background image

GDTs, MOVs & Fuses:  
Selecting the Appropriate 
Circuit Protection Component 

selecting_the_appropriate_circuit_protection_component-html.html
background image

Confidential and Proprietary  to Littelfuse.  Littelfuse, Inc. © 2014 

PROTECT  

|

  

CONTROL  

|

  

SENSE 

Introduction 

Selecting the appropriate circuit protection 
component is critical to a safe and robust design 

 

Sometimes, selecting the incorrect component 
can lead to catastrophic failures 

 

This presentation will show examples of proper 
and improper device selection and the 
consequences 

 

selecting_the_appropriate_circuit_protection_component-html.html
background image

Confidential and Proprietary  to Littelfuse.  Littelfuse, Inc. © 2014 

PROTECT  

|

  

CONTROL  

|

  

SENSE 

Glowing Reviews of the (Wrong) GDT 

Background:  

– Selecting the appropriate GDT for power line applications 

Surge protection on AC or DC power lines is typically done by using MOVs 

GDTs are typically used in signal applications or one N 

– PE leg due to minimal 

available currents 

 

 

 

 

Problem

– Upon seeing overvoltage surge, GDTs will break-over (crow-bar) by 

creating a sustained arc across the electrodes; surge current then shunted 
to ground, usually. 

– When surge event subsides, the GDT arc will be extinguished and system 

will return to normal 

– If power is applied to the line, the “follow current” will sustain the arc and 

the GDT may not be able to turn off. 

– GDT will then thermally fail due to sustained currents (glow red hot) 

 

Solution:

  

– Littelfuse has AC power optimized GDTs (AC120/240 Series) 

selecting_the_appropriate_circuit_protection_component-html.html
background image

Confidential and Proprietary  to Littelfuse.  Littelfuse, Inc. © 2014 

PROTECT  

|

  

CONTROL  

|

  

SENSE 

Glowing Reviews of the (Wrong) GDT 

Test Set-up: 

– 120V tube, AC coupled, 6KV/3KA, limited to 10A 

follow thru current 

– Littelfuse AC120 GDT (designed for power lines) 
– Littelfuse SL series GDT (designed for signal apps) 

 

 

 

Images: 

– 1. Littelfuse AC120 (GOOD) – 

see next slide 

– 2. Littelfuse SL series (BAD) – 

see next slide 

 

 

selecting_the_appropriate_circuit_protection_component-html.html
background image

Confidential and Proprietary  to Littelfuse.  Littelfuse, Inc. © 2014 

PROTECT  

|

  

CONTROL  

|

  

SENSE 

Images Before, During and After 

Good 

– Before 

 

 

– During 

 

 

– After 

Bad 

– Before 

 

 

– During  

(longer glow, 
 more heat) 

 
– After  

selecting_the_appropriate_circuit_protection_component-html.html
background image

Confidential and Proprietary  to Littelfuse.  Littelfuse, Inc. © 2014 

PROTECT  

|

  

CONTROL  

|

  

SENSE 

Glowing Reviews of the (Wrong) GDT 

Additional Information: 

MOVs can be placed in series with GDTs 

MOV will help cut off the follow current and allow GDT to turn 
off 

During surge event, MOV will clamp and conduct first into a 
low impedance state ; then GDT will break-over and create the 
arc. 

When surge subsides, the MOV will go back to high 
impedance state and will quench the follow current and allow 
GDT arc to be extinguished 

 

selecting_the_appropriate_circuit_protection_component-html.html
background image

Confidential and Proprietary  to Littelfuse.  Littelfuse, Inc. © 2014 

PROTECT  

|

  

CONTROL  

|

  

SENSE 

MOV End of Life Failures are Really HOT! 

Background:  

– MOV (Metal Oxide Varistors) can degrade over lifetime due to surge events 
– MOV material can weaken due to multiple surges and develop “memory” path 
– MOV at end-of-life will start to leak current with nominal system voltage applied 

Problem:  

– Leakage will heat up the MOV and impedance will continue to drop leading to 

thermal run-away failure 

– MOV protection solutions needing to meet UL1449 3

rd

 Ed which includes 

Abnormal Overvoltage testing which simulates this fault condition 

Solution: 

– Select Littelfuse TMOV series products to control MOV end-of-life (EOL) 

conditions. 

– TMOV™ MOVs have integrated thermal protector built inside the disc which 

will open upon thermal heating of MOV. 

– Use of TMOV will prevent catastrophic failure of MOV disc during EOL 

condition 

– TMOVs will help equipment makers pass UL1449 Abnormal Overvoltage 

Limited Current test requirements without the need for external fuse 

 
 
 

 

selecting_the_appropriate_circuit_protection_component-html.html
background image

Confidential and Proprietary  to Littelfuse.  Littelfuse, Inc. © 2014 

PROTECT  

|

  

CONTROL  

|

  

SENSE 

MOV End of Life Failures are Really HOT! 

