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6秒@@！故障发生时@@的@@极限响应@@，谁来守护@@？

judy — Fri, 02 Feb 2024 02:45:32 +0000

汽车@@电气化推动了电子保险丝@@@@“eFuse”取代机械继电器和@@熔断器@@，以实现更紧凑@@@@@@、更高@@效的@@解决方案@@。NIV3071 eFuse可保护下游电路免受过流@@@@、过温@@和@@接地短路@@事件@@的@@影响@@，并可通过@@开漏@@FAULT引脚@@提供故障指示器@@。该@@器件具有@@四个@@集成高@@侧通道@@，可以通过@@@@EN引脚@@独立控制@@，也可以并联@@在@@一起@@以用于@@更大的@@负载@@@@@@。该@@器件具有@@可配置@@的@@电流@@限制功能和@@导通@@时@@间@@@@，可支持@@多种负载@@@@。

汽车@@应用@@中@@的@@@@@@NIV3071

在@@汽车@@应用@@中@@使用@@NIV3071有几个@@优势@@。该@@器件采用@@@@6x5mm封装@@，与@@机械继电器和@@熔断器等传统解决方案相比@@@@，大大减少了所需的@@电路板面积@@@@。与@@这些@@传统解决方案相比@@@@，eFuse在@@发生故障时@@无需更换@@，因为@@其@@保护功能@@将@@同时@@@@保护器件和@@负载@@@@，从而@@在@@@@整个@@车辆中@@实现分布式区域控制架构@@。该@@器件有两个@@@@版本@@：锁存型和@@自动重试型@@。如果@@发生故障@@，锁存器件将@@锁闭@@，直到通过@@@@切换@@EN引脚@@或功率@@循环发送命令为@@止@@。自动重试器件将@@等待@@3ms，如果@@进入热关断保护@@，则会等待足够冷却芯片的@@时@@间@@，然后@@再尝试重新导通@@@@。

与@@传统保险丝相比@@@@，NIV3071的@@另一个@@优势是@@在@@发生故障时@@@@，其@@短路@@响应时@@间非常快@@，仅为@@@@6s。与@@图@@@@1所示@@的@@传统保险丝相比@@@@，这分别降@@低了峰值电流@@和@@功耗@@，对任何相关线束的@@峰值电流@@和@@额定功率@@都有益@@。此外@@，快速响应时@@间可防止输入电源电压骤降@@@@，从而@@保护@@任何安全攸关的@@负载@@@@以及使用同一电源的@@其@@他@@负载@@@@，如图@@@@2所示@@。

图@@1.左侧插片式保险丝@@，中@@心@@PTC，右侧@@NIV3071 eFuse

图@@2.同一电源上有多个@@@@eFuse

NIV3071由@@四个@@集成通道组成@@，可以独立驱动@@@@，也可以并联@@在@@一起@@，以提供更多负载@@电流@@@@，如图@@@@3所示@@。输入可以由@@不同的@@电源或公共电源供电@@。凭借这种@@灵活性@@，NIV3071可以通过@@@@同一器件轻松支持@@@@48V和@@12V负载@@。这在@@汽车@@应用@@中@@非常有利@@，因为@@通过@@一个@@器件即可保护@@ECU（电子控制单元@@）中@@的@@@@48V和@@12V负载@@。

图@@3.NIV3071的@@配置@@@@

该@@器件应与@@稳压电源搭配使用@@。由@@于@@该@@器件具有@@@@UVLO功能且@@无反向电流@@保护@@@@，因此@@不建议用在@@需要冷启动和@@抛负载@@@@（负载@@突降@@@@）的@@其@@他@@汽车@@应用@@@@。

动态特性和@@注意事项@@

导通@@时@@序@@
NIV3071 具有@@受控导通@@功能@@，可以通过@@@@导通@@延迟时@@间@@ (tDLY(On)) 和@@导通@@时@@间@@ (tRAMP(On)) 进行描述@@，如图@@@@4所示@@：

图@@4.NIV3071的@@导通@@@@时@@序@@@@

导通@@延迟时@@间定义为@@@@EN引脚@@达到其@@最大值的@@@@90%到输出端达到标称电压的@@@@10%之间@@的@@时@@间@@。导通@@时@@间定义为@@输出端达到标称电压的@@@@10%至@@90%之间@@的@@时@@间@@。如果@@EN引脚@@上出现任何瞬时@@电压尖峰@@，或者@@微控制器在@@加电时@@发送正确逻辑信号略有延迟@@，则导通@@延迟时@@间会用作去毛刺滤波器@@，以确保@@在@@预期导通@@时@@间安全启动负载@@@@。

导通@@时@@间功能可以通过@@@@外部@@电容进行配置@@@@。要正确使用导通@@时@@间功能@@，必须考虑负载@@类型@@。虽然对于@@容性负载@@来说@@，增加导通@@时@@间有助于减少浪涌电流@@尖峰@@，但对于@@阻性@@负载@@@@，随着输出电压上升@@，消耗的@@电流@@将@@持续增加@@。由@@于@@该@@直流电流@@和@@延长的@@输出导通@@时@@间会导致在@@器件上产生电压梯度@@，器件将@@消耗大量功率@@@@，并可能在@@器件完全导通@@之前进入热关断状态以保护芯片@@。这取决于输入电压@@、输出电压导通@@时@@间@@、负载@@电流@@曲线和@@环境温度@@。

浪涌电流@@控制@@
NIV3071 和@@安森美@@@@ (onsemi) 的@@其@@他@@eFuse具有@@浪涌电流@@控制@@功能@@，可限制导通@@容性负载@@时@@出现的@@峰值电流@@@@。该@@功能由@@一个@@外部@@引脚@@控制@@@@，该@@引脚@@可以保持开路@@，或者@@在@@@@dvdt引脚@@和@@地之间@@使用一个@@较小值的@@陶瓷电容@@。通过@@向该@@引脚@@添加电容@@，可以延长输出导通@@时@@间@@，从而@@降@@低峰值电流@@@@，可以表@@示@@为@@@@：

以下@@关系式可用于@@控制给定@@Cload下的@@峰值电流@@@@：

导通@@时@@间与@@@@ dv/dt 引脚@@电容的@@关系@@，TJ = -40°C

图@@ 5.导通@@时@@间与@@@@ dv/dt 引脚@@电容的@@关系@@

使用上述公式和@@图@@@@@@5，用户可以设置导通@@容性负载@@时@@的@@最大浪涌电流@@@@。下面的@@图@@@@6和@@图@@@@7提供了一个@@测试用例@@：

图@@6.浪涌电流@@控制@@测试用例@@

图@@7.测试用例的@@测量结果@@

大容性负载@@和@@肖特基二极管@@@@
对于@@较大的@@容性负载@@@@（和@@低电流@@直流负载@@@@），可以在@@输出和@@输入之间@@放置一个@@肖特基二极管@@@@，如图@@@@ 8 所示@@，以在@@器件关断时@@保护@@ eFuse 的@@体二极管@@免受过大反向电流@@的@@影响@@。一旦输入电压降@@至@@@@ UVLO 以下@@，器件就会关断@@，由@@于@@输出电容在@@完全放电之前维持输出电压@@，这会在@@器件上产生反向电压@@。与@@此同时@@@@@@，负电压对肖特基二极管@@进行偏置@@，提供了在@@器件周围放电的@@路径@@，如图@@@@ 9 中@@的@@@@测量结果所示@@@@。

图@@8：使用肖特基二极管@@防止反向电流@@情况@@

图@@9.测量流经器件和@@外部@@肖特基二极管@@的@@电流@@@@

关闭感性负载@@@@
在@@输出端发生接地短路@@或过流@@故障事件期间@@，NIV3071可快速关断以同时@@@@保护器件和@@下游电路@@。如果@@电源路径中@@存在@@很大的@@电感@@（例如@@电缆@@），则快速关断将@@导致电压尖峰超过器件的@@额定电压@@。为@@了缓解这些@@电压尖峰@@，可以使用多种选项@@。可以在@@输入和@@接地端之间@@放置一个@@@@ TVS 二极管@@，而@@肖特基二极管@@可以作为@@@@续流二极管@@与@@负载@@并联@@放置@@。此外@@，RC缓冲电路可与@@负载@@并联@@使用@@。如果@@具体应用中@@@@的@@预期电感超过@@ 5uH，则强烈建议使用外部@@肖特基二极管@@或缓冲器@@。

