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昌盛股份保险电阻研发纪实

日期:2014-12-19 阅读量:3223 次


 

               保险电阻行业技术领跑者

                                                                          ——安徽昌盛电子股份有限公司线绕保险产品介绍

   一、公司基本简介

安徽昌盛电子股份有限公司成立于1990年,为蚌埠市双环电子集团有限公司控股子公司,专业从事各类电阻器和电感器的研发、生产与经营的国家级高新技术企业。国内电阻器、电感器行业第一家成功于2014124日在全国中小企业股份转让系统(新三板)挂牌交易企业,国内供货于手机充电器等小型开关电源市场保险电阻技术领跑者。主要产品有插件类线绕保险电阻、金属膜电阻、氧化膜电阻等电阻器和色环电感、工字型电感、片式电感等电感器系列产品。其中核心产品线绕保险电阻器产能为年产7亿只、色环电感器产能为年产2亿只。 

公司现有员工126人(其中工程技术人员21人)。制造基地位于安徽省蚌埠市高新技术开发区内,生产经营面积为9500平方米。分别在深圳、厦门、上海、台湾设有销售办事处。公司产品主要应用于开关电源充电器、照明、电能表、仪器仪表、工业自动化、电力电气、医疗设备等专业市场领域。产品品质和质量管理分别通过ISO9001质量体系认证、CQC认证、VDE认证、UL认证、CUL认证和ROSH环保检测。

 二、公司线绕保险电阻应用与产品研发历程

安徽昌盛电子股份有限公司早期主要产品为薄膜式电阻(RJ,RY型)、线绕电阻(RX21)等插件类传统电阻器。其主要特性要求是高精度和高稳定度,在电子产品线路中以其阻值、精度、阻值稳定性等技术参数起到限流作用,主要应用于家用电器、仪器仪表等领域。2000年以来,公司逐步以研发和生产线绕保险电阻作为核心产品供货于照明、手机充电器等相关领域市场客户。

1)满足节能灯用保险电阻的研发:

    2000年起,我国节能灯制造行业开始起步,小功率线绕电阻被该产品选用,并提出了抗冲击熔断性能的技术要求,其将电阻使用在保护线路中,要求在灯头短路时或者电路出现异常电流时,电阻可以迅速熔断,起到保护节能灯器件安全的作用。同时,需要电阻有很强的抗冲击性能,可经受住1万次反复上电冲击而不失效。以上要求,催生了国内线绕电阻的一个分支--线绕保险电阻(或称为保险丝电阻)。作为国内较早生产线绕电阻的制造企业,国内大多早期知名的节能灯企业开始陆续要求我司研发和为其配套线绕保险电阻。由此,我司在2000年率先开发出了应用于节能灯的RXF21-A型抗雷击浪涌线绕熔断电阻器,其研发机理是利用特殊电阻合金丝在一定温度下可以熔断的特性,来实现节能灯使用过程出现异常的安全保护性能。该规格系列保险电阻具备一定的抗电浪涌能力,并可以在25倍额定功率下60S内迅速熔断。此后,中国节能灯市场广泛接受了此类产品,线绕保险电阻开始大规模导入市场。节能灯行业的发展(至2008年我国节能灯行业总出货量达到100亿只,目前已有50%转换成LED灯)快速带动和发展了一批国内保险电阻企业的制造规模。

 2)满足手机充电器等小型开关电源用保险电阻的研发:

2004年起,随着我国手机制造、PC等通讯产业的兴起,配套的手机充电器等小功率开关电源制造企业蓬勃发展。该类电子产品同样出于安规考虑,选用线绕保险电阻用于充电器保护线路上,作用仍为线路中出现异常电流或者短路时,电阻可以迅速熔断保护线路产品,并且电阻具有一定的抗冲击浪涌性能,延长开关电源寿命。同样,昌盛公司线绕保险电阻也得到国内外众多以充电器为主的开关电源制造企业选用。