Test Set-up: 

– 150V MOV with 240V/10A fault, AC coupled – simulating EOL 

condition 

– Side-by-side testing 150V TMOV (thermally protected MOV) 

 

Images: 

– Competitor MOV (Left) ; Littelfuse MOV (Middle) ; Littelfuse 

TMOV (Right) 

 

See next slide for before, 
during & after pictures 

selecting_the_appropriate_circuit_protection_component-html.html
background image

Confidential and Proprietary  to Littelfuse.  Littelfuse, Inc. © 2014 

PROTECT  

|

  

CONTROL  

|

  

SENSE 

Images Before, During and After 

– Before 

 

 

 

– During 

 

 

 

– After 

selecting_the_appropriate_circuit_protection_component-html.html
background image

10 

Confidential and Proprietary  to Littelfuse.  Littelfuse, Inc. © 2014 

PROTECT  

|

  

CONTROL  

|

  

SENSE 

Don’t Let Your Diode Die an Untimely Death 

Background: 

– TVS diodes can be used for AC or DC input power protection 
– Caution to stay under the surge rating of the TVS diode 
– While TVS diodes offer fast and efficient clamping capability, 

they have limited surge robustness 

– IEC61000-4-5 and C.62.41-2002 are popular surge immunity 

standards 

– Maximum indoor surge condition typically is 6kV/3kA, 8/20us 

surge combo wave 

Problem:  

– TVS diodes can undergo catastrophic failure if over stressed 

beyond surge ratings 

– Traces need to be sized according or will open up as well! 

Solution:  

– Select the correct TVS diode surge rating for your application 

selecting_the_appropriate_circuit_protection_component-html.html
background image

11 

Confidential and Proprietary  to Littelfuse.  Littelfuse, Inc. © 2014 

PROTECT  

|

  

CONTROL  

|

  

SENSE 

Don’t Let Your Diode Die an Untimely Death 

Test Set-up: 

– SMCJ TVS diode, 1500W diode, bidirectional  – 

6kV/3kAa surge applied 

 

Images: 

 

See next slide for before, 
during & after pictures 

selecting_the_appropriate_circuit_protection_component-html.html
background image

12 

Confidential and Proprietary  to Littelfuse.  Littelfuse, Inc. © 2014 

PROTECT  

|

  

CONTROL  

|

  

SENSE 

Images Before, During and After 

– Before 

 

 

 

– During 

 

 

 

– After 

selecting_the_appropriate_circuit_protection_component-html.html
background image

13 

Confidential and Proprietary  to Littelfuse.  Littelfuse, Inc. © 2014 

PROTECT  

|

  

CONTROL  

|

  

SENSE 

Additional Information: 

– Diodes should be selected for a given application by their: 

Power Rating,  

Maximum surge current,  

Standoff Voltage, and  

Breakdown Voltage 

 

– Though sometimes not as robust as a MOV, a TVS Diode will have the 

lowest dynamic resistance (the resistance between the I/O and ground); 
therefore, a TVS Diode will clamp  

 

better and reduce the overall amount  

 

of energy seen by the sensitive electronics 

 

 downstream. 

 

– The area between the curves represents 
 

the amount of energy that DOES NOT 

 

get to the chip when an MLV was 

 

replaced by an equivalent TVS Diode

.  

 

Don’t Let Your Diode Die an Untimely Death 

selecting_the_appropriate_circuit_protection_component-html.html
background image

14 

Confidential and Proprietary  to Littelfuse.  Littelfuse, Inc. © 2014 

PROTECT  

|

  

CONTROL  

|

  

SENSE 

Ethernet Vs. Power Cross 

Background: 

– Ethernet ports needing to meet GR-1089 Inter-Building Power 

Cross requirements need appropriate overcurrent protection 

– Typically, protection is a surge tolerant fuse that will open fast 

enough during Power cross testing 

 

Problem:  

– Prevent SEP SIDACtor (overvoltage protector) from getting 

damaged during power cross testing 

– Proper fusing required to comply with GR-1089 Power cross and 

prevent equipment damage/safety hazard 

 

Solution: 

– Use Littelfuse 461 Series Telelink fuse (typically 1.25A rating) at 

port input on cable side 

– Use low capacitance, C or D Rated, SIDACtor overvoltage 

protector (Littelfuse SEP series) 

selecting_the_appropriate_circuit_protection_component-html.html
background image

15 

Confidential and Proprietary  to Littelfuse.  Littelfuse, Inc. © 2014 

PROTECT  

|

  

CONTROL  

|

  

SENSE 

Ethernet Vs. Power Cross 

Test Set-up: 

– Littelfuse Ethernet demo board - Power cross 425V/40A GR-1089 

fault 

– with and without fuse protection 

– SEP Series Ethernet surge protector on cable side 
– Fuse – Littelfuse 461 series, 1.25A Telelink fuse 

Images: 

– With fuse: 
– Without fuse: 

 

 

 

See next slide for before, 
during & after pictures 

selecting_the_appropriate_circuit_protection_component-html.html
background image

16 

Confidential and Proprietary  to Littelfuse.  Littelfuse, Inc. © 2014 

PROTECT  

|

  

CONTROL  

|

  

SENSE 

Images Before, During and After 

With Fuse 

– Before 

 

 

– During 

 

 

– After 

Without Fuse 

– Before 

 

 

– During 

 

 

– After 

selecting_the_appropriate_circuit_protection_component-html.html
background image

17 

Confidential and Proprietary  to Littelfuse.  Littelfuse, Inc. © 2014 

PROTECT  

|

  

CONTROL  

|

  

SENSE 

“Fuse Interrupted” (the exploding DVD version) 

Background: 