随着汽车@@市场的@@电气化趋势不断升级@@，且@@48V系统@@越来越普及@@，NIV3071 在@@汽车@@应用@@中@@具有@@诸多优势@@。

本文转载自@@：安森美@@

想快速实现高@@性价比@@的@@电路保护@@@@？试试@@eFuse！

judy — Thu, 07 Dec 2023 02:33:48 +0000

作者@@：Jacob Beningo，来源@@：得捷电子@@DigiKey微信公众号@@

随着电子设备@@在@@家庭@@、办公室和@@工业中@@的@@@@普及@@，对高@@速@@、紧凑@@、低成本@@、可复位@@和@@可调节电路保护@@器件的@@需求越来越重要@@，以确保@@用户安全和@@最长的@@正常设备@@运行时@@间@@。传统熔断方法的@@熔断电流@@不准确@@、响应时@@间慢@@，而@@且@@通常保险丝更换不方便@@。

虽然从头设计一个@@合适的@@保护方案是@@可以的@@@@，但要在@@可重置的@@设备@@中@@满足@@苛刻的@@延迟和@@精度要求@@并非易事@@。此外@@，同样的@@解决方案现在@@也有望具备可调过流@@保护@@@@@@、可调浪涌电流@@压摆率@@、过压@@钳位@@@@、反向电流@@阻断和@@热保护等功能@@。这种@@设计需要大量的@@分立@@188足彩外围@@app 和@@数个@@@@ IC，这样@@不仅会占据@@ PC 板的@@上很大面积@@@@，提高@@成本@@，还会延迟上市时@@间@@。不断增加难度是@@为@@了满足@@高@@可靠@@性@@要求@@@@，满足@@诸如@@ IEC/UL62368-1 和@@ UL2367 等国际安全标准@@要求@@@@。

为@@此@@，设计人员可以转向使用电子保险丝@@@@ (eFuse) IC 来提供纳秒@@@@ (ns) 级短路@@保护@@，这比@@传统的@@保险丝或@@ PPTC 器件要快一百万倍@@@@。

本文在@@介绍@@@@ eFuse 及其@@工作原理之前@@，说明为@@什么需要更快速@@、更坚固@@、更紧凑@@@@、更可靠@@和@@更经济的@@电路保护@@@@。然后@@，介绍@@ Toshiba Electronic Devices and Storage Corporation 提供的@@几种@@ eFuse，并说明这些@@器件在@@经济实惠@@、结构紧凑@@和@@坚固耐用方面是@@如何满足@@设计者的@@电路保护@@需求@@的@@@@。

电路保护@@需求@@

过电流@@状况@@、短路@@、过载@@和@@过电压是@@电子系统@@的@@@@一些基本电路保护@@需求@@@@。过流@@状态下@@，会有过量的@@电流@@流经导体@@。这可能会导致高@@水平发热@@、火灾或设备@@损坏的@@风险@@。短路@@、过载@@、设计故障@@、部件故障以及电弧或接地故障都可能造成过流@@故障@@。为@@了保护电路和@@设备@@用户@@，过流@@保护@@需要瞬时@@动作@@。

存在@@过载@@时@@@@，过大的@@电流@@不会立即产生危险@@，但长期过载@@造成的@@后果与@@高@@过流@@同样不安全@@。过载@@保护是@@根据过载@@程度通过@@各种时@@间延迟来实现的@@@@@@。随着过载@@情况的@@加重@@，延迟会随之缩短@@。过载@@保护可以用延迟或慢速保险丝来实现@@。

过电压情况会导致系统@@运行不稳定@@@@，还可能导致产生过多热量@@，增大火灾风险@@。过电压也会给系统@@用户或操作员带来直接危险@@。与@@过电流@@一样@@，过压@@保护@@也需要快速动作@@，切断@@电源@@。

为@@确保运行安全@@、稳定@@，有些应用受还益于除基本保护功能@@以外的@@其@@他@@保护功能@@@@，具体包括@@可调级别的@@过压@@和@@过流@@保护@@@@、启动涌流控制@@、热保护和@@反向电流@@阻断功能@@。各种不同的@@电路保护@@装置可以满足@@这些@@保护功能@@的@@不同组合需求@@。

eFuses 如何工作@@

与@@传统保险丝和@@@@@@ PPTC 器件相比@@@@，eFuse IC 实现了更广泛的@@保护功能@@和@@更高@@的@@@@控制水平@@（图@@ 1）。除高@@速短路@@保护外@@，eFuse 还提供精确的@@过压@@箝位@@、可调过流@@保护@@@@、可调电压和@@电流@@压摆率控制@@，以便尽可能减少浪涌电流@@和@@热关断@@。各个@@不同的@@版本还包括@@内置反向电流@@阻断@@功能@@。

图@@ 1：eFuse 可以取代传统保险丝或@@ PPTC 设备@@，并具有@@更多的@@保护功能@@和@@更高@@的@@@@控制水平@@。（图@@片来源@@@@：Toshiba）

eFuse 性能的@@关键因素之一是@@内部功率@@@@ MOSFET，其@@“导通@@”电阻通常在@@毫欧@@@@ (mΩ) 范围内@@，并能处理高@@输出电流@@@@（图@@ 2）。正常工作期间@@，功率@@ MOSFET 的@@极低导通@@电阻确保@@ VOUT 端电压与@@@@ VIN 端电压几乎相同@@。当检测到短路@@时@@@@，MOSFET 会非常迅速断开@@@@，而@@当系统@@恢复正常时@@@@，MOSFET 则用来控制浪涌电流@@@@。

图@@ 2：低导通@@电阻功率@@@@ MOSFET（顶部中@@心@@@@）是@@ eFuse 实现快速动作和@@受控启动能力的@@关键@@。（图@@片来源@@@@：Toshiba）

除了功率@@@@ MOSFET 之外@@，eFuse 的@@有源性质也有助于实现众多的@@性能优势@@（表@@ 1）。传统保险丝和@@@@ PPTC 是@@无源器件@@，跳闸@@电流@@的@@精度很低@@。它们都依靠焦耳加热且@@耗费时@@间@@，从而@@增加了其@@反应时@@间@@。另一方面@@，eFuse 会不断监测电流@@@@，一旦电流@@达到可调限流值的@@@@ 1.6 倍@@，就会启动短路@@保护@@。一旦启动@@，eFuse 的@@超高@@速短路@@保护技术@@只需@@ 150 至@@ 320 纳秒@@即可将@@电流@@降@@至@@接近零@@，而@@保险丝和@@@@ PPTC 的@@反应时@@间则为@@@@ 1 秒@@或更长@@。这种@@快速反应时@@间减少了系统@@应力@@，从而@@增强了稳健性@@@@。由@@于@@ eFuse 电子保险丝@@不会被短路@@破坏@@，因此@@可以多次使用@@。

表@@ 1：与@@保险丝和@@@@ PPTC（聚合开关@@）器件相比@@@@，eFuse IC 的@@保护速度@@更快@@、精度更高@@@@、保护功能@@更全@@。（表@@格来源@@@@：Toshiba）

与@@作为@@@@一次性设备@@的@@传统保险丝相比@@@@，eFuse 有助于降@@低维护成本@@，缩短恢复和@@维修时@@间@@。eFuse 有自动恢复和@@锁定保护两种故障恢复方式@@：前者是@@在@@故障条件消除后自动恢复正常运行@@，后者是@@在@@故障消除后被施加外部@@信号时@@恢复@@。eFuse 还提供过压@@和@@热保护@@，这对传统保险丝或@@ PPTC 来说是@@不可能的@@@@。

选择@@ eFuses

选择@@合适的@@@@ eFuse 通常要从应用的@@电源轨开始@@。对于@@ 5 至@@ 12 伏电源轨@@，TCKE8xx系列@@ eFuse是@@不错的@@选择@@@@。该@@系列@@的@@额定输入电压高@@达@@ 18 V，电流@@ 5 A，通过@@了@@ IEC 62368-1 认证@@，符合@@ UL2367 要求@@，采用@@ WSON10B 封装@@，尺寸@@为@@@@ 3.0 mm x 3.0 mm x 0.7 mm 高@@，间距为@@@@ 0.5 mm（图@@ 3）。

图@@ 3：Toshiba 的@@ eFuses 采用@@ 3 mm x 3 mm、0.7 mm 高@@的@@@@ WSON10B 表@@面贴装封装@@@@。（图@@片来源@@@@：Toshiba）

