本文描述了各种电子保险丝的功能和优缺点，并与普尔世生产的新型PISA保护模块进行比较。

和传统的小型断路器（如图）不同，电子保险丝可以更精确地监控、限制电流，更迅速地切断故障支路。这就意味着即使在电缆敷设路径较长或电线尺寸较小的情况下，依然可以安全打开故障支路。

然而，选择电子保险丝还是会出现一些问题。电子保险丝有时候过于敏感，太容易跳闸。同样重要的是不能使用功率太小的电源，以便在出现故障时可以供给保险丝跳闸所需的必要电流。使用新型PISA20模块对24V支路进行保护的设计并不复杂，可以免去采用电子保险丝和传统小型断路器时的繁杂的选型匹配工作。

对于故障检查的要求严格

最新的机械导则2006/42/EC要求对24V DC电源系统故障影响做关键保护。测试期间不允许出现危险情况，不允许机器意外启动；机器应当可以随时停止；不允许造成任何损害，如过热或火灾。停电或电源波动都可能造成24V DC电源故障，缓冲装置（UF20.241）或DC UPS（UB10.241）都有助于改善这种情形。

然而，能够引起24V DC电压切断的负载端的故障就更加关键了。举例来说，如果绝缘的电力电缆造成了短路，几乎从电源中输出的所有电流将流入该故障支路。故障支路必须迅速断开连接（切断），以避免整个系统瘫痪。在连接较大的电容性负载时也可以造成过载，产生相似的效果。

实际上，通常有三种负载会在同一个机器内相互作用，分别是灵敏的电子设备、耐用的机电元件和安全电路。通常的惯例是各种不同的负载使用同一个电源。电子负载特别敏感，如PLC，即使供给电压中断时间最短，也会导致功能损坏或意外重启。EN 61131-2中规定了穿越时间的容许极限和控制器件的电压范围，超出允许的时间会导致系统功能故障，可能导致严重后果。

开关电源的特征

短路意味着电源的负载电阻值非常低，可以“吸收”多支路系统的绝大部分电流。通常用于产生24V DC电压的现代化开关电源将电压调整模式改为电流限制模式，对自身进行保护。如果电流限制值低于保险丝或断路器的跳闸临界点，将无法断开电路。在大多数情况下，传统的小型断路器或者保险丝均不太精确，或者过于缓慢，这种情况更适合采用电子解决方案。

电子保险丝的两个基本差异

电子保险丝可设有或不设有主动电流限制。比较简单的型号仅包含电流监控，带后续输出切断。这种理念可以让电子保险丝的设计更加具有性价比，但是给电源加大了负荷，因为电流实际上可以“无拘无束”地直接流入故障支路。如此一来，其余负载的电流就较少，也就意味着要将故障支路迅速切断，避免因长时间电压切断而导致的连锁反应的故障。

此外，它无法使用较大的电容性负载。因为这个技术原因，建议将独立的支路电路通过延时器连接到电源上。这样就分散了独立支路的浪涌电流冲击，降低了电源的峰值电流。

电子保险丝的另外一个方案是选择更加复杂的包括主动电流限制的型号。该装置可以以电子方式将最高电流限制在标称值的1.5倍左右，这也就意味着在电源上的负荷更少。由于电流得到有效限制，切断故障支路的时间可以更长。如此一来，电子保险丝对短时峰值负载的敏感度降低，而且允许连接较大的电容性负载。

普尔世的新型PISA模块

PISA模块的基本思想是直接将敏感负载，如PLC、控制或安全相关的电路连接在电源上。对短时电压中断不响应的非关键负载或者能够引起24V电源故障的负载，连接在该防护设施电路的后面。引入了防护设施，确保连接在同一电源上的其他负载不会使电路超载，并且可降低电源的输出电压，这样确保敏感负载拥有足够的电源电压。该防护设施的作用类似于阀门，仅允许通过一定量的能够保障输入电压（取决于电源输出电压）不低于21V的电流。如果它们和PISA模块一样连接在同一个电源上，就能够确保关键负载的不间断电压供应。如有必要，这些负载的电线可以使用标准小型断路器或铅保险丝进行保护。

事实上，PISA模块中的防护设施的工作原理非常简单。电子保险丝的标准电流监控被换成了压敏型主动电流控制，连接到电子保险丝上的负载可以使用电源供给的最高可能持续电流，不会出现任何危险情况，无需任何储备电流来触发保险丝跳闸。

PISA模块的另外一项任务是将大功率电源的电流分配到四个电流监控输出通道中，这就允许在电缆敷设中采用线径较小的电线。每个输出通道均有电子功率测量。如果超出模块允许的20A这个通道电流值或总电流值，模块将限制所有的输出电流，延时后切断四个输出。根据不同的输出电流，有多种不同模块可供选择。

线规较小的电线的保护

PISA模块上的每个输出通道均配备内部焊接的铅保险丝。这些保险丝符合UL 248的要求，也达到UL508A中“分支电路保护”的要求。PISA模块的特点在于PISA模块中的电子电路和MOSFET能够一直响应，断开速度比铅保险丝跳闸的速度更快。为了达到线规和负载电流的协调一致，必须要遵守相关的法规。大多数情况下，适用的法规包括VDE 0891、VDE 0100-523和IEC/EN 60204-1。

提出新的成本标准

对于电子保险丝，一直争论的焦点在于其成本与传统小型断路器相比要高出很多。为此，在开发PISA模块的时候，尽量优化成本是非常重要的一个目标。

达到这一目标所采取的其中一项措施是采用四通道模块设计，节省了机械、电子和电缆敷设成本。另外一项措施是在出现故障时同时切断所有输出。同时切断所有支路确实需要考虑这一做法是否会出现什么问题，尽管在大多数情况下这种担心是毫无根据的。比如，如果电动机堵塞，另外一个电动机或螺线管是否供电不再重要；重要的是控制器保持有效，可以执行预先为这种情况编制好的动作。

同时切断也有一些优点。动态特性是根据每个模块规定的，而不是根据输出端口。如果输出仅仅连接到“无害的”负载上，其他的输出将从中受益。动态灵活性降低了滋扰跳闸的风险。

成本优化的结果非常成功：PISA模块的成本仅为市场上标准四通道电子保险丝的50%左右，仅仅略高于四个带辅助触点的传统小型断路器的总成本。

使用PISA模块时，无需“电流储量”，标准的10A电源就足够了。在严重的情况下，3.5A电路故障导致的电流可能会使电源从电压调整模式转为电流限制模式。输出电压可能会降低，但PISA模块会对该电压进行监控，通过限制输出电流防止电压降至21V以下。如果在这段时间里故障自身无法修复，在PISA模块完全关闭输出之前，限制模式会保持一段时间。此时敏感电子负载就不会受到干扰中断工作，比如控制装置，这种特征也就意味着不会出现不当分级。

24V DC系统的高效的安全理念并不像刚开始想象的那么琐碎。传统的单通道可选择的保险丝的方法尽管有效，但成本非常高。在很多情况下，使用普尔世生产的新型PISA模块可以节省很多成本，并且不会带来任何风险。