– Fuse max voltage and max interrupt rating are safety 

critical specifications 

– When fuse opens during fault, the higher voltage applied 

will cause arc to form longer duration 

– Higher voltage and higher current faults will cause plasma 

formation and molten metal 

– Fuse body, fillers, and fuse element designed to quench 

arc and safely open fuse 

Problem:  

– Deviating from fuse max specs and over-stressing the 

device will cause catastrophic failures 

Solution: 

– Stay under the fuse voltage and interrupt ratings 

selecting_the_appropriate_circuit_protection_component-html.html
background image

18 

Confidential and Proprietary  to Littelfuse.  Littelfuse, Inc. © 2014 

PROTECT  

|

  

CONTROL  

|

  

SENSE 

“Fuse Interrupted” (the exploding DVD version) 

Test Set-up: 

– Littelfuse 215 series, 5x20mm ceramic fuse ; 3.15A rating ; 

250VAC/1500A Interrupt rating 

– We applied 250VAC/1500A short circuit fault 
– We applied 400VDC, 200A short circuit fault (above fuse voltage 

rating) 

Images: 

Within fuse voltage rating: 

Above fuse voltage rating: 

 

See next slide for before, 
during & after pictures 

selecting_the_appropriate_circuit_protection_component-html.html
background image

19 

Confidential and Proprietary  to Littelfuse.  Littelfuse, Inc. © 2014 

PROTECT  

|

  

CONTROL  

|

  

SENSE 

Images Before, During and After 

Within Fuse Voltage 
Rating 

– Before 

 

 

– During 

 

 

– After 

Above Fuse Voltage 
Rating 

– Before 

 

 

– During 

 

 

– After 

selecting_the_appropriate_circuit_protection_component-html.html
background image

20 

Confidential and Proprietary  to Littelfuse.  Littelfuse, Inc. © 2014 

PROTECT  

|

  

CONTROL  

|

  

SENSE 

The Non-Resettable Resettable Fuse 

Background: 

– Just like fuses, PTC Resettable fuses can experience 

overvoltage stress and fail 

– PTC’s most dangerous failure mode is overvoltage stress 
– The higher voltage causes damage to the polymer material and 

will damage the conductive carbon particles 

 

Problem:  

– Choosing wrong voltage rating can lead to catastrophic failure 

mode 

 

Solution: 

– Stay under the max voltage rating of your PTC 

selecting_the_appropriate_circuit_protection_component-html.html
background image

21 

Confidential and Proprietary  to Littelfuse.  Littelfuse, Inc. © 2014 

PROTECT  

|

  

CONTROL  

|

  

SENSE 

See next slide for before, 
during & after pictures 

The Non-Resettable Resettable Fuse 

Test Set-up: 

– Littelfuse 16R series PTC Resettable fuse being used 

in 60VDC short circuit fault 

– 16R series has max voltage rating of 16VDC 
– Littelfuse 60R or 72R series is recommended for this 

application. 

 

Images: 

selecting_the_appropriate_circuit_protection_component-html.html
background image

22 

Confidential and Proprietary  to Littelfuse.  Littelfuse, Inc. © 2014 

PROTECT  

|

  

CONTROL  

|

  

SENSE 

Images Before, During and After 

– Before 

 

 

 

– During 

 

 

 

– After 

selecting_the_appropriate_circuit_protection_component-html.html
background image

23 

Confidential and Proprietary  to Littelfuse.  Littelfuse, Inc. © 2014 

PROTECT  

|

  

CONTROL  

|

  

SENSE 

Fusible Resistors are Irresistible (buyer beware!) 

Background: 

– Fusible resistors are poor alternatives to using a properly specified 

fuse. 

– These fusible resistors are frequently used in LED bulb or charger 

applications due to their low cost. 

– FusR will tend to get very hot during overload and burn open 

causing potential safety hazard. 

– Smoke will be generated from burning fusible resistor which is a 

customer satisfaction issue. 

 

Problem:  

– Unlike a fuse which is designed to open safely during overload 

condition, a fusible resistor (FusR) will not have a controlled and 
consistent opening mode. 

 

Solution: 

– Select a Littelfuse fuse designed to meet the specified 

requirements. 

selecting_the_appropriate_circuit_protection_component-html.html
background image

24 

Confidential and Proprietary  to Littelfuse.  Littelfuse, Inc. © 2014 

PROTECT  

|

  

CONTROL  

|

  

SENSE 

Fusible Resistors are Irresistible (buyer beware!) 

Test Set-up: 

– Fusible resistor vs. fuse during overload condition 
– 392 series TE fuse vs. 10ohm FusR 
– 240vac, 200% Overload over the fuse rating 
 

Images: 

– 392 series fuse – GOOD 
– 10 Ohm Fusible resistor – BAD 

See next slide for before, 
during & after pictures 

selecting_the_appropriate_circuit_protection_component-html.html
background image

25 

Confidential and Proprietary  to Littelfuse.  Littelfuse, Inc. © 2014 

PROTECT  

|

  

CONTROL  

|

  

SENSE 

Images Before, During and After 

Fuse 

– Before 

 

 

– During 

 

 

– After 

Fusible Resistor 

– Before 

 

 

– During 

 

 

– After 

selecting_the_appropriate_circuit_protection_component-html.html
background image

26 

Confidential and Proprietary  to Littelfuse.  Littelfuse, Inc. © 2014 

PROTECT  

|

  

CONTROL  

|

  

SENSE 

SMOV 

– The Superhero of MOVs 

Background: 

– UL1449 3

rd

 Ed, Abnormal Overvoltage Intermediate current 

testing requires up to 150A fault current when testing MOVs 

– Intermediate current testing required for Type 3 SPDs and 

above. 