对于@@设计者来说@@，TCKE8xx 系列@@提高@@了灵活性@@，包括@@由@@外部@@电阻设置调节过流@@值@@、由@@外部@@电容设置调节压摆率控制@@，提供过压@@和@@欠压保护@@、热关断功能以及一个@@针对选用型外部@@反向电流@@阻断@@ FET 的@@控制引脚@@@@。

设计者还可以选择@@三种不同的@@过压@@钳位@@@@@@：用于@@ 5 V 系统@@的@@@@ 6.04 V 钳位@@（例如@@ TCKE805NL, RF），用于@@ 12 V 系统@@的@@@@ 15.1 V钳位@@（包括@@ TCKE812NL, RF），以及无钳位@@电压@@（例如@@ TCKE800NL, RF）（图@@ 4）。根据不同的@@型号@@@@，过压@@保护@@分为@@自动重试和@@钳位@@两种方式@@，钳位@@水平的@@设定精度为@@@@ 7%。欠压锁定可通过@@一个@@外部@@电阻设定@@。热关断可在@@@@ eFuse 的@@温度超过@@ 160℃ 时@@将@@其@@断开@@@@，从而@@保护@@ IC 免受超温影响@@。具有@@自动恢复热保护的@@型号@@在@@温度下降@@@@ 20°C 时@@重新启动@@。

图@@ 4：TCKE8xx 系列@@电子保险丝@@包括@@多种型号@@@@，钳位@@电压为@@@@ 6.04 V 的@@ TCKE805 适用于@@@@ 5 V 系统@@，钳位@@电压为@@@@ 15.1 V 的@@ TCKE812 适用于@@@@ 12 V 系统@@，而@@ TCKE800 则没有钳位@@电压@@。（图@@片来源@@@@：Toshiba）

为@@确保稳定@@运行@@@@，这些@@ eFuse 具有@@供设计者在@@启动时@@设置电流@@和@@电压斜率的@@选项@@（图@@ 5）。当接通电源时@@@@，巨大的@@浪涌电流@@会流入输出电容并使@@ eFuse 跳闸@@，从而@@导致运行不稳定@@@@。eFuse 的@@ dV/dT 引脚@@上的@@外部@@电容器可用来设定电压和@@电流@@的@@启动斜坡@@，以防止出现无跳闸@@@@。

图@@ 5：设计者可以设置电压和@@电流@@的@@启动斜坡@@，以确保@@eFuse 稳定@@运行@@。（图@@片来源@@@@：Toshiba）

根据应用要求@@@@，设计者可以添加一个@@外部@@@@ N 沟道@@功率@@@@ MOS，用于@@阻断反向电流@@@@；添加一个@@瞬态电压抑制@@ (TVS) 二极管@@，用于@@输入瞬态电压保护@@；添加一个@@肖特基势垒二极管@@@@ (SBD)，用于@@ eFuse 输出的@@负电压尖峰保护@@（图@@ 6）。反向电流@@阻断在@@热插拔式磁盘驱动@@器和@@电池充电器等应用中@@@@非常有用@@。外部@@ MOSFET 通过@@ EFET 引脚@@控制@@。

在@@电源总线上会出现超过@@ eFuse 最大额定值的@@瞬时@@电压的@@系统@@中@@@@@@，需要添加@@ TVS 二极管@@。在@@有些应用中@@@@@@，eFuse 的@@输出端可能会出现负电压尖峰@@，而@@选用型@@ SBD 可以保护负载@@侧的@@@@ IC 和@@其@@他设备@@以及@@ eFuse 本身@@。Toshiba 推荐将@@@@ SSM6K513NU, LF 作为@@@@外部@@@@ MOSFET，DF2S23P2CTC, L3F 作为@@@@ TVS 二极管@@，而@@ CUHS20S30, H3F 作为@@@@ SBD。

图@@ 6：TCKE8xx 系列@@ eFuse 的@@典型应用显示了@@用于@@输入瞬态电压保护@@的@@可选@@ TVS、用于@@输出引脚@@负电压尖峰保护的@@@@ SBD 以及用于@@阻断反向电流@@@@的@@外部@@@@ MOSFET。（图@@片来源@@@@：Toshiba）

内置反向电流@@阻断@@ MOSFET 的@@ eFuse

对于@@要求@@解决方案尽可能小且@@具有@@反向电流@@阻断功能的@@应用@@，设计者可以使用具有@@两个@@@@内部@@ MOSFET 的@@ TCKE712BNL, RF eFuse（图@@ 7）。第@@二个@@内部@@ MOSFET 没有任何性能损失@@；两个@@@@ MOSFET 的@@合并导通@@电阻只有@@ 53 mΩ，与@@使用外部@@阻断@@ MOSFET 时@@差不多@@。

图@@ 7：TCKE712BNL, RF eFuse 包括@@两个@@@@@@ MOSFET（顶部中@@间@@），可实现反向电流@@阻断@@，无需外部@@@@ MOSFET。（图@@片来源@@@@：Toshiba）

与@@ TCKE8xx 系列@@的@@固定电压设计相比@@@@，TCKE712BNL, RF 的@@输入电压范围为@@@@ 4.4 至@@ 13.2 V。为@@了支持@@这种@@可能的@@输入电压范围@@，该@@器件有一个@@过压@@保护@@@@ (OVP) 引脚@@，使设计者能够设置过压@@保护@@水平@@，以适应特定的@@系统@@需求@@。此外@@，TCKE712BNL还增加了一个@@@@ FLAG 引脚@@，用于@@提供开漏信号输出@@，表@@明存在@@故障状况@@。

结语@@

确保电子系统@@的@@@@电路和@@用户保护功能@@至@@关重要@@，在@@目前设备@@激增@@、故障可能性增加的@@情况下尤其@@如此@@。同时@@@@，设计者必须将@@成本和@@封装@@降@@到最小@@，同时@@@@还要具有@@最大的@@保护灵活性@@，满足@@适当的@@保护标准@@@@。

eFuse具有@@超快的@@动作速度@@@@、出色的@@精确性@@、可靠@@性@@和@@可重复使用性@@。这类器件性能优良@@、高@@度灵活@@，不仅成为@@传统保险丝和@@@@@@ PPTC 器件的@@替代品@@，而@@且@@还具有@@多种内置功能@@，可大大简化电路和@@用户保护的@@设计工作@@。

eFuse在@@汽车@@域控制器架构中@@如何提供更智能的@@保护@@？

judy — Wed, 01 Nov 2023 03:29:08 +0000

汽车@@应用@@的@@电气化和@@自动化趋势推动了域控制器的@@兴起@@，用以减轻线缆重量并将@@车辆架构简化为@@多个@@局部化的@@电源中@@心@@@@。设计人员可以利用这种@@新兴架构@@，将@@传统保险丝和@@@@机械继电器替换为@@更紧凑@@@@的@@电子保险丝@@@@ (eFuse)，以提供更先进的@@保护功能@@@@，包括@@故障情况下更快速@@、更准确的@@响应@@。eFuse 将@@保护和@@开关功能集成到单个@@小尺寸@@@@封装@@中@@@@。

eFuse 是@@局部配电方案的@@重要组成部分@@@@，可为@@车辆的@@电子控制单元@@@@ (ECU) 等多个@@负载@@@@点提供关键的@@智能保护@@，如图@@@@ 1 所示@@。这些@@ eFuse 负责保护整个@@车辆的@@传感器@@（距离传感器@@、温度传感器等@@）、摄像头@@、低压电机@@（用于@@汽车@@座椅@@、车窗控制@@）及前大灯和@@尾灯免受过流@@事件的@@影响@@。

图@@ 1：域控制器中@@使用@@ eFuse

设计人员面临的@@另一个@@挑战是@@印刷电路板@@ (PCB) 被限制在@@极小面积@@下@@，实现每个@@@@@@ ECU 网@@络内驱动@@多个@@独立@@（阻性@@、容性和@@感性@@）负载@@。每个@@@@ ECU 负载@@可能有不同的@@电流@@和@@电压范围要求@@@@，导致设计人员不得不使用多种@@ eFuse 型号@@。此外@@，根据严格的@@汽车@@要求@@规定@@，eFuse 必须能够承受接地短路@@事件@@@@@@，同时@@@@确保电源@@，和@@其@@他下游负载@@不受此类瞬变的@@影响@@。