2008年,手机充电器走向小型化,充电器所用线绕保险电阻在实现异常电流熔断保护过程中存在的安全隐患被提出并且急待解决。其具体面临的安全隐患是:在充电器保护线路中使用常规的线绕保险电阻,其在较大的异常电流下可以起到熔断保护的效果,但如果异常电流较小无法达到其熔断值,此时,将会给充电线路带来安全隐患。以充电器中使用1W-10R保险电阻为例,其在遇到1.58A以上异常电流时可以在60S内迅速熔断,实现对充电器的安全保护,但在遇到600mA-1.3A之间的异常电流时(充电器正常工作时,流过保险电阻电流在300mA以内),保险电阻会一直处于熔断过程中,熔断时间非常长甚至不能熔断。此时,电阻会持续发热,电阻表面形成超过600度以上的高温,高温持续,进而烧毁机壳并引起火灾等严重安全事故(之前充电器因内部空间较大,保险电阻与周边元件及机壳间有一定的安全距离,保险电阻熔断起保护作用时发生烧毁机壳的几率很小)。针对此情况,昌盛公司以缩短熔断时间为研发方向,于2008年研发出RXF21-B型快熔保险电阻(公司专利产品),其在保证足量抗雷击浪涌要求的前提下具备了较小异常电流熔断的特性。如当时推向市场的1W-10R快熔保险电阻,其在700ma即可以在60S内熔断,有效的缩小了电阻持续熔断状态发热的灰色电流区间(500-700mA),大幅度规避了熔壳的安全隐患。

同年,开关电源行业又提出了另一项指标,即要求极高的抗雷击性能,以1W-10R为例,要求雷击性能达到3KV以上,在此基础上,我司与国内某知名合金丝厂商合作研发出了CS(昌盛)系列合金丝,其拥有快速熔断并且高抗雷击浪涌的能力,使用该合金丝的保险电阻既具有上述较小异常电流熔断特性,又具有高抗雷击浪涌的能力。(RXF21-B型和RXF21-C型抗浪涌线绕熔断电阻器)。

以上两类产品,我司于2008年推向市场并得到市场较高的认可。2010年后,国内部分保险电阻同行厂家也陆续开始模仿生产此类保险电阻。目前,以充电器为主的小型开关电源保护线路中使用的保险电阻,以该两种性能规格的保险电阻为主。

3)满足手机充电器微短路保护用保险电阻的研发:

2013年起,随着智能手机的普及,手机充电器开关电源小型化趋势进一步加大,其充电过程中的出现异常的安全隐患愈加突出。为此,国内外主要手机品牌企业纷纷提出彻底解决手机充电过程中的微短路(短路电流350mH--600mH之内)异常引起的安全隐患,确保不出现熔壳的技术要求。如:三星和LG手机充电器提出的100V半短路不熔壳技术要求,以华为为主的国内品牌手机充电器提出的一次侧半短路不熔壳技术要求等。

所谓微短路异常是指手机充电过程中,充电器初级线路出现个别器件漏电,形成异常小电流状态(短路电流350mH--600mH之间,)该电流流过保险电阻,需要保险电阻通过其熔断特性对充电器实现安全保护,并在熔断保护过程中不能熔壳)。充电器充电过程出现器件漏电,初级线路形成异常小电流的主要原因包括:一是充电器线路中全桥元件出现微短路;二是充电器线路中C1电容出现微短路;三是充电器线路板上存在残留的焊接锡碴或者焊锡不纯净引起的微短路。

为更好地满足充电器企业的上述技术要求。我司于2012年研发出完全解决异常微短路安全保护的保险电阻—“全短路温度保险电阻器”,命名为RXF21-T型温度保险线绕电阻器(见相关专利证书)。该电阻为一颗保险电阻和一段温度合金(温度保险丝)的组合体,在异常大电流情况下依靠保险电阻熔断实现安全保护作用;在异常小电流情况下,电阻体会持续发热而不熔断,当电阻体温度超过限定温度,与其组合的温度合金即断开,实现安全保护作用。该产品由于实现了对熔断保护温度的准确控制,从而完全解决了充电器使用过程的熔壳问题。以1W/2W-10R为例,在300mA以下正常工作电流时,电阻表面温度低于70度。在出现400mA以上异常小电流时,电阻即可熔断,起到异常小电流安全保护作用,且熔断精确度很高。该类产品自2012年底推向市场,并批量供货于三星、LGTCL、金立等充电器产品上。

