新型有源電子保險絲是主動熔斷，通過對高靈敏度電阻進(jìn)行電流檢測，電阻壓差大于門限值，打開后端FET進(jìn)行放電，防止過流對電路的損害。我愛方案網(wǎng)有很多電路保護(hù)和EMC問題優(yōu)化方案項(xiàng)目，今天給大家介紹有源電子保險絲的選型要領(lǐng)。

 

電子有緣保險絲（eFuses） 是一種極具吸引力的電流控制解決方案。雖然在某些情況下這些器件可以代替熱保險絲，但兩者往往是成對搭配使用的。在這種布局中，eFuse 用于為子電路或 PC 板提供局部快速響應(yīng)保護(hù)，例如在熱插拔系統(tǒng)、汽車應(yīng)用、可編程邏輯控制器 (PLC) 和電池充放電管理中；互補(bǔ)式熱保險絲可提供系統(tǒng)級保護(hù)，以防止需要硬性永久關(guān)斷的大面積嚴(yán)重故障

 

隨著工業(yè) 4.0、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)和5G 技術(shù)的普及，使得越來越多的更多復(fù)雜的電子設(shè)備部署在了更惡劣、更難進(jìn)入的環(huán)境中。這有助于在工業(yè)機(jī)器人、IO-Link 接口、工業(yè)傳感器和 IIoT 設(shè)備、可編程邏輯控制器 (PLC) 和以太網(wǎng)供電 (PoE) 等應(yīng)用中進(jìn)行可重復(fù)的、確定性靜電放電 (ESD) 和電氣過應(yīng)力 (EOS) 事件保護(hù)。這些應(yīng)用需要滿足 IEC61000 標(biāo)準(zhǔn)的瞬態(tài)保護(hù)要求。雖然瞬態(tài)電壓抑制 (TVS) 二極管能滿足設(shè)計(jì)人員的要求，但越來越多的應(yīng)用需要更確定、更線性、更緊湊和更可靠的 ESD 和 EOS 保護(hù)。

 

為了滿足這些不斷提高的性能和外形尺寸要求，可以采用瞬態(tài)分流抑制器 (TDS) 器件。這種器件同時具有卓越的箝位、線性和溫度穩(wěn)定性，可獲得更有保證的性能水平。TDS 器件不像 TVS 二極管那樣耗散浪涌能量，而是將這種能量轉(zhuǎn)移到地。與 TVS 替代品相比，TDS 不會耗散能量，因此其尺寸可以更小，這有助于縮小解決方案尺寸。此外，TDS 器件的鉗位電壓會比 TVS 二極管低 30%，因此減少了系統(tǒng)的電氣應(yīng)力，提高了可靠性。

01
冰箱省電技巧

 

有緣電子保險絲（eFuse） 的基本概念很直接：負(fù)載電流通過 FET 和一個檢測電阻器，并通過該檢測電阻器上的電壓進(jìn)行監(jiān)控。當(dāng)該電壓超過預(yù)設(shè)值時，控制邏輯會斷開 FET 并切斷電流路徑（圖 1）。FET 與電源線和負(fù)載串聯(lián)，必須具有非常低的導(dǎo)通電阻，因此不會引起過大的電流電阻 (IR) 或功率損失。

 

圖 1：圖片來源：（Texas Instruments）

 

看起來，eFuse 只是經(jīng)典無源熱保險絲的一個復(fù)雜的有源版本。雖然如此，電子保險絲也有一些獨(dú)特的屬性：

 

速度：反應(yīng)快，其斷開反應(yīng)時間為微秒級，有些設(shè)計(jì)能達(dá)到納秒級。這一屬性對于今天采用相對敏感的 IC 和無源元件的電路來說非常重要。

 

低電流操作：電子保險絲不僅可以采用低電流工作設(shè)計(jì)（大約 100 毫安 (mA) 或更小），而且還可以在很低的個位數(shù)電壓下正常工作。在這些水平下，熱保險絲往往無法獲得足夠的自熱電流，以促使其易熔連接部分熔斷。

 

可復(fù)位：根據(jù)具體型號，eFuse 可選擇在激活后保持?jǐn)嚅_（稱為閂鎖模式），或在當(dāng)前故障消失后恢復(fù)正常工作（自動重啟模式）。后一種設(shè)置在沒有"硬"故障的瞬態(tài)浪涌電流情況下特別有用，例如當(dāng)板子插入帶電總線時就會出現(xiàn)這種情況。在更換保險絲困難或成本較高的情況下，也很有用。

 

反向電流保護(hù)：電子保險絲也可以提供反向電流保護(hù)，這是熱熔斷器無法做到的。當(dāng)系統(tǒng)輸出電壓高于其輸入的電壓時，就會出現(xiàn)反向電流。例如，在一組冗余電源并聯(lián)時就會出現(xiàn)這種情況。

 

過壓保護(hù)：借助一些額外的電路，eFuse 還可以提供過壓保護(hù)，以防止浪涌或感應(yīng)跳閘，即當(dāng)輸入電壓超過設(shè)定的過壓跳閘點(diǎn)時，切斷 FET 并在過壓條件持續(xù)期間保持在斷開狀態(tài)。

 

反極性保護(hù)：eFuse 還可以提供反極性保護(hù)，如果電源反向連接，則迅速切斷電流。例如汽車電池因電纜意外接觸而短暫的反接。

 

轉(zhuǎn)換速率遞增：一些先進(jìn)的電子保險絲還可以通過外部控制或使用固定元件來控制無源元件 FET 的導(dǎo)通/關(guān)斷之間的切換，從而提供規(guī)定的斷電/上電電流轉(zhuǎn)換速率。

02
選擇eFuse功能和應(yīng)用

 

選擇電子保險絲時需要考慮一些基本參數(shù)。很顯然，首要考慮因素是保險絲動作時的電流水平。電流水平通常為從 1 安培 (A) 以下到 10 A 左右，以及保險絲能夠耐受的最高端子電壓。對于一些電子保險絲來說，電流水平是固定的，而對于其他器件來說，其電流水平可由用戶通過外部電阻器設(shè)置。其他選擇因素包括響應(yīng)速度、靜態(tài)電流、尺寸（封裝）以及所需外部輔助元器件的數(shù)量和類型（如有）。此外，設(shè)計(jì)人員還必須考慮不同的電子保險絲型號可能具有的任何附加特性和功能。

03
小結(jié)

 

保險絲是一種成本低廉的簡單裝置，用于保護(hù)電路不受潛在過流情況的損壞。電子保險絲可以代替熱保險絲，但兩者往往是成對搭配使用的。選擇電子保險絲時，要注意基本衡量參數(shù)，其中，電流水平至關(guān)重要。電流水平通常為從 1 安培 (A) 以下到 10 A 左右，以及保險絲能夠耐受的最高端子電壓。

 

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