Problem:  

– Passing the UL1449 Intermediate current test standards typically 

requires an external fuse 

– Fuse will open before MOVs fail but difficult to select due to 

6kv/3ka high surge withstand requirements 

– Integrated thermal protection inside Littelfuse TMOV is limited to 

max 10A fault current  

Solution: 

– Select Littelfuse SMOV Series instead of TMOV to pass UL1449 

Intermediate current requirements 

selecting_the_appropriate_circuit_protection_component-html.html
background image

27 

Confidential and Proprietary  to Littelfuse.  Littelfuse, Inc. © 2014 

PROTECT  

|

  

CONTROL  

|

  

SENSE 

See next slide for before, 
during & after pictures 

Test Set-up: 

– 150V TMOV and SMOV tested at 240VAC/150A Intermediate 

current per UL1449 

 

Images: 

– TMOV failing at 150A – BAD 
– SMOV opening safely at 150A – GOOD 

 

SMOV 

– The Superhero of MOVs 

selecting_the_appropriate_circuit_protection_component-html.html
background image

28 

Confidential and Proprietary  to Littelfuse.  Littelfuse, Inc. © 2014 

PROTECT  

|

  

CONTROL  

|

  

SENSE 

Images Before, During and After 

TMOV 

– Before 

 

 

– During 

 

 

– After 

SMOV 

– Before 

 

 

– During 

 

 

– After 

selecting_the_appropriate_circuit_protection_component-html.html
background image

29 

Confidential and Proprietary  to Littelfuse.  Littelfuse, Inc. © 2014 

PROTECT  

|

  

CONTROL  

|

  

SENSE 

Selecting a Fuse 

selecting_the_appropriate_circuit_protection_component-html.html
background image

30 

Confidential and Proprietary  to Littelfuse.  Littelfuse, Inc. © 2014 

PROTECT  

|

  

CONTROL  

|

  

SENSE 

Background selection information: 
 

Maximum operating current 

– the maximum current that the fuse will experience during normal 

operation of the application 
 

Ambient temperature 

– the temperature in the area surrounding the fuse 

 

Normal operating voltage 

– the voltage level of the line that the fuse is protecting; this is also the 

voltage that the fuse will have to safely support after it has opened 
 

Current pulses 

– these are short duration pulses for which the fuse should not open 

• In-rush and start-up currents are examples 
• The shape, magnitude and quantity of the pulses is needed to ensure no nuisance tripping 
of the fuse 

 

Maximum fault current 

– this determines the Interrupt Rating (Breaking Capacity) that the fuse 

must meet 
 
Mounting requirements of fuse (surface mount, through hole) is considered secondary selection 
criteria (to meet mechanical needs)  

Fuse Selection Process 

  Basics 

– definitions for selecting fuses  

selecting_the_appropriate_circuit_protection_component-html.html
background image

31 

Confidential and Proprietary  to Littelfuse.  Littelfuse, Inc. © 2014 

PROTECT  

|

  

CONTROL  

|

  

SENSE 

Step 1)  Collect information to calculate minimum fuse rating 

• Maximum operating current 

• Normal operating voltage 

• Ambient temperature 

 

 

 

 

 

 

Minimum fuse rating =  

 

 

Maximum operating current 

fuse re-rating factor x thermal de-rating factor 

Use the following equation to calculate the minimum fuse rating: 

Fuse Selection Process 

  Process for calculating minimum fuse current rating (Amps) 
   

(This is explained in the Littelfuse Catalog starting on page 9)  

selecting_the_appropriate_circuit_protection_component-html.html
background image

32 

Confidential and Proprietary  to Littelfuse.  Littelfuse, Inc. © 2014 

PROTECT  

|

  

CONTROL  

|

  

SENSE 

Fuse re-rating factor: 

 

• Use 0.75 if the fuse is UL or CSA Listed or Recognized 
• Use 1.00 if the fuse is IEC Designed 
 

Thermal de-rating factor (TDR): 

 

Determine the thermal de-rating factor by using the appropriate curve for the ambient 
temperature that the fuse will experience (found on page 9 of Fuse Catalog) 

Curve A = Thin Film Fuses 
Curve B = Wire-in-air Fuses 

 (Cartridge, Nano

2

Curve C = Resettable PTCs 

For example: 

Thin Film Fuse 

 

Use Curve A 

If temp is 40ºC 

 

Use TDR of 

95% 

Chip fuses 

Wire-in-air fuses 

Fuse Selection Process 

  Process for calculating minimum fuse rating (amperage)  

Resettable PTCs 

selecting_the_appropriate_circuit_protection_component-html.html
background image

33 

Confidential and Proprietary  to Littelfuse.  Littelfuse, Inc. © 2014 

PROTECT  

|

  

CONTROL  

|

  

SENSE 

maximum operating current 

fuse re-rating factor x thermal de-rating factor 

For this example, it is given that a 

surface mount thin film fuse 

is desired, and that the 

maximum operating current is 0.50A and ambient temperature is 40

°

 C: 

 

Maximum operating current: 

0.50A 

Fuse re-rating factor:   

0.75 

Thermal de-rating factor: 

0.95 

 

 

 

Then, minimum fuse rating = 

 

=        

0.700 A 

 

Since this value is the minimum requirement, find the closest fuse rating that is higher. 

