Schutzbauelemente

SMD-Schmelzsicherung für „richtige“ Kurzschlüsse schaltet Ströme von bis zu 4000 Ampere aus

06.08.2010 | Autor / Redakteur: Heinz-Ulrich Haas* / Thomas Kuther

Verglichen mit herkömmlichen SMD-Sicherungen wirken sie zwar riesig — riesig sind aber auch die Anforderung, die an die hier vorgestellten SMD-Sicherungen von SIBA gestellt werden: Sollen sie doch Kurzschlussströme von einigen hundert Ampere ausschalten und so ein schadhaftes Bauteil oder Gerät im Fehlerfall gegen das Netz isolieren. Wie das konkret funktioniert erfahren Sie in diesem Beitrag.

Tabelle 1: Überblick über die am häufigsten eingesetzten SMD-Sicherungen
Tabelle 1: Überblick über die am häufigsten eingesetzten SMD-Sicherungen

SMD-Sicherungen werden zur Überstromüberwachung und -unterbrechung auf kleinst möglichem Raum verwendet. Dazu gibt es auf die verschiedenen Anwendungen zugeschnittene Bauformen, die den Platz auf der Leiterplatte bestmöglich nutzen (Tabelle 1).

Chip-Typen für den Einsatz in Kleinstgeräten

Bild 1: Kleine SMD-Chip-Sicherungen werden in Mobiltelefonen, Rasierern und anderen Kleinstgeräten verwendet
Bild 1: Kleine SMD-Chip-Sicherungen werden in Mobiltelefonen, Rasierern und anderen Kleinstgeräten verwendet

Mit einer Breite von beispielsweise weniger als 1 mm am kleinsten sind die Chip-Typen (Bild 1), die in Mobiltelefonen, Rasierern und anderen Kleinstgeräten verwendet werden. Sie sind schützen auch vor Störungen in der Lithium-Batterie. Die typischen Spannungsreihen sind 10, 20, 30 oder 40 V, teilweise für den AC- bzw. den DC-Betrieb.

SMD-Blocksicherungen schützen in Sekundärkreisen

Für Betriebsspannungen von 100 V und mehr eignen sich die SMD-Block-Typen, die meist ein keramisches Gehäuse mit einem Kantenmaß von z.B. 6 mm haben (Bild 2).

Bild 2: Für Betriebsspannungen von 100 V und mehr eignen sich die SMD-Block-Sicherungen
Bild 2: Für Betriebsspannungen von 100 V und mehr eignen sich die SMD-Block-Sicherungen

Auch Sicherungen in der Bemessungsspannung 250 V gehören in diese Gruppe. Mit einem maximalen Ausschaltvermögen von 100 A bei 250 V können sie den Kurzschlussschutz in sekundären Kreisen zu übernehmen.

Zylindrische Sicherungen schlten bis zu 1500 A ab

Für den Schutz bei einem „richtigen“ Kurzschluss mit einigen hundert Ampere wurden bislang speziell für die Oberflächenmontage modifizierte zylindrische Sicherungen mit 5 mm x 20 mm verwendet (Bild 3).

Bild 3: Solche zylindrischen SMD-Sicherungen mit Goldkontakt wurden bislang für den Schutz bei einem „richtigen“ Kurzschluss mit einigen hundert Ampere verwendet
Bild 3: Solche zylindrischen SMD-Sicherungen mit Goldkontakt wurden bislang für den Schutz bei einem „richtigen“ Kurzschluss mit einigen hundert Ampere verwendet

Die für den Reflow-Lötprozess notwendige Temperaturbeständigkeit wird gegenüber der Standardausführung durch ein höher schmelzendes Lot in der Sicherung erreicht. Die Kontaktkappen sind häufig nicht vernickelt, sondern vergoldet. Mit diesen Sicherungen lassen sich Ströme von 1500 A entsprechend der genormten Klassifizierung „H“ auch bei einer Netzspannung von 230 V problemlos ausschalten, weshalb sie im Primärkreis von Netzteilen bevorzugt eingesetzt werden.

Neue quaderförmige SMD-Sicherung rollt nicht mehr weg

Was bisher fehlte, war eine Sicherung mit den vorgenannten Leistungsdaten, die bei der Verarbeitung „nicht wegrollt“. Diese Lücke schließt SIBA mit einer quaderförmigen Sicherung in der Bemessungsspannung 250 V, die sogar Ströme von über 1500 A ausschalten kann. Sie misst 4,5 mm x 16 mm. Damit ist sie zwar deutlich größer als eine SMD-Chipsicherung, aber doch um einiges kleiner als eine zylindrische SMD-Sicherung mit vergleichbaren Leistungsdaten.

Bemessungsstromangabe im Klartext statt Farbcodierung

Bild 4: Größenvergleich von bedrahteter Sicherung mit den Maßen 5 mm x 20 mm (oben), zylindrischer SMD-Sicherung mit 5 mm x 20 mm (Mitte) und neuer SMD-Sicherung mit 4,5 mm x 16 mm (unten)
Bild 4: Größenvergleich von bedrahteter Sicherung mit den Maßen 5 mm x 20 mm (oben), zylindrischer SMD-Sicherung mit 5 mm x 20 mm (Mitte) und neuer SMD-Sicherung mit 4,5 mm x 16 mm (unten)

Im Produktionsprozess bietet die neue quaderförmige SMD-Sicherung in vielen Fällen deutliche Vorteile gegenüber den bisher meist eingesetzten bedrahteten Sicherungen mit den Maßen 5 mm x 20 mm (Bild 4).

Ein weiterer Vorteil am Rande: Nur schwer entschlüsselbare Farbcodes auf den Sicherungen sind nicht mehr nötig, da der Bemessungsstrom immer eindeutig sichtbar ist.

Ähnlicher Aufbau wie bei zylindrischen Sicherungen

Bild 5: Querschnitt durch die neue SMD-Sicherung (1 = Isolierkörper, 2 = Kontaktkappen, 3 = Schmelzleiter, 4 = Quarzsand, 5 = Lot)
Bild 5: Querschnitt durch die neue SMD-Sicherung (1 = Isolierkörper, 2 = Kontaktkappen, 3 = Schmelzleiter, 4 = Quarzsand, 5 = Lot)

Das Aufbauprinzip dieser Sicherung (Bild 5) ist nicht neu. So werden Werkstoffe wie bei den seit Jahrzehnten im Einsatz befindlichen zylindrischen Sicherungen verwendet: Zu sehen ist das Keramikrohr und die Kontaktkappen, die den Schaltraum dicht verschließen. Für die Kontaktierung des Schmelzleiters im Innern der Sicherung wird ein höher schmelzendes Lot verwendet, das auch die Haftung der Kontaktkappen auf dem Isolierkörper sicherstellt.

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