安森美@@ (onsemi) 的@@新型@@ NIV3071 eFuse具有@@ 8V 至@@ 60V 工作输入电压范围@@，在@@紧凑@@的@@@@ 5x6mm 封装@@中@@集成了@@ 4 个@@独立通道@@，可以同时@@@@驱动@@多个@@并联@@负载@@@@。每个@@@@独立通道@@可支持@@@@ 2.5A 连续电流@@@@，4 个@@通道并联@@时@@可支持@@@@ 10A 连续电流@@@@。NIV3071 支持@@各种负载@@@@，包括@@阻性@@负载@@@@、感性负载@@和@@容性负载@@@@。NIV3071 可驱动@@大的@@容性负载@@@@，经测试在@@@@ Vin = 52 V、60ms 爬坡时@@间@@、Iout = 866mA、Ta = 25°C 时@@支持@@高@@达@@ 1mF 容性充电@@。宽工作输入电压范围@@使@@ NIV3071 非常适合@@ 12V 和@@ 48V 汽车@@应用@@。

此外@@，汽车@@设计人员可利用@@ NIV3071 的@@灵活性以多种配置@@驱动@@各种负载@@@@，如图@@@@ 2 所示@@。4 个@@独立通道@@可以工作在@@允许范围内@@的@@任意大小的@@不同电压下@@（通常为@@@@ 12V、24V、36V 和@@ 48V，但不限于此@@），如配置@@@@ A 所示@@。该@@器件也可以连接单个@@电源@@，即所有输入连接在@@一起@@（例如@@ 48 V）来驱动@@@@ 4 个@@不同的@@下游负载@@@@，如配置@@@@ B 所示@@。配置@@ C 显示了@@ NIV3071 并联@@4个@@通道驱动@@高@@达@@ 10A 的@@连续电流@@@@@@，而@@配置@@@@ D 突出显示了@@@@ eFuse 驱动@@ 2 个@@负载@@@@，每个@@@@负载@@@@最高@@可达@@ 5 A。

图@@ 2：NIV3071 配置@@

NIV3071 有助于实现稳健的@@设计@@，其@@能够承受输入电压@@ ≤60 V 的@@接地短路@@事件@@而@@不损坏@@，即使输入和@@输出上的@@线束电感高@@达@@ 5 uH，也无需输出肖特基二极管@@的@@保护@@，如图@@@@ 3 所示@@。NIV3071 还支持@@各种负载@@@@的@@运行@@，包括@@ 25°C 时@@为@@高@@达@@ 1 mF 的@@容性负载@@充电@@。

图@@ 3：NIV3071 稳健可靠@@@@，能够承受接地短路@@事件@@@@

NIV3071 eFuse 的@@性能优于传统保险丝和@@@@正温度系数保险丝@@ (PTC)。在@@短路@@事件@@中@@@@，eFuse 可确保下游负载@@在@@故障情况下始终受到保护@@。图@@ 4 展示了@@ NIV3071 的@@快速响应时@@间@@，它能够最大限度地减少电流@@尖峰@@，同时@@@@确保连接到同一电源的@@所有其@@他电路具有@@稳定@@的@@供电@@ (VCC)。

图@@ 4：NIV3071 稳健性@@ – 短路@@事件@@

总之@@，eFuse 是@@域控制器架构的@@关键要素@@，可确保整个@@车辆的@@局部@@ ECU 受到保护且@@稳健可靠@@@@@@。凭借宽工作电压范围和@@同时@@@@驱动@@多个@@并联@@负载@@的@@能力@@，NIV3071 可以在@@驱动@@多个@@下游负载@@的@@同时@@@@最大限度地减少保护方案所需的@@@@ PCB 面积@@。NIV3071 提供稳健的@@域控制设计@@，无需额外的@@分立保护电路@@，它就能承受@@eFuse通路上连接线束电感达到@@5uH并且@@工作电压高@@达@@ 60V条件下的@@接地短路@@事件@@@@，与@@之类似的@@工业版本@@ NIS3071 也已推出@@。点击@@“阅读原文@@”详细了解@@ NIV3071 eFuse，为@@您的@@下一个@@汽车@@设计做好准备@@。

文章来源@@@@：安森美@@

Littelfuse eFuse集成保护@@IC应用在@@便携终端产品的@@优势@@

judy — Wed, 02 Nov 2022 08:30:58 +0000

Littelfuse第@@三季度推出的@@@@eFuse 集成保护@@芯片@@LS0505EVD22系列@@，凭借其@@优异特性@@，上市后不到两个@@@@月即得到市场认可@@@@，成功设计于便携式手表@@磁吸充电线应用中@@@@@@，并快速获得订单@@，在@@激烈竞争中@@脱颖而@@出@@，具有@@里程碑意义@@。

作为@@@@深耕功率@@控制@@、电路保护@@和@@传感器产品与@@服务近百年的@@专业供应商@@，Littelfuse电子保险丝@@芯片应用已较为@@成熟@@。在@@低压@@、小电流@@便携式终端产品市场@@，保证设备@@免受损坏@@，使系统@@安全@@、可靠@@的@@工作@@，提高@@系统@@鲁棒性等方面@@，Littelfuse一直不余遗力的@@进行着产品创新@@。现今@@，便携式设备@@的@@设计必须遵守@@Type-C规范@@，USB电力传输@@（PD）最高@@规格@@需达到@@20 V / 5 A。因此@@，许多配备@@Type-C接口的@@电子设备@@均需支持@@@@USB-PD协议且@@最大输出功率@@为@@@@100 W(20 V / 5 A)。

本应用案例中@@@@，用户选用的@@是@@@@Type-C充电规格@@，定制工作电压@@5 V，工作电流@@@@1 A，产品需满足@@过压@@@@20 V、过流@@5 A、单体零件表@@面温度必须小于@@80℃，充电线温度必须小于@@50℃的@@技术@@要求@@@@。由@@于@@市场上@@Type-C充电规格@@多样化@@，电压规格范围由@@@@5 V至@@9 V、12 V、15 V、20 V不等@@，消费者非选择@@性交叉使用习惯@@，导致电子设备@@损坏的@@情况时@@有发生@@。因此@@，在@@产品设计初期@@，工程师首先考虑的@@是@@产品的@@安全性@@、可靠@@性@@，满足@@用户核心诉求@@，让产品在@@不同应用场景中@@均能正常使用@@。

基于客户以上需求@@，Littelfuse工程师推荐了刚刚推出的@@@@eFuse 集成保护@@芯片@@其@@中@@一款@@LS0505EVD22系列@@。该@@产品符合@@@@USB-PD标准@@，支持@@100W最大功率@@@@，即在@@@@Vbus端施加@@20 V / 5 A功率@@时@@具备通过@@此功率@@的@@能力且@@不会发生损坏@@。同时@@@@，将@@Vbus对地短路@@持续@@20 min，在@@5 V / 1 A的@@应用中@@@@@@，部件温度仅为@@@@@@37℃，远低于市场上知名品牌同类竞品@@。这一长时@@间微短路@@测试的@@优异温升表@@现得益于较低的@@@@@@RdsOn，LS0505EVD22的@@RdsOn为@@50 mΩ。整体而@@言@@@@，较低的@@@@RdsOn不仅能降@@低损耗@@，同时@@@@也能兼顾设计需求与@@系统@@可靠@@性@@@@，满足@@作为@@@@便携式产品工作期间器件温升测评的@@关键指标@@。

目前市场上被广泛使用的@@同类产品输入电压在@@@@30 V，但较多的@@输出电压等级为@@@@12 V。因此@@，本次竞标在@@执行@@20 V / 5 A测试时@@直接被烧毁@@。而@@Littelfuse LS0505EVD22系列@@具有@@极高@@的@@@@输入@@/输出耐受电压@@，双向均达到@@30 V，在@@行业内处于领先地位@@，完全满足@@用户设定的@@基础需求@@。

LS0505EVD22系列@@支持@@的@@持续工作电流@@@@达到@@5 A，与@@竞标厂商所提供的@@产品相比@@有较大优势@@，较高@@的@@@@输出电流@@为@@后续产品的@@升级提供了极大便利@@。据预测@@，未来相似应用的@@电流@@规格有望提高@@至@@@@3 A，这样@@在@@系统@@设计中@@保持相同的@@@@BOM，减少了设计方的@@新品评估环节@@，降@@低了物料管理@@，人力资源成本得到极大节约@@。