So, the minimum fuse rating that can be used is 

0.750 A. 

0.50 A 

0.75 x 0.95 

Step 2)  Calculate the minimum fuse rating 

Minimum fuse rating   = 

Fuse Selection Process 

  Process for calculating minimum fuse rating (amperage)  

selecting_the_appropriate_circuit_protection_component-html.html
background image

34 

Confidential and Proprietary  to Littelfuse.  Littelfuse, Inc. © 2014 

PROTECT  

|

  

CONTROL  

|

  

SENSE 

Step 3) Calculate minimum nominal melting I

2

t rating of fuse 

1)

Determine 

Pulse I

2

of the application (in-rush current, inductive load switching, etc.)  

2)

Calculate nominal melting I

2

t of the fuse 

Pulse I

2

t

:

 use the waveshape chart to determine appropriate formula 

 

For example: 

• Assume that current measurements show 

Type A waveshape 

• Peak current was measured to be 

1.5A 

• Duration of pulses are 

1 millisecond

 

Then, 

Pulse I

2

t

 

= Ip

2

 x t = (1.5)

2

 x 0.001s = 

0.00225 A

2

Fuse Selection Process 

  Process for calculating minimum melting i

2

t of fuse   

selecting_the_appropriate_circuit_protection_component-html.html
background image

35 

Confidential and Proprietary  to Littelfuse.  Littelfuse, Inc. © 2014 

PROTECT  

|

  

CONTROL  

|

  

SENSE 

Step 4) Calculate minimum nominal melting I

2

t rating of fuse 

1)

Determine 

Pulse I

2

of the application 

2)

Determine Rating Factor for the application 

 

For example: 

Pulse 

Pulse I

2

t

 was calculated to be 

0.00225 A

2

Assume that the fuse needs to survive

 

100,000 pulses 

 

Use Chart II to determine the Rating Factor 

For 100,000 pulses, 

Rating Factor is 22% 

 

Then,  

Minimum 

nominal melting 

I

2

rating = Pulse I

2

t / rating factor 

 

 

 

 

= 0.00225 A

2

s / 0.22 

 

 

 

 

0.0102 A

2

s  

Fuse Selection Process 

  Process for calculating minimum melting i

2

t of fuse  

selecting_the_appropriate_circuit_protection_component-html.html
background image

36 

Confidential and Proprietary  to Littelfuse.  Littelfuse, Inc. © 2014 

PROTECT  

|

  

CONTROL  

|

  

SENSE 

Step 5) Compare the calculated nominal melting I

2

t to actual fuses: 

Surface mount thin film fuses were specified earlier 

So, compare Nominal melting 

I

2

value of 0.750A-rated thin film fuses to target value (0.0102 A

2

s): 

 

 

 

 

 

 

 

0433.750 

1206, very fast acting   

0.0170 A

2

s

  

63VDC 

 

0434.750 

0603, very fast acting   

0.0171 A

2

s

  

32VDC 

 

0435.750 

0402, very fast acting   

0.0120 A

2

s

  

24VDC 

0435.750               .75                        24                        0.105                       0.0120   

Since the nominal melting 

I

2

value for all of these fuses is 

greater than 

the required value of the 

application (0.0102 A

2

s), they are all valid for usage.  The specific part can be chosen according the 

amount of board space available, the rated voltage, etc. 

 

The information can be found on 
the product data sheet.  The 
chart to the right is for the 
SlimLine 0402, 0435 series fuse. 

Fuse Selection Process 

  Process for calculating minimum melting i

2

t of fuse  

selecting_the_appropriate_circuit_protection_component-html.html
background image

37 

Confidential and Proprietary  to Littelfuse.  Littelfuse, Inc. © 2014 

PROTECT  

|

  

CONTROL  

|

  

SENSE 

Understand the application 
and circuit parameters 

Compare calculated and actual nominal 
melting 

I

2

t

 values to ensure fuse will not suffer 

nuisance opening.  If there are multiple fuses 
qualified for the application, use secondary 
characteristics (size, voltage rating, etc.) to 
determine best solution 

Determine minimum current 
rating of fuse (fuse re-rating, 
thermal de-rating) 

0.750 A 

Determine minimum 

Nominal melting 

I

2

value of the Fuse 

0.0102 A

2

Determine 

Pulse I

2

t

 

value 

of the application 

0.00225 A

2

IMPORTANT!!  Even though care may 
be used during the fuse selection 
process, it is recommended that 
application-level testing be performed 
to verify coordination of fuses to the 
circuit conditions 

Fuse Selection Process 

  Summary of steps to select fuse  

selecting_the_appropriate_circuit_protection_component-html.html
background image

38 

Confidential and Proprietary  to Littelfuse.  Littelfuse, Inc. © 2014 

PROTECT  

|

  

CONTROL  

|

  

