationen verwendet.

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