选用集过压@@保护@@@@、过流@@保护@@、过温@@保护@@、短路@@保护等功能于一身的@@@@Littelfuse LS0505EVD22系列@@所设计出的@@磁吸充电线应用方案@@，最终以优异的@@系统@@性能@@，通过@@了@@用户严苛的@@技术@@测评@@，获得了标的@@@@。值得一提的@@是@@@@，过温@@（OT）保护功能@@，在@@系统@@应用中@@@@起到了至@@关重要的@@作用@@，小尺寸@@@@、高@@集成度的@@@@DFN2X2_8L封装@@形式@@，也满足@@了此类应用的@@基础需求@@。

Littelfuse 新推出的@@四款@@eFuse 集成保护@@芯片@@均提供@@EVB评估板@@，便于客户快速测试@@，如前文提及的@@@@PD最大功率@@@@测试@@、对地短路@@温升测试等@@，以帮助客户熟悉产品性能@@，缩短开发时@@间@@，助力产品快速上市@@。

作为@@@@一线国际品牌@@，Littelfuse的@@专业技术@@服务工程师分布在@@国内各个@@区域@@，可以及时@@为@@客户提供技术@@支持@@@@，快速响应客户的@@任何问题@@，这也是@@获得该@@项目的@@关键因素之一@@。

如对以上设计方案感兴趣@@，请通过@@官网@@@@联系我们@@或关注官方微信公众号@@@@（Littelfuse_career）。

典型应用电路@@

关于@@Littelfuse

Littelfuse（纳斯达克股票代码@@：LFUS）是@@一家工业技术@@制造@@公司@@，致力于为@@可持续发展@@、互联互通和@@更安全的@@世界提供动力@@。凭借覆盖@@15多个@@国家的@@业务和@@@@17,000名全球员工@@，我们与@@客户合作设计和@@交付创新@@、可靠@@的@@解决方案@@。服务于超过@@100,000家最终客户@@，我们的@@产品每天应用于@@世界各地的@@各种工业@@、运输和@@电子终端市场@@。了解详情请访问@@ Littelfuse.com。

有关@@eFuse电子保险丝@@，你应该@@了解的@@技术@@干货@@，都在@@这里@@@@！

judy — Thu, 08 Sep 2022 06:04:37 +0000

作者@@：Bill Schweber，文章来源@@@@：得捷电子@@DigiKey微信公众号@@

热保险丝作为@@@@一种基本的@@电路保护@@器件@@，已经成功使用了@@150多年@@。热保险丝有效@@、可靠@@、易用@@，具有@@各种不同的@@数值和@@版本@@，能够满足@@不同的@@设计目标@@。然而@@@@，对于@@寻求以极快的@@速度@@切断@@电流@@@@的@@设计人员来说@@，热保险丝不可避免的@@缺点就是@@其@@自复位能力@@，以及在@@相对较低的@@@@电流@@下的@@工作能力@@。对于@@这些@@设计人员来说@@，电子保险丝@@（通常用@@eFuse或者@@e-Fuse表@@示@@）是@@一种很好的@@解决方案@@，有时@@还可以取代热保险丝@@，但通常是@@对热保险丝功能的@@补充@@。

eFuse基于一个@@简单概念@@，即通过@@测量已知电阻器上的@@电压来检测电流@@@@，然后@@在@@电流@@超过设计限值时@@@@，通过@@场效应晶体管@@ (FET) 切断@@电流@@@@。eFuse具有@@热保险丝无法实现特性@@、灵活性和@@功能@@。

本文将@@介绍@@电子保险丝@@的@@工作原理@@。然后@@，探讨有源电路保险丝的@@特点@@、附加功能及如何有效使用@@。同时@@@@，本文还将@@以@@Texas Instruments、Toshiba Electronic Devices and Storage、STMicroelectronics的@@解决方案为@@例介绍@@电子保险丝@@及其@@有效使用情况@@。

eFuses如何工作@@？

传统热保险丝的@@工作原理简单可靠@@@@，为@@人熟知@@：当通过@@易熔连接部分@@的@@电流@@超过设计值时@@@@，该@@188足彩外围@@app 就会被充分加热而@@熔化@@。这样@@，电流@@路径被切断@@@@，电流@@归零@@。根据保险丝的@@额定值@@、类型以及过电流@@的@@大小@@，热保险丝可在@@几百毫秒@@到几秒@@内作出响应并断开@@电流@@通路@@。当然@@，和@@所有的@@有源和@@无源@@元器件一样@@，对于@@这个@@原理简单的@@纯无源器件来说@@，也会有很多变化@@、细节和@@遮蔽运行可供选择@@@@。

相比@@之下@@，电子保险丝@@的@@工作原理则截然不同@@。电子保险丝@@具有@@一些相同的@@功能@@，但也增加了不同的@@新功能和@@新特性@@。eFuse的@@基本概念同样很直接@@：负载@@电流@@通过@@@@FET和@@一个@@检测电阻器@@，并通过@@@@该@@检测电阻器上的@@电压进行监控@@。当该@@电压超过预设值时@@@@，控制逻辑会断开@@@@FET并切断@@电流@@@@路径@@（图@@1）。FET与@@电源线和@@负载@@串联@@，必须具有@@非常低的@@导通@@@@电阻@@，因此@@不会引起过大的@@电流@@电阻@@ (IR) 降@@或功率@@损失@@。

图@@1：在@@电子保险丝@@中@@@@，当从电源到负载@@的@@电流@@通过@@检测电阻时@@@@，通过@@该@@电阻上的@@电压进行监测@@；当测得的@@电压超过设定值时@@@@，控制逻辑将@@@@FET断开@@，以阻断电流@@流向负载@@@@。（图@@片来源@@@@：Texas Instruments）

看起来@@，eFuse只是@@经典无源热保险丝的@@一个@@更复杂的@@有源版本@@。虽然如此@@，电子保险丝@@也有一些独特的@@属性@@：

速度@@：反应快@@，其@@断开@@反应时@@间为@@微秒@@级@@，有些设计能达到纳秒@@级@@。这一属性对于@@今天采用@@相对敏感的@@@@IC和@@无源@@188足彩外围@@app 的@@电路来说非常重要@@。

低电流@@操作@@：电子保险丝@@不仅可以采用@@低电流@@工作设计@@（大约@@100毫安@@ (mA) 或更小@@），而@@且@@还可以在@@很低的@@个@@位数电压下正常工作@@。在@@这些@@水平下@@，热保险丝往往无法获得足够的@@自热电流@@@@，以促使其@@易熔连接部分@@熔断@@。

可复位@@：根据具体型号@@@@，eFuse可选择@@在@@激活后保持断开@@@@（称为@@闩锁模式@@），或在@@当前故障消失后恢复正常工作@@（自动重启模式@@）。后一种设置在@@没有@@"硬@@"故障的@@瞬态浪涌电流@@情况下特别有用@@，例如@@当板子插入带电总线时@@就会出现这种@@情况@@。在@@更换保险丝困难或成本较高@@的@@@@情况下@@，也很有用@@。

反向电流@@保护@@：电子保险丝@@也可以提供反向电流@@保护@@@@，这是@@@@热熔断器无法做到的@@@@。当系统@@输出电压高@@于其@@输入的@@电压时@@@@，就会出现反向电流@@@@。例如@@，在@@一组冗余电源并联@@时@@就会出现这种@@情况@@。

过压@@保护@@：借助一些额外的@@电路@@，eFuse还可以提供过压@@保护@@@@，以防止浪涌或感应跳闸@@@@，即当输入电压超过设定的@@过压@@跳闸@@点时@@@@，切断@@FET并在@@过压@@条件持续期间保持在@@断开@@状态@@。

反极性保护@@：eFuse还可以提供反极性保护@@@@，如果@@电源反向连接@@，则迅速切断@@电流@@@@@@。例如@@汽车@@电池因电缆意外接触而@@短暂的@@反接@@。

转换速率递增@@：一些先进的@@电子保险丝@@还可以通过@@@@外部@@控制或使用固定@@188足彩外围@@app 来控制无源@@188足彩外围@@app FET的@@导通@@@@/关断之间@@的@@切换@@，从而@@提供规定的@@断电@@/上电电流@@转换速率@@。