SENSE 

Details of in-rush current 

•  System voltage = 12VDC 
•  Peak current = 35A 
•  t = 40 

•  Number of pulses required = 70,000 

Calculations: 
I

2

t = (1/2)Ip

2

 t 

I

2

t = (1/2) x (35A)

 2 

x (.00004) 

Pulse I

2

t  = 0.0245 A

2

Nominal melting I

2

t = (0.0245 / 0.23) = 

0.1065 A

2

The 0467003.NR fuse had been selected 

• 

0.2403 A

2

is the listed value 

• This value is greater than the 
calculated value, so the fuse should 
withstand 70,000 pulses 
• 

Testing at Littelfuse confirmed that 

the fuse could indeed survive 70,000 
of these pulses 

Fuse Selection Example 

  Verification of calculated melting i

2

t  

  Screen shot is actual in-rush current from HDD hot-plug   

selecting_the_appropriate_circuit_protection_component-html.html
background image

39 

Confidential and Proprietary  to Littelfuse.  Littelfuse, Inc. © 2014 

PROTECT  

|

  

CONTROL  

|

  

SENSE 

Pulse Energy vs. Fuse Melting Energy 

Calculated Pulse I

2

t  = 0.0245 A

2

(previous page) 

 

0467003 Fuse I2t = 0.2403 A

2

Ratio of Calculated Pulse I

2

t / Fuse Melting I

2

= 0.0245 A

2

s / 0.2403 A

2

s =  ~10.2% 

>100,000 
pulses at 10.2% 
melting I²t 

Fuse Selection Example (continued) 

Using Ratio of Calculated Pulse I

2

t to Melting I

2

t of selected fuse to 

determine Pulse Cycle Withstand Capability 

selecting_the_appropriate_circuit_protection_component-html.html
background image

40 

Confidential and Proprietary  to Littelfuse.  Littelfuse, Inc. © 2014 

PROTECT  

|

  

CONTROL  

|

  

SENSE 

Surge Protection Selection 
  

- Metal Oxide Varistor 

selecting_the_appropriate_circuit_protection_component-html.html
background image

41 

Confidential and Proprietary  to Littelfuse.  Littelfuse, Inc. © 2014 

PROTECT  

|

  

CONTROL  

|

  

SENSE 

Metal Oxide Varistor (MOV) 

 Shunts high pulse-current and high-energy 

transients to ground; thereby protecting the 
application 

 Industry standard form factors 

 Thermally-protected version is available (TMOV) 

 Key feature is the durability to repeatedly 

handle high peak pulse current, high-energy 
surge transients 

Surge Protection Component  

  Overview of MOV product 

selecting_the_appropriate_circuit_protection_component-html.html
background image

42 

Confidential and Proprietary  to Littelfuse.  Littelfuse, Inc. © 2014 

PROTECT  

|

  

CONTROL  

|

  

SENSE 

-

 

10

 

-8

 

10

 

-6

 

-

 

10

 

-2

 

10

 

0

 

10

 

2

 

10

 

4

 

Current (A)

 

Leakage 

Region

 

Normal Varistor 

Operation

 

Upturn 

Region

 

V

oltage

 (

V)

 

SLOPE =

 

1

 

a

 

I = kV

 

a

 

10

 

20

 

50

 

100

 

200

 

500

 

1000

 

(TYPICAL V130LA2OA)

 

10

 

-4 

Surge protection component  

  Functional regions of MOV (based on V-I curve)  

selecting_the_appropriate_circuit_protection_component-html.html
background image

43 

Confidential and Proprietary  to Littelfuse.  Littelfuse, Inc. © 2014 

PROTECT  

|

  

CONTROL  

|

  

SENSE 

Surge Protection Selection 
  

- Metal Oxide Varistor 

   - Example of selecting a MOV  

selecting_the_appropriate_circuit_protection_component-html.html
background image

44 

Confidential and Proprietary  to Littelfuse.  Littelfuse, Inc. © 2014 

PROTECT  

|

  

CONTROL  

|

  

SENSE 

Example of MOV selection 

 

Circuit conditions and requirements: 

-120VAC circuit 
- Current waveform for surge is 8x20

s; voltage is 1.2x50µs 

- Peak current during the surge is 3,000A 
- Requirement is to survive 40 surges  
- Other components (transformer, capacitors, etc.) are rated to 
withstand 1,000V maximum. 

 

Approach to finding a solution:  

- To find the voltage rating of the MOV, allow for 20% head room 
to take into account voltage swells. 

• 120VAC x 1.2 = 144VAC 

• So look at 150VAC rated MOVs 

• Determine which MOV disc size to use – identify those 
that minimally meet the 3,000A surge requirement 

-Use 

Pulse Rating Curves

 to determine pulse capabilities of 

each series per the 40 pulses @ 3,000A requirement 
- Use 

V-I Curve 

of selected MOV to verify that the peak voltage 

will be below the 1,000V ceiling.  

