新型有源電子保險(xiǎn)絲是主動(dòng)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(xiǎn)絲的選型要領(lǐng)。

 

電子有緣保險(xiǎn)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(xiǎn)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(xiǎn)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(shí)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(huì)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(huì)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(xiǎn)絲（eFuse） 的基本概念很直接：負(fù)載電流通過 FET 和一個(gè)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(shí)，控制邏輯會(huì)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(huì)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(xiǎn)絲的一個(gè)復(fù)雜的有源版本。雖然如此，電子保險(xiǎn)絲也有一些獨(dú)特的屬性：

 

速度：反應(yīng)快，其斷開反應(yīng)時(shí)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(xiǎn)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(gè)位數(shù)電壓下正常工作。在這些水平下，熱保險(xiǎn)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(dòng)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(shí)就會(huì)出現(xiàn)這種情況。在更換保險(xiǎn)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(xiǎn)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(shí)，就會(huì)出現(xiàn)反向電流。例如，在一組冗余電源并聯(lián)時(shí)就會(huì)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(shí)，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(xiǎn)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。

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選擇eFuse功能和應(yīng)用

 

選擇電子保險(xiǎn)絲時(shí)需要考慮一些基本參數(shù)。很顯然，首要考慮因素是保險(xiǎn)絲動(dòng)作時(shí)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(xiǎn)絲能夠耐受的最高端子電壓。對于一些電子保險(xiǎn)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(xiǎn)絲型號可能具有的任何附加特性和功能。

03
小結(jié)

 

保險(xiǎn)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(xiǎn)絲可以代替熱保險(xiǎn)絲，但兩者往往是成對搭配使用的。選擇電子保險(xiǎn)絲時(shí)，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(xiǎn)絲能夠耐受的最高端子電壓。

 

來源：我愛方案網(wǎng)  鏈接：https://www.52solution.com/