因此@@，eFuses是@@一种极具吸引力的@@电流@@控制解决方案@@。虽然在@@某些情况下这些@@器件可以代替热保险丝@@，但两者往往是@@成对搭配使用的@@@@。在@@这种@@布局中@@@@，eFuse用于@@为@@子电路或@@PC板提供局部快速响应保护@@，例如@@在@@热插拔系统@@@@、汽车@@应用@@、可编程逻辑控制器@@ (PLC) 和@@电池充放电管理中@@@@；互补式热保险丝可提供系统@@级保护@@，以防止需要硬@@性永久关断的@@大面积@@严重故障@@。

这样@@一来@@，设计者就能做到两全其@@美@@，即电子保险丝@@的@@所有功能加上热保险丝清晰明确的@@动作@@。在@@技术@@上无需做任何取舍即可实现这一目标@@，而@@且@@也不会有任何缺陷@@。当然@@，与@@任何设计决策一样@@，也会考虑一些权衡@@。在@@这种@@情况下@@，占用空间的@@增加和@@材料清单@@ (BOM) 会略大@@。

选择@@eFuse：功能和@@应用@@

选择@@电子保险丝@@时@@需要考虑一些基本参数@@。很显然@@，首要考虑因素是@@保险丝动作时@@的@@电流@@水平@@。电流@@水平通常为@@@@从@@1安培@@(A)以下@@到@@10A左右@@，以及保险丝能够耐受的@@最高@@端子电压@@。对于@@一些电子保险丝@@来说@@，电流@@水平是@@固定的@@@@，而@@对于@@其@@他器件来说@@，其@@电流@@水平可由@@用户通过@@外部@@电阻器设置@@。其@@他选择@@因素包括@@响应速度@@@@、静态电流@@@@、尺寸@@（封装@@）以及所需外部@@辅助元器件的@@数量和@@类型@@（如有@@）。此外@@，设计人员还必须考虑不同的@@电子保险丝@@型号@@可能具有@@的@@任何附加特性和@@功能@@。

例如@@，PLC是@@一种电子保险丝@@在@@其@@不同子电路中@@都非常有用的@@应用@@，因为@@这类电路易于发生传感器@@I/O和@@电源错接@@。此外@@，在@@连接导线或热插拔电路板时@@会出现电流@@浪涌@@。例如@@，Texas Instruments的@@TPS26620电子保险丝@@通常用@@于这类@@24V应用中@@@@。如图@@@@2所示@@，其@@设定的@@电流@@限值为@@@@500mA。该@@保险丝的@@工作电压为@@@@4.5V至@@60V，最大电流@@为@@@@80mA，具有@@可编程的@@电流@@限值@@、过压@@、欠压和@@反极性保护@@功能@@。该@@IC还可以控制浪涌电流@@@@，并为@@@@PLC I/O模块和@@传感器电源提供强大的@@反向电流@@和@@现场误接线保护@@。

图@@2：图@@中@@所示@@为@@@@Texas Instruments的@@TPS26620电子保险丝@@在@@该@@@@24V DC PLC应用中@@@@的@@跳闸@@电流@@设置为@@@@500mA。（图@@片来源@@@@：Texas Instruments）

图@@3中@@Toshiba TCKE805（18V、5A电子保险丝@@）的@@时@@序图@@显示了@@某个@@供应商如何实现自动重启与@@闩锁模式@@。在@@自动重启模式@@下@@（由@@EN/UVLO封装@@引脚@@设定@@），过流@@保护@@功能@@通过@@抑制故障情况下的@@功耗来防止电子保险丝@@及负载@@受损@@。

图@@3：Toshiba TCKE805 18V、5A电子保险丝@@采用@@@@“测试和@@重复循环@@”循序来评估恢复电流@@是@@否安全@@。（图@@片来源@@@@：Toshiba）

如果@@通过@@外部@@电阻器@@ (RLIM) 设定的@@输出电流@@由@@于@@负载@@故障或者@@短路@@而@@超过电流@@限值@@ (ILIM) 时@@，则输出电流@@和@@输出电压下降@@@@，从而@@限制@@IC和@@负载@@的@@功耗@@。当输出电流@@达到预设限值并检测到过电流@@时@@@@，输出电流@@会被钳制@@，以使流经的@@电流@@不超过@@ILIM。假如过电流@@问题在@@此阶段未解决@@，则会维持这种@@电流@@钳制状态且@@电子保险丝@@的@@温度继续升高@@@@。

当电子保险丝@@的@@温度达到热关断功能的@@动作温度时@@@@，eFuse MOSFET被关断@@，将@@电流@@彻底断开@@@@。自动重启功能试图@@通过@@阻止这种@@电流@@来恢复电流@@流动@@，这样@@会降@@低温度并解除热关断@@。如果@@温度再次升高@@@@，则重复上述动作并停止运行@@，直到过流@@情况解除@@。

相反@@，闩锁模式会箝制输出@@，直到通过@@@@IC的@@使能@@ (EN/UVLO) 引脚@@使电子保险丝@@复位@@（图@@4）。

图@@4：与@@自动重启模式@@不同@@，Toshiba电子保险丝@@在@@闩锁模式下只有接收到@@IC使能引脚@@发出的@@指令时@@才会复位@@。（图@@片来源@@@@：Toshiba）

一些电子保险丝@@经过专门配置@@后@@，能够克服与@@电阻器上的@@检测电流@@相关的@@问题@@，例如@@IR降@@，此类情况会降@@低输出侧的@@电源轨电压@@。例如@@，STMicroelectronics的@@3.3V STEF033AJR的@@最大标称电流@@和@@@@FET导通@@电阻值分别为@@@@3.6A和@@40毫欧@@(mΩ)，这是@@@@DFN封装@@版器件@@，而@@2.5A和@@25mΩ则是@@倒装片封装@@版器件@@@@。在@@图@@@@5所示@@的@@传统连接中@@@@，在@@较高@@电流@@下即使通过@@导通@@电阻的@@电源轨中@@出现约@@15毫伏@@(mV)的@@适度@@IR降@@也可能是@@明显且@@令人担忧的@@@@。

图@@5：在@@STEF033AJR的@@传统接线中@@@@，用于@@确定限流值的@@电阻器@@R-lim放在@@两个@@@@指定的@@端子之间@@@@。（图@@片来源@@@@：STMicroelectronics）

在@@传统接线方式中@@@@，把电阻放在@@正压侧限位连接和@@输出电压连接@@ (VOUT/Source) 之间@@，这样@@修改后就可实现对@@IR降@@进行补偿的@@开尔文检测布局@@（图@@6）。

图@@6：为@@了减少电流@@检测@@IR降@@的@@影响@@，限流电阻器的@@负极侧连接电压输出@@ (VOUT/Source)。（图@@片来源@@@@：STMicroelectronics）

请注意@@，虽然电子保险丝@@是@@半导体器件@@，可在@@个@@位数电压下工作@@，但并不限于这个@@低压区域@@。例如@@，Texas Instruments TPS2662x系列@@电子保险丝@@的@@额定工作电压为@@@@4.5V至@@57V。

eFuse：自己造还是@@买@@？

原则上@@，可以用几个@@@@FET、一个@@电阻器和@@一个@@电感@@，由@@分立式@@188足彩外围@@app 构建基本的@@@@eFuse。最初的@@电子保险丝@@就是@@这样@@制造@@的@@@@，其@@中@@电感器有两个@@@@作用@@：直流输出滤波@@、利用其@@绕组的@@直流电阻作为@@@@检测电阻器@@。

然而@@@@，一个@@性能稳定@@@@、考虑了元器件特征以及实际工作条件的@@增强型电子保险丝@@所需的@@不只是@@几个@@分立式元器件@@。即使增加元器件@@，也只能实现电子保险丝@@的@@基本功能@@（图@@7）。

图@@7：对于@@使用分立式元器件实现基本功能的@@电子保险丝@@@@，必须预见并克服其@@固有局限性@@。（图@@片来源@@@@：Texas Instruments）

实际上@@，随着有源和@@无源@@分立式元器件的@@增多@@，不仅器件很快就会变得笨重@@，而@@且@@容易造成单个@@产品间的@@性能变化@@，以及与@@初始容差@@、元器件老化和@@温度引起漂移等相关的@@问题@@。总之@@，DIY“制造@@”的@@分立式解决方案存在@@许多局限性@@：

分立式电路一般使用@@P沟道@@MOSFET作为@@@@通断@@188足彩外围@@app 。就实现相同的@@导通@@@@电阻值@@ (RDS(ON))而@@言@@，P沟道@@MOSFET比@@N沟道@@MOSFET更贵@@。
分立式解决方案效率低@@，因为@@它这种@@解决方案会造成二极管@@功率@@耗散以及响应的@@电路板温升@@。