MOV Selection Process 

  Example of selecting a MOV for lightning protection  

selecting_the_appropriate_circuit_protection_component-html.html
background image

45 

Confidential and Proprietary  to Littelfuse.  Littelfuse, Inc. © 2014 

PROTECT  

|

  

CONTROL  

|

  

SENSE 

MOV Selection Process 

  Determine which disc size is needed 

(see page 112 of MOV Catalog)  

Data sheet review 

– Peak Current rating  

•  From the problem statement, need > 3,000A capability for 150VAC disc 
•  Per the table, the 14mm disc can pass at least one 3,000A surge pulse 
•  Since the LA series is the least robust, we’ll start the evaluation there   

selecting_the_appropriate_circuit_protection_component-html.html
background image

46 

Confidential and Proprietary  to Littelfuse.  Littelfuse, Inc. © 2014 

PROTECT  

|

  

CONTROL  

|

  

SENSE 

LA Series 

Pulse Rating Curves for 14mm LA series  

•  Locate pulse width (20µs) on the x-axis  
•  Find where vertical line intercepts 3,000A point  
•  In this case, we find that the LA MOV can survive 1 to 2 pulses  

MOV Selection Process 

  

Determine if 14mm LA Series is suitable 

(see page 117, Fig 11 of the MOV Catalog) 

selecting_the_appropriate_circuit_protection_component-html.html
background image

47 

Confidential and Proprietary  to Littelfuse.  Littelfuse, Inc. © 2014 

PROTECT  

|

  

CONTROL  

|

  

SENSE 

UltraMOV Series 

Pulse Rating Curves for 14mm UltraMOV series 

•  Locate pulse width (20µs) on the x-axis  
•  Find where vertical line intercepts 3,000A point  
•  In this case, we find that the UltraMOV can survive 2 to 10 pulses  

MOV Selection Process 

 

Determine if 14mm UltraMOV Series is suitable 

(see page 88, Fig 9 of the MOV Catalog)   

selecting_the_appropriate_circuit_protection_component-html.html
background image

48 

Confidential and Proprietary  to Littelfuse.  Littelfuse, Inc. © 2014 

PROTECT  

|

  

CONTROL  

|

  

SENSE 

Pulse Rating Curves for 14mm C-III series 

•  Locate pulse width (20µs) on the x-axis  
•  Find where vertical line intercepts 3,000A point  
•  In this case, we find that the C-III can survive 10 to 100 pulses  

C-III Series 

MOV Selection Process 

  

Determine if 14mm C-III Series is suitable 

(see page 105, Fig 6 of the MOV Catalog)  

selecting_the_appropriate_circuit_protection_component-html.html
background image

49 

Confidential and Proprietary  to Littelfuse.  Littelfuse, Inc. © 2014 

PROTECT  

|

  

CONTROL  

|

  

SENSE 

MOV Selection Process 

 

So, how many pulses can 14mm C-III varistor take? 

(see page 103 of the MOV Catalog) 

Pulse Rating Curves for 14mm C-III series 

•  Consult the data sheet for verification of surge pulse capabilities  
•  From the table, the 14mm disc can survive 40 pulses  
•  So, the V150LA10C(P) is the best part for the requirements  

selecting_the_appropriate_circuit_protection_component-html.html
background image

50 

Confidential and Proprietary  to Littelfuse.  Littelfuse, Inc. © 2014 

PROTECT  

|

  

CONTROL  

|

  

SENSE 

MOV Selection Process 

  Determine the peak voltage that the 3,000A surge will create 

      (see page 105 of the MOV Catalog)  

V-I Curves for 14mm C-III series 

•  Consult the data sheet for verification of surge pulse capabilities  
•  From the table, locate the peak current on the x-axis (3,000A)  
•  Find where it intercepts the curve for V150LA10C(P) product  
•  In this case, the maximum voltage is found to be 850V  

selecting_the_appropriate_circuit_protection_component-html.html
background image

51 

Confidential and Proprietary  to Littelfuse.  Littelfuse, Inc. © 2014 

PROTECT  

|

  

CONTROL  

|

  

SENSE 

Example of MOV selection 

 

Circuit conditions and requirements: 

-120VAC circuit 
- Current waveform for surge is 8x20

s; voltage is 1.2x50µs 

- Peak current during the surge is 3,000A 
- Requirement is to survive 40 surges  
- Other components (transformer, capacitors, etc.) are rated to 
withstand 1,000V maximum. 

 

Approach to finding a solution:  

- To find the voltage rating of the MOV, allow for 20% head room 
to take into account voltage swells. 

• 120VAC x 1.2 = 144VAC 
• So look at 150VAC rated MOVs 

• Determine which MOV disc size to use – identify those 
that minimally meet the 3,000A surge requirement 

-Use 

Pulse Rating Curves

 to determine pulse capabilities of 

each series per the 40 pulses @ 3,000A requirement 
- Use 

V-I Curve 

of selected MOV to verify that the peak voltage 

will be below the 1,000V ceiling.  

