Diseño de pistas fusibles

Informacion

Los fusibles de traza en PCB son una alternativa tentadora a la incorporación de fusibles reales en un diseño. Hay que tener en cuenta lo siguiente:

1. Los fusibles de traza no son adecuados para proteger contra eventos de sobrecorriente moderada y sostenida, ya que el fusible puede carbonizar el PCB, resultando en un posible incendio.
2. Los fusibles de traza funcionan razonablemente bien para proteger contra eventos de sobrecorriente alta, como baterías conectadas al revés y cortocircuitos reales.
3. Los fusibles de traza con diseño meandro proporcionan un tiempo de respuesta más consistente, pero también pueden causar un aumento en el calentamiento localizado del laminado, lo que puede provocar incendios.
4. Aunque el FR4 es resistente al fuego, puede arder si se aplica calor de manera continua y se carboniza hasta el punto de permitir el paso de grandes corrientes.
5. Las trazas gruesas tienen una mayor probabilidad de fallar de manera catastrófica en situaciones de sobrecorriente sostenida que las trazas delgadas.
6. Las trazas cubiertas con máscara de soldadura son más propensas a fallar catastróficamente en sobrecorriente sostenida que las trazas expuestas.
7. No hay fallas catastróficas en fusibles descubiertos de 5 mil y 6 mil.

Tiempos en sublimar la pista

Hay tres formas de diseñar una pista fusible:

1. Una traza directa entre las almohadillas.
2. Una traza con un diseño en meandro de un lado al otro.
3. Una traza con dos meandros.

Tipos de pista

La traza con más meandros necesita menos corriente para fundirse, al poner una traza directa puede disipar más calor en los pads adyacentes generando una gran cantidad de calor, haciendo que el tiempo de ruptura sea impredecible (como fusibles de respuesta lenta)

A más meandros se ponga, los resultados son más estables por el aislamiento térmico, haciendo que el centro del fusible se caliente rapidamente en el centro haciendo que sea más rápido.

Para calcular el ancho de la pista se puede usar la ecuación de Onderdonk:

$$ 33 \left( \frac{I}{A} \right)^2 s = \log_{10} \left( \frac{t}{274} + 1 \right) $$

Donde:

• ( I ) = Corriente en Amperios
• ( A ) = Área de la sección transversal en mils (grosor por la anchura)
• ( s ) = Tiempo en segundos en que se aplica la corriente
• ( t ) = Aumento de temperatura desde el estado inicial o ambiente (se asume que es 40 grados C)

Ejemplo pista vista en clase: Fusible de 3.15 A, para un tiempo de 0.5 segundos y asumiendo 35 micras de grosor, se obtiene una anchura de 38.39 mils (0.97 mm)

Información y video de pista sublimándose: PCB Trace Fuses. [Enlace: http://robruark.com/other/Fuses/fuses.html].

Fórmula: [Enlace: https://www.signalintegrityjournal.com/articles/1704-how-do-traces-fuse-melt]