对于@@分立式电路来说@@，很难为@@无源@@188足彩外围@@app FET提供足够的@@热保护@@。因此@@，无法进行这种@@关键性改进@@，或者@@不得不通过@@大幅增加设计尺寸@@来提供一个@@合适的@@安全工作区@@ (SOA)。

一个@@全面的@@分立式电路需要很多元器件和@@相当大的@@电路板空间@@，而@@实现保护电路的@@稳健性@@和@@可靠@@性@@也需要增加元器件@@。

虽然分立式设计中@@的@@@@输出电压转换率可以使用电阻电容@@ (RC) 188足彩外围@@app 进行调节@@，但这些@@@@188足彩外围@@app 的@@尺寸@@必须在@@仔细了解无源@@FET的@@栅极特性后才能确定@@。
即使分立式@@188足彩外围@@app 方案可以接受@@，但与@@@@IC方案相比@@其@@功能仍会受限@@。后者可以包括@@上述部分@@或全部附加功能@@，如图@@@@8电子保险丝@@框图@@所示@@@@。此外@@，IC解决方案体积较小@@，经过充分特征化的@@性能更稳定@@@@，并能以更低的@@成本做到@@"安心@@"实施@@，这是@@@@多器件解决方案无法实现的@@@@@@。值得注意的@@是@@@@，TPS26620规格书中@@提供了几十张性能图@@和@@时@@序图@@@@，涵盖了各种工作条件@@，这些@@都是@@分立式@@"制造@@"方式难以提供的@@@@。

图@@8：全功能电子保险丝@@外形简单@@，掩盖了其@@内部复杂性@@，这是@@@@分立式元器件无法实现的@@@@@@。（图@@片来源@@@@：Texas Instruments）

购买标准@@电子保险丝@@@@IC而@@不是@@走@@DIY分立式路线的@@另一个@@关键原因@@：监管审批@@。许多熔断器@@（热保险丝和@@电子保险丝@@@@）都是@@用于@@与@@安全有关@@的@@功能@@，以防止电流@@过大而@@导致元器件过热和@@可能起火@@，或者@@造成用户伤害@@。

所有传统热保险丝都获得了各种监管机构和@@标准@@的@@认可@@@@，能在@@使用适当的@@情况下实现故障安全型的@@电流@@关断功能@@。然而@@@@，要想获得同样的@@审批@@，分立式解决方案是@@非常困难且@@相当耗时@@@@，甚至@@是@@不可能的@@@@。

相比@@之下@@，许多电子保险丝@@@@IC已经获批@@。例如@@，TPS2662x系列@@电子保险丝@@已获@@UL 2367 认可@@（“特殊用途固态过流@@保护@@器@@”）和@@IEC 62368-1认证@@（音频@@/视频@@、信息和@@通信技术@@设备@@@@ - 第@@1部分@@：安全要求@@@@）。该@@系列@@还符合@@@@IEC61000-4-5（“电磁兼容性@@ (EMC) - 第@@4-5部分@@：测试和@@测量技术@@@@ - 抗浪涌测试@@”）。为@@了获得认证@@@@，这些@@电子保险丝@@都通过@@了@@包括@@最低和@@最高@@工作温度@@、最低和@@最高@@储存和@@运输温度@@、大量异常和@@耐久性测试以及热循环等条件下@@，针对其@@基本作用的@@性能测试@@。

本文小结@@

eFuse使用有源电路而@@非易熔连接部分@@来切断@@电流@@@@@@，用于@@帮助设计人员满足@@快速切断@@@@、自复位和@@低电流@@条件下可靠@@运行等要求@@@@。电子保险丝@@还能具有@@各种保护功能@@@@，以及可调转换率@@。因此@@，这类器件是@@工程师的@@电路和@@系统@@保护器件包的@@重要补充@@。

如上所述@@，电子保险丝@@可以取代传统的@@热保险丝@@，尽管在@@许多情况下只是@@用于@@局部保护并采用@@热保险丝作为@@@@补充@@。与@@传统的@@热保险丝一样@@，许多电子保险丝@@@@也通过@@了@@安全相关功能的@@认证@@@@，从而@@扩大了通用性和@@适用性@@。

48V电源系统@@@@可恢复@@eFuse的@@设计秘诀@@，在@@这里@@！

judy — Fri, 29 Jul 2022 02:44:55 +0000

本文转载自@@：贸泽电子微信公众号@@@@

在@@汽车@@行业@@，从传统的@@@@12V配电系统@@@@向@@48V配电系统@@@@升级的@@趋势越来越明显@@。特别是@@在@@全球节能减碳的@@大背景下@@，随着人们对于@@@@48V电源系统@@@@的@@环保和@@经济价值的@@深入认知@@，在@@这条升级之路上的@@探索也越来越活跃@@。

大家都知道@@，以往汽车@@上的@@车载电子设备@@所需的@@电能@@，是@@将@@发动机的@@一部分@@动力转换为@@电能并存储在@@@@12V的@@蓄电池中@@@@，并通过@@@@12V的@@电源总线分配给各个@@用电单元@@。但是@@随着汽车@@架构和@@功能的@@升级@@，这种@@12V的@@配电系统@@@@使用起来越发显得捉襟见肘@@。

究其@@原因@@，一方面这是@@@@@@12V配电系统@@@@限制了传输功率@@的@@进一步提升@@，而@@随着汽车@@电动启停系统@@的@@@@应用@@，以及空调@@、ADAS和@@自动驾驶等更多汽车@@电子新功能的@@入驻@@，必须要找到打破这种@@功率@@@@“天花板@@”的@@有效方法@@。另一方面@@，总系统@@负载@@功率@@增加后@@，如果@@电压不变就需要增加电流@@以满足@@传输更高@@功率@@的@@要求@@@@，这不仅会增加电能在@@传输过程中@@的@@@@功率@@耗散@@，也会增加所需电源线缆的@@直径以及其@@他相关组件的@@尺寸@@@@，进而@@增加整车的@@重量@@，产生更多的@@能耗@@。

而@@如果@@采用@@@@48V配电系统@@@@，对于@@提升系统@@功率@@和@@降@@低能耗显然是@@大有裨益@@。有研究数据表@@明@@，48V轻混系统@@可以降@@低@@15-20%左右@@的@@整车能耗和@@排放@@，因此@@48V电源系统@@@@也被认为@@是@@驱动@@传统汽车@@向新能源汽车@@转型的@@重要技术@@因素@@。

迈过@@48V电源系统@@@@技术@@门槛@@@@

当然@@，作为@@@@一种新的@@电源架构@@，48V系统@@在@@规模化商用的@@过程中@@@@，还是@@有很多技术@@@@“门槛@@”需要去攻克@@。比@@如@@，当车辆采用@@@@48V电源系统@@@@，在@@高@@电流@@负载@@与@@电池之间@@进行开关操作时@@@@，就需要面对新的@@安全和@@可靠@@性@@挑战@@。

在@@传统的@@@@12V电源系统@@@@中@@@@，这样@@的@@开关操作通常是@@由@@机械继电器完成的@@@@。当继电器两个@@@@触点断开@@时@@会产生电弧@@，该@@电弧会随着触点之间@@距离的@@增加在@@数毫秒@@内自行熄灭@@。而@@在@@@@48V系统@@中@@@@，由@@于@@传输的@@功率@@更高@@@@，想要电弧自行熄灭就需要采用@@具有@@更大接触距离的@@继电器@@，或是@@增加额外的@@灭弧控制电路@@，这不但会增加系统@@整体的@@成本@@，并且@@额外的@@触点磨损还会降@@低继电器的@@预期寿命@@。因此@@，48V电源系统@@@@在@@进行电池和@@大电流@@负载@@@@（如电动助力转向@@、电动涡轮增压器等@@）间的@@开关操作时@@@@，需要一种新的@@方案@@。

为@@此@@，Vishay推出了一种自恢复电子保险丝@@参考设计@@@@@@（如图@@@@1所示@@）。该@@方案可以在@@@@48V电压下开关高@@达@@200A的@@负载@@@@，而@@整个@@方案都@@“浓缩@@”在@@一块小型的@@双面@@FR4印刷电路板上@@，且@@仅需被动冷却即可@@。这个@@电子保险在@@安全可靠@@地实现开关操作的@@同时@@@@@@，还能够提供必要的@@电路保护@@功能@@，且@@所有操作都是@@可恢复的@@@@，比@@传统的@@机械继电器具有@@更长的@@使用寿命@@。