全短路温度保险电阻彻底解决了充电器熔壳的安全隐患,但由于该产品制造成本过高,产品销售价格通常在普通保险电阻价格的10倍左右,在国内手机厂家市场价格竞争激烈的环境下,其价格劣势显而易见,市场接受程度较低。基于此,为满足国内手机主流品牌厂商性价比高的要求,我司对自2008年起供货于市场的快速熔断保险电阻技术进行了有效的研发提升,目标是熔断指标达到全短路产品的熔断性能,实现手机充电过程中充电器不熔壳的安全要求。201310月研发取得成功,命名为RXF21-D抗雷击浪涌半短路线绕熔断电阻器(公司专利产品),其熔断性能达到同行业领先水平。以推向市场的1W-10R半短路保险电阻为例,应用在5V1A/1.5A(5w-7.5w)充电器中,其额定工作电流为313mA,充电器正常工作时,流过保险电阻的工作电流在300mA以下。当充电器发生充电异常,线路中出现微短路状态,产生的异常小电流流过保险电阻,该保险电阻可以在350mA以上异常电流状况下,5分钟之内熔断;在450mA以上异常电流状况下,电阻在60S内可实现熔断。目前,该类半短路保险电阻已被三星、LG系统、华为系统、BBK系统、联想系统、中兴、小米等国内手机充电器厂商批量选用,解决了充电器使用过程中熔壳的安全隐患。

三、昌盛公司保险电阻系列产品性能与应用

   1)主要研发与供货产品列表

序号

       品名

    关键技术指标

出货时间

应用市场

 备注

  1

RXF21-A型抗雷击浪涌线绕电阻

满足5倍额定电流下电阻在60S内熔断特性;抗雷击1-2KV

2000年起

节能灯、LED灯等

  2

RXF21-C型抗雷击浪涌线绕电阻

满足5倍额定电流下电阻在60S内熔断特性;抗雷击1-2KV

2005年起

手机充电器、适配器等

  3

RXF21-B型抗雷击浪涌线绕熔断电阻

 满足2.5倍额定电流即60S内熔断的特性;抗雷击达到3KV

2008年起

手机充电器、适配器等

专利号:ZL 2009 2 0187050X

  4

RXF21-D型抗雷击浪涌半短路线绕熔断电阻

满足1.25倍额定电流即熔断的特性;抗雷击1-2KV

2013年起

手机充电器、适配器等

专利号:201410306640.5

  5

RXF21-T型温度保险抗雷击浪涌全短路线绕电阻

可控可设计熔断电流,完全满足使用及安全要求。

2012年起

手机充电器、适配器、LED驱动等

专利号:

   2)主要品牌手机充电器最新保险电阻技术要求

A、三星、LG产品充电器用半短路保险电阻技术要求:

   选用产品:RXF21-1W-10R-J-DRXF21-1W-12R-J-D

   技术要求:雷击浪涌1.2KV;单体熔断特性为整机外接250欧姆电阻,输入电压为100V,60HZ,电阻器在2分钟内熔断;输入电压为242V60HZ,电阻在10秒内熔断。整机测试时电阻在100V60HZ242V60HZ时可以及时熔断,不熔壳。

B、华为手机充电器一次侧半短路保险电阻技术要求:

   选用产品:RXF21-1W-10R-J-DRXF21-1W-12R-J-D

 技术要求:雷击浪涌1.2--2.0KV;单体熔断特性为电阻在400ma恒流时10分钟内熔断。整机测试时,在高压电路与初级地之间并联阻抗为100Ω(大功率外接)的模拟电阻,输入电压设置为使保险电阻流过的电流为额定电流的电压开始进行通电老化,观察外壳的变化情况,直至不会出现新的异常现象为止,然后以每10V(或2V) 的电压递增,进行逐点测试确认外壳情况,直至保险电阻在1S 之内熔断为止。

    以上整机测试中,在40V 及以下电压电阻可不熔断,其外壳必须无异常;在50V 电压时,电阻必须在在10 分钟内熔断,熔断时外壳不可有发亮,变形等现象;在60V 及以上电压时,电阻必须在5 分钟内熔断,熔断时外壳不可有发亮,变形等现象。

C、步步高手机充电器用半短路保险电阻技术要求  

  选用产品:RXF21-1W-10R-J-DRXF21-1W-12R-J-D

  技术要求:雷击浪涌1.2--2.0KV;单体熔断特性为350--450mA恒流时5分钟内熔断;整机测试不熔壳,无发亮变形等情况。

D、手机充电器用全短路保险电阻技术要求

目前,三星、LG、金立、TCL等充电器已开始选用全短路保险电阻。各厂商技术要求不同,但基本统一要求是抗雷击2KV、整机测试部熔壳。

                                         安徽昌盛电子股份有限公司

                                      公司网址:www.ahcsdz.com

                                     E-MAIL:cs@doublecircle.com

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                                              传真:0552-3061668

                                                     邮编:233010

                                                 股份代码:430503

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