MOV Selection Process 

  Compare V150LA10C(P) to requirements  

Compare requirements to 
V150LA10C(P)  

 
 
Voltage rating of 150VAC 
 
Disc size of 14mm  
 
Can meet 40 surge pulses 
 
Peak voltage of 850V   

selecting_the_appropriate_circuit_protection_component-html.html
background image

52 

Confidential and Proprietary  to Littelfuse.  Littelfuse, Inc. © 2014 

PROTECT  

|

  

CONTROL  

|

  

SENSE 

iDesign

TM

 Online Fuse Design and Selection Tool 

Registration page 

Free to register now !!! 

https://littelfuse.transim.com/login.aspx  

selecting_the_appropriate_circuit_protection_component-html.html
background image

53 

Confidential and Proprietary  to Littelfuse.  Littelfuse, Inc. © 2014 

PROTECT  

|

  

CONTROL  

|

  

SENSE 

Additional Literature 

Design and Selection Guides

 

 

Electronic Products Selection Guide

 

Available on the Littelfuse website 

Includes all Littelfuse technologies 

Quick reference for all product specifications and applications 

 

System Level Design Guide

 

Available on the Littelfuse website 

Discusses multiple applications such as: 

USB1.1/2.0/3.0 

HDMI/DVI 

10/100/1000 Ethernet 

eSATA 

Audio (Speaker/Microphone) 

Keypad/Push button 

And many more… 

 

Ethernet Design Guide

 

Includes both TVS Diode Arrays, SIDACtor Devices, and TVS Diodes (for PoE) 

 

 

selecting_the_appropriate_circuit_protection_component-html.html
background image

54 

Confidential and Proprietary  to Littelfuse.  Littelfuse, Inc. © 2014 

PROTECT  

|

  

CONTROL  

|

  

SENSE 

Additional Literature 

Sample Kits 

 

 

TVS Diode Arrays 

Contains over 55 products and includes all 2012 new product releases 
 
 
 

 
 
 

TVS Diodes 

Axial Lead 400-1500W 

SA5.0A, SA12CA, SAC5.0, P6KE27CA, P6KE200A,  

 

1.5KE91A, 1.5KE440A, LEC28A 

Surface Mount 400-1500W 

SMAJ5.0A, SMAJ58A, P4SMA20CA, P4SMA200CA,  

 

SMBJ15A, SMBJ33CA, P6SMB36A, P6SMB200CA,  

 

1KSMB47CA, 1KSMB160A, SMCJ24CA, SMCJ64A,  

 

1.5SMC6.8A, 1.5SMC550CA 

 

 

 

 

selecting_the_appropriate_circuit_protection_component-html.html
background image

55 

Confidential and Proprietary  to Littelfuse.  Littelfuse, Inc. © 2014 

PROTECT  

|

  

CONTROL  

|

  

SENSE 

Additional Literature 

Miscellaneous

 

 

TVS Diode Array App

 

Only for the iPhone/iPad  

Help in finding the right product for your application 
 
 
 

Product Catalogs 

Found on Littelfuse.com  

Catalogs are available under the  

 

respective product category 

 

selecting_the_appropriate_circuit_protection_component-html.html
background image

56 

Confidential and Proprietary  to Littelfuse.  Littelfuse, Inc. © 2014 

PROTECT  

|

  

CONTROL  

|

  

SENSE 

About Littelfuse 

selecting_the_appropriate_circuit_protection_component-html.html
background image

57 

Confidential and Proprietary  to Littelfuse.  Littelfuse, Inc. © 2014 

PROTECT  

|

  

CONTROL  

|

  

SENSE 

Who is Littelfuse? 

Founded 1927 in Chicago, Ill., USA 

Traded on the U.S. NASDAQ; Symbol: LFUS 

6,300 employees 

35 facilities worldwide: 

– Americas 
– Europe 
– Asia 

 

selecting_the_appropriate_circuit_protection_component-html.html
background image

58 

Confidential and Proprietary  to Littelfuse.  Littelfuse, Inc. © 2014 

PROTECT  

|

  

CONTROL  

|

  

SENSE 

Littelfuse Products 

Global Presence 

– Local Resources 

Electronics 
600,000 sq. ft. 

Automotive 
and Electrical 
375,000 sq. ft. 

Electrical 
70,000 sq. ft. 

Automotive 
70,000 sq. ft. 

Founded in 1927 

World Headquarters in Chicago, IL 

More than 5,000 employees 

Publicly held company since 1992 

– NASDAQ 

LFUS

 

world class

 manufacturing sites

 

 

*Yahoo Finance 

selecting_the_appropriate_circuit_protection_component-html.html
background image

59 

Confidential and Proprietary  to Littelfuse.  Littelfuse, Inc. © 2014 

PROTECT  

|

  

CONTROL  

|

  

SENSE 

The #1 Brand in Circuit Protection 

— Emerging 

Player in Power Control and Sensing 

Electrical 
(16%) 

 Power Fuse 

 Relay/Custom 

Littelfuse has the broadest and deepest portfolio of circuit protection products serving three major 
market segments. 

Automotive 
(35%) 

 Auto Fuse 

 Commercial Vehicle 

 Sensors 

Electronics 
(49%) 

 Passives 

 Semis 

 Sensors 

selecting_the_appropriate_circuit_protection_component-html.html
background image

60 

Confidential and Proprietary  to Littelfuse.  Littelfuse, Inc. © 2014 

PROTECT  

|

  

CONTROL  

|

  

SENSE 

Littelfuse Protects Against Common Threats  
to Electrical Circuits and Components 

Overcurrent 

Protection

 

Overvoltage 

Protection

 

Power Monitoring and  

Protective Switching 

 

Power Cross

 

Overloads & 

Short Circuits 

ESD Protection

 

Lightning 

Protection 

Equipment 

Protection 

Ground-Fault Protection 

Power Distribution 

and Control 

 

Mining Control 

Consoles

 

Power Distribution Centers

 

Every product that uses electrical energy needs circuit protection 
to ensure safety, reliability and performance.