新型有源電子保險絲選型要領

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

 

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保護，例如在熱插拔系統、汽車應用、可編程邏輯控制器 (PLC) 和電池充放電管理中；互補式熱保險絲可提供系統級保護，以防止需要硬性永久關斷的大面積嚴重故障

 

隨著工業 4.0、工業物聯網和5G 技術的普及，使得越來越多的更多復雜的電子設備部署在了更惡劣、更難進入的環境中。這有助于在工業機器人、IO-Link 接口、工業傳感器和 IIoT 設備、可編程邏輯控制器 (PLC) 和以太網供電 (PoE) 等應用中進行可重復的、確定性靜電放電 (ESD) 和電氣過應力 (EOS) 事件保護。這些應用需要滿足 IEC61000 標準的瞬態保護要求。雖然瞬態電壓抑制 (TVS) 二極管能滿足設計人員的要求，但越來越多的應用需要更確定、更線性、更緊湊和更可靠的 ESD 和 EOS 保護。

 

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%，因此減少了系統的電氣應力，提高了可靠性。

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冰箱省電技巧

 

有緣電子保險絲（eFuse） 的基本概念很直接：負載電流通過 FET 和一個檢測電阻器，并通過該檢測電阻器上的電壓進行監控。當該電壓超過預設值時，控制邏輯會斷開 FET 并切斷電流路徑（圖 1）。FET 與電源線和負載串聯，必須具有非常低的導通電阻，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 只是經典無源熱保險絲的一個復雜的有源版本。雖然如此，電子保險絲也有一些獨特的屬性：

 

速度：反應快，其斷開反應時間為微秒級，有些設計能達到納秒級。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計（大約 100 毫安 (mA) 或更小），而且還可以在很低的個位數電壓下正常工作。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。

 

可復位：根據具體型號，eFuse 可選擇在激活后保持斷開（稱為閂鎖模式），或在當前故障消失后恢復正常工作（自動重啟模式）。后一種設置在沒有"硬"故障的瞬態浪涌電流情況下特別有用，例如當板子插入帶電總線時就會出現這種情況。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：電子保險絲也可以提供反向電流保護，這是熱熔斷器無法做到的。當系統輸出電壓高于其輸入的電壓時，就會出現反向電流。例如，在一組冗余電源并聯時就會出現這種情況。

 

過壓保護：借助一些額外的電路，eFuse 還可以提供過壓保護，以防止浪涌或感應跳閘，即當輸入電壓超過設定的過壓跳閘點時，切斷 FET 并在過壓條件持續期間保持在斷開狀態。

 

反極性保護：eFuse 還可以提供反極性保護，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。

 

轉換速率遞增：一些先進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 的導通/關斷之間的切換，從而提供規定的斷電/上電電流轉換速率。

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選擇eFuse功能和應用

 

選擇電子保險絲時需要考慮一些基本參數。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置。其他選擇因素包括響應速度、靜態電流、尺寸（封裝）以及所需外部輔助元器件的數量和類型（如有）。此外，設計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。

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小結

 

保險絲是一種成本低廉的簡單裝置，用于保護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，其中，電流水平至關重要。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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