图@@1：48V自恢复电子保险丝@@参考设计@@@@（图@@源@@：Vishay）

图@@2显示了@@这个@@电子保险丝@@参考设计@@的@@电路@@。其@@采用@@@@两组@@MOSFET（TR2/TR3）以双向排列方式连接@@，以用来处理高@@负载@@电流@@@@，并且@@可以防止在@@负载@@停用后电流@@通过@@@@MOSFET体二极管@@回流@@。每个@@@@开关需要@@10个@@Vishay SQJQ160E汽车@@用@@N沟道@@MOSFET并联@@连接@@，使得通路阻抗最小化@@，以降@@低功耗@@。在@@200A工作条件下@@，可将@@总功耗限制在@@@@10W以内@@。

图@@2：48V自恢复电子保险丝@@参考设计@@@@电路图@@@@（图@@源@@：Vishay）

为@@了防止短路@@情况下对负载@@造成损害@@，该@@设计使用了四颗并联@@的@@@@300μΩ分流电阻@@（图@@2中@@的@@@@R2，Vishay的@@WSLP3921）连续测量负载@@电流@@@@。当检测到电流@@过载@@时@@@@，控制器可以快速断开@@电池与@@短路@@负载@@的@@连接@@。同时@@@@，车身控制模块还可以经由@@串行接口通过@@@@，连续电流@@@@测量来监测车载蓄电池的@@充电水平@@、续航寿命等运作状况@@。

在@@开关启动的@@过程中@@@@，还经常会遇到一种情况@@——第@@一次将@@电池连接到负载@@时@@@@，由@@于@@负载@@中@@存在@@未充电的@@电容器组@@，可能会产生高@@峰浪涌电流@@@@。这可能会造成下级@@188足彩外围@@app 的@@损坏@@，也会影响电池的@@使用寿命@@，因此@@，必须使用预充电电路将@@浪涌电流@@限制在@@一个@@@@可接受的@@水平@@。

为@@了应对这一问题@@，本参考设计采用@@了@@Vishay的@@SQJA84E MOSFET（TR1）、VSS8D5M6肖特基二极管@@和@@@@D2TO20 SMD功率@@电阻@@（R1）将@@浪涌电流@@在@@@@48V时@@的@@最大值限制在@@@@5A。其@@设计思路是@@@@，负载@@通电之前@@，在@@一个@@@@10ms预定时@@间内接通@@TR1，并监测输出电压@@X3——如果@@输出电压未达到输入电压的@@@@90%，假设负载@@或接线短路@@@@，则该@@过程终止@@；如果@@输出达到适当的@@水平@@，则关闭@@TR1，然后@@打开@@TR2/TR3以接通负载@@@@。肖特基二极管@@的@@作用是@@在@@关闭时@@防止电流@@通过@@@@MOSFET体二极管@@回流@@。

此外@@，在@@保护特性方面@@，该@@参考设计采用@@@@Vishay的@@在@@热应力下具有@@优秀机械可靠@@性@@的@@@@NTCS0805 （NTC1）来监测温度@@。同时@@@@，使用两颗串联的@@@@TVS二极管@@—— XMC7K24CA（D1a）和@@5KASMC30A（D1b）—— 来保护电路和@@敏感元器件免受车辆负载@@瞬态高@@能量的@@冲击@@。

总之@@，这是@@@@一款各方面考虑非常周全@@、功能完备@@、性能出众的@@电子保险丝@@参考设计@@@@，可以作为@@@@传统机械继电器的@@替代方案@@，满足@@48V车载电源系统@@@@的@@设计要求@@@@。

电子保险丝@@参考设计@@BOM分析@@

如果@@我们仔细分析@@@@，成就这样@@一款@@“高@@规格@@”参考设计的@@秘诀@@，除了独特的@@设计思路@@，缜密的@@设计考量@@，还在@@于其@@采用@@@@的@@关键元器件各个@@都是@@精挑细选@@、性能突出的@@@@“干将@@@@”。今天我们就不妨深入到这款@@48V自恢复电子保险丝@@参考设计@@@@的@@@@BOM中@@，一探究竟@@。

SQJQ160E汽车@@用@@N沟道@@MOSFET

由@@上文的@@分析@@可以看出@@，Vishay 48V自恢复电子保险丝@@的@@核心开关功能@@，主要是@@通过@@@@10个@@SQJQ160E实现的@@@@。SQJQ160E是@@Vishay / Siliconix开发的@@汽车@@用@@@@N沟道@@MOSFET，其@@采用@@@@TrenchFET®️Gen IV技术@@，具有@@极低的@@漏极@@-源极导通@@电阻@@（VGS= 10V时@@仅为@@@@@@0.00085Ω），因此@@可以有效降@@低导通@@损耗和@@整体功耗@@。

由@@于@@采用@@了紧凑@@的@@@@PowerPAK®️8 x 8L封装@@，SQJQ160E具有@@出色的@@热性能@@，工作结温和@@存储温度为@@@@-55°C至@@+175°C。该@@产品符合@@@@AEC-Q101标准@@，并且@@满足@@无卤@@、无铅@@、RoHS指令等环保要求@@@@，可以说是@@高@@功率@@密度汽车@@应用@@的@@理想之选@@。

图@@3：SQJQ160E汽车@@用@@N沟道@@MOSFET（图@@源@@：Vishay）

D2TO20 SMD功率@@电阻@@

在@@限制负载@@浪涌电流@@的@@预充电电路设计中@@@@，Vishay / Sfernice的@@D2TO20SMD功率@@电阻@@是@@一颗很关键的@@@@188足彩外围@@app ，由@@于@@独特的@@物理结构和@@集成散热片@@，该@@厚膜电阻提供了优秀的@@功率@@处理和@@热传导特性@@。

D2TO20 SMD功率@@电阻@@采用@@@@TO-263（D2PAK）封装@@的@@表@@面贴装非电感性功率@@电阻@@@@，外形紧凑@@@@，具有@@0.01Ω至@@550Ω的@@电阻值范围@@，在@@25°C时@@功率@@为@@@@20W。该@@产品符合@@@@AEC-Q200标准@@，对汽车@@应用@@再合适不过了@@。

图@@4：D2TO20 SMD功率@@电阻@@（图@@源@@：Vishay）

XMC7K24CA XClampR™ TVS二极管@@

Vishay 48V自恢复电子保险丝@@方案在@@瞬态电压抑制功能方面@@，Vishay General Semiconductor的@@XMC7K24CA XClampR™ TVS二极管@@扮演着重要的@@角色@@。

具体来讲@@，XMC7K24CA具有@@超低钳位@@电压@@、低漏电流@@和@@@@7000W峰值脉冲功率@@@@（PPPM），其@@最大工作电压@@（VWM）为@@24V，峰值脉冲电流@@@@（IPPM）为@@180A，存储温度范围@@（TSTG）为@@-55°C至@@175°C。特别值得一提的@@是@@@@@@，该@@TVS二极管@@具有@@高@@温稳定@@性和@@高@@可靠@@性@@@@，符合@@AEC-Q101标准@@，将@@它收录在@@汽车@@@@48V电源相关解决方案的@@@@BOM中@@，显然是@@明智之选@@。

图@@5：XMC7K24CA XClampR™ TVS二极管@@（图@@源@@：Vishay）

本文小结@@

汽车@@48V电源系统@@@@的@@发展是@@大势所趋@@，但也像所有的@@技术@@升级之路一样@@，这个@@过程并非坦途@@，需要新的@@技术@@和@@方案来填坑过坎@@。

比@@如@@，在@@进行电池与@@大电流@@负载@@之间@@的@@开关操作时@@@@@@，就需要使用自恢复电子保险丝@@替代传统的@@机械继电器方案@@，以满足@@更安全@@、更可靠@@的@@设计要求@@@@。

Vishay按照这一设计要求@@打造的@@自恢复电子保险丝@@参考设计@@@@@@，既有设计上的@@匠心@@，也有选料上的@@精心@@，参透了其@@中@@的@@@@设计秘诀@@@@，汽车@@48V电源系统@@@@的@@应用开发也会变成一条坦途@@，让你可以在@@上面加速狂奔@@。