Bảo vệ mạch là nền tảng cho hoạt động an toàn của các sản phẩm điện và điện tử. Khi đối mặt với các rủi ro quá tải mạch hoặc đoản mạch, người ta nên chọn thiết bị bảo vệ phù hợp như thế nào? Cầu dao và cầu chì, là hai thiết bị bảo vệ mạch phổ biến, mỗi loại đều có ưu điểm riêng. Việc lựa chọn giữa chúng không chỉ đơn giản là lựa chọn nhị phân mà đòi hỏi phải đánh giá toàn diện dựa trên các tình huống ứng dụng, cân nhắc về chi phí và yêu cầu về hiệu suất.
Cầu dao là các thiết bị chuyển mạch tự động nhanh chóng ngắt dòng điện khi mạch gặp phải tình trạng quá tải hoặc căng thẳng bất thường. Tương tự như cầu chì, chúng có thể ngắt mạch trong các tình huống quá tải hoặc đoản mạch. Tuy nhiên, không giống như cầu chì chỉ sử dụng một lần, ưu điểm chính của chúng nằm ở khả năng tái sử dụng.
Cầu dao thường được chia thành hai loại:
Khi dòng điện vượt quá khả năng định mức của cầu dao, các tiếp điểm của nó sẽ tự động tách ra để ngắt dòng điện—thường được gọi là "ngắt mạch". Sau khi khắc phục sự cố, cầu dao có thể được đặt lại để hoạt động bình thường. Các tiếp điểm vẫn đóng trừ khi xảy ra lỗi quá dòng khác.
Cầu dao không phải là giải pháp phổ quát. Chúng chủ yếu bảo vệ các mạch điện áp thấp và không thích hợp để loại bỏ các lỗi điện áp cao. Chúng cũng không hoạt động như bộ triệt xung, khiến chúng không hiệu quả trước sét đánh hoặc đoản mạch đường dây điện áp cao.
Trong trường hợp quá tải nhẹ, cầu dao có thể mất nhiều thời gian hơn để ngắt mạch, trong khi phản ứng nhanh hơn với tình trạng quá tải cao. Cầu dao bị ngắt cung cấp các chỉ báo trực quan rõ ràng về trạng thái của chúng.
Khả năng tái sử dụng của chúng loại bỏ các rủi ro liên quan đến việc thay thế cầu chì có kích thước không chính xác, có khả năng ngăn ngừa thương tích cá nhân hoặc hư hỏng thiết bị. Tuy nhiên, cầu dao thường chiếm nhiều không gian bảng điều khiển và không gian bên trong hơn cầu chì. Cầu dao bị lỗi có thể yêu cầu thay thế chuyên nghiệp.
Định mức dòng điện của cầu dao thường tăng theo các bước lớn hơn (ví dụ: 4A, 10A, 15A) so với định mức miliampe chính xác của cầu chì (ví dụ: 0,032A, 0,080A). Mặc dù cầu dao có thể có chi phí ban đầu cao hơn, nhưng việc giảm tần suất thay thế của chúng có thể làm giảm chi phí bảo trì dài hạn.
Tuổi thọ của cầu dao phụ thuộc vào các yếu tố như cường độ hồ quang, thời gian ngắt và tần suất đặt lại. Một số loại cầu dao nhất định thể hiện ít nhạy cảm hơn với sự thay đổi nhiệt độ môi trường so với cầu chì.
Cầu chì là các thiết bị bảo vệ mạch có thể thay thế được thiết kế để bảo vệ thiết bị và người vận hành khỏi hư hỏng do quá tải mạch. Một cầu chì điển hình bao gồm một dây kim loại mỏng hoặc dải kim loại được bao bọc trong vỏ thủy tinh hoặc gốm, với các đầu nối bên ngoài kết nối với mạch được bảo vệ.
Khi dòng điện vượt quá định mức của cầu chì, dây kim loại sẽ nóng chảy, làm đứt mạch và ngắt kết nối thiết bị khỏi nguồn điện. Không giống như cầu dao, cầu chì bị đứt truyền thống yêu cầu thay thế hoàn toàn.
Hai kích thước cầu chì tiêu chuẩn chiếm ưu thế trên thị trường toàn cầu: 5×20mm (quốc tế) và ¼×1¼ inch (chủ yếu ở Bắc Mỹ). So với cầu dao, cầu chì thường có chi phí linh kiện thấp hơn và đại diện cho các cơ chế bảo vệ quen thuộc hơn đối với các nhà thiết kế và người dùng.
Đối với các sản phẩm nhắm đến nhiều thị trường, việc thay thế cầu chì thường đơn giản hơn so với việc sửa đổi cầu dao. Một cách tiếp cận chiến lược liên quan đến việc sử dụng các giá đỡ cầu chì tương thích với cả tiêu chuẩn Bắc Mỹ và quốc tế. Ví dụ: một sản phẩm được thiết kế cho 115VAC ở Bắc Mỹ có thể sử dụng cầu chì 6A, trong khi phiên bản 230VAC quốc tế có thể sử dụng cầu chì 3A trong cùng một giá đỡ.
Kích thước cầu chì 5×20mm mang lại những lợi thế đặc biệt cho việc phân phối toàn cầu, giúp giảm chi phí linh kiện và chi phí hành chính.
Khi chọn giữa cầu dao và cầu chì, hãy xem xét các yếu tố quan trọng sau:
Việc lựa chọn bảo vệ mạch vẫn là một khía cạnh quan trọng trong thiết kế sản phẩm điện. Chỉ thông qua sự hiểu biết thấu đáo về các đặc tính của cầu dao và cầu chì—kết hợp với đánh giá ứng dụng thực tế—các nhà thiết kế mới có thể thực hiện các sơ đồ bảo vệ tối ưu để đảm bảo hoạt động an toàn, đáng tin cậy của thiết bị.
