摘(zhai)要：在現(xian)代汽車和工業應用(yong)中，可(ke)(ke)靠性(xing)(xing)至(zhi)關重要。從汽車區域(yu)控制(zhi)器，到(dao)工業應用(yong)中的計(ji)算機數控等產品，無論(lun)最終(zhong)產品是簡單還(huan)是復雜，如(ru)果不能(neng)(neng)保證可(ke)(ke)靠性(xing)(xing)，就很可(ke)(ke)能(neng)(neng)損害制(zhi)造商的聲譽。此(ci)外，還(huan)需要考(kao)慮(lv)保修維(wei)修的成本(ben)，甚(shen)至(zhi)是召回產品的成本(ben)。然而，電(dian)子電(dian)路總歸都會出現(xian)故障，可(ke)(ke)能(neng)(neng)是由于(yu)外部影響，也可(ke)(ke)能(neng)(neng)是由于(yu)組件隨(sui)時(shi)間推移性(xing)(xing)能(neng)(neng)下降而引起。因此(ci)，根據良好的設計(ji)實踐，建議采用(yong)電(dian)路保護(hu)器件，以確保將故障的影響降至(zhi)最低。本(ben)文介紹了標準電(dian)路保護(hu)器件的局限性(xing)(xing)，以及如(ru)何利用(yong)電(dian)子保險絲改進設計(ji)。

最常(chang)見(jian)（且成本最低）的電(dian)路保(bao)(bao)護形式就是普通(tong)的保(bao)(bao)險絲。此類保(bao)(bao)險絲通(tong)常(chang)基于熔點溫度較低的金屬絲或薄金屬帶。保(bao)(bao)險絲通(tong)常(chang)被(bei)插入(ru)電(dian)源供電(dian)線路中，超過(guo)額定電(dian)流時，保(bao)(bao)險絲中產(chan)生的熱量會(hui)使(shi)金屬絲/金屬帶熔斷，從而使(shi)電(dian)路與電(dian)源斷開(kai)連(lian)接。

這種斷(duan)開通常不是瞬(shun)時的，保(bao)險絲“熔斷(duan)”所(suo)需的時間與(yu)故(gu)障(zhang)電流(liu)大小成反(fan)比(bi)。如果(guo)電流(liu)僅略高于保(bao)險絲額定值，它可能會繼(ji)續(xu)通過一(yi)段時間，從而(er)影響供電軌，導致電路(lu)故(gu)障(zhang)或(huo)損(sun)壞。

保(bao)險絲的使用并(bing)不(bu)方(fang)便；一旦保(bao)險絲熔(rong)斷(duan)，就(jiu)需要(yao)更(geng)換(huan)（通常需要(yao)由用戶(hu)進(jin)行更(geng)換(huan)）。如果用戶(hu)（無意或故意）使用了錯誤的額定值，則會構成火災(zai)風(feng)險。

對于電(dian)路保護(hu)，還可以使用其他器(qi)件(jian)，如(ru)正溫(wen)度系數 (PTC) 熱(re)敏電(dian)阻。這(zhe)些安裝在 PCB 上的器(qi)件(jian)電(dian)阻會隨著(zhu)溫(wen)度升高而增加，從而限制電(dian)流(liu)(liu)流(liu)(liu)動。只要過電(dian)流(liu)(liu)不過大（否則 PTC 熱(re)敏電(dian)阻將(jiang)變為(wei)開路），隨著(zhu)電(dian)流(liu)(liu)的減小，溫(wen)度將(jiang)會下降，并恢復正常運行。

雖然(ran)不再(zai)需要更(geng)換保險絲，但 PTC 熱敏電阻(zu)是非線(xian)性的，而且鑒于(yu)其工作原理，不適(shi)用于(yu)寬溫度范(fan)圍的應用。

電子保險絲

電子保險絲（也(ye)稱 eFuses，此術語由安(an)森美 (onsemi) 在(zai)首(shou)次推(tui)出此類(lei)器件時創造）是當今提(ti)供基本的電路保護功能(neng)以及許(xu)多(duo)附加功能(neng)的一種替代方(fang)案(an)。通(tong)常，它們能(neng)夠(gou)提(ti)供過(guo)流(liu)(liu)（包括短路）、過(guo)壓、反向電流(liu)(liu)和過(guo)熱保護。

盡管這些(xie)創新器件有(you)許(xu)多應(ying)用(yong)領域，但它們通常(chang)(chang)用(yong)于熱(re)插拔情況，或者經常(chang)(chang)出現(xian)電源故障的場(chang)景。此外，還(huan)可(ke)用(yong)于極有(you)可(ke)能發生負載(zai)故障的應(ying)用(yong)，或需要限制浪涌電流的系統。

使能(neng)引腳與高精(jing)度電流控制(zhi)機制(zhi)相結(jie)合，使該器件(jian)融合了負載開關和保險絲的(de)功能(neng)，成為現代(dai)配電架構(gou)中負載點控制(zhi)系統的(de)基(ji)本構(gou)建模(mo)塊(kuai)。

電子保(bao)險(xian)絲(si)的主(zhu)要優勢在于靈活性和(he)自動復(fu)位功能(neng)，無需用戶進行干預。作(zuo)為(wei)智能(neng)器件(jian)，這些額(e)外特性使電子保(bao)險(xian)絲(si)能(neng)夠在系(xi)統(tong)中實現更(geng)多功能(neng)，而不(bu)僅限于過壓(ya)/過流(liu)保(bao)護（電子保(bao)險(xian)絲(si)在這些方面(mian)表現出(chu)色）。

例如，許多電子(zi)保險絲(si)都包括(kuo)power good（“PGOOD”）引腳(jiao)，可以與系(xi)統控制器(qi)配合使用，精確(que)地按序導(dao)通(tong)供(gong)(gong)電軌。一(yi)些電子(zi)保險絲(si)還包括(kuo)三態引腳(jiao)，可用于(yu)確(que)保同(tong)時導(dao)通(tong)和關斷多個供(gong)(gong)電軌。

電(dian)子(zi)保險絲能夠檢測反(fan)向電(dian)流（傳統保險絲無法實現），因此(ci)在需要 ORing 的(de)冗(rong)余電(dian)源應用(yong)中非(fei)常有用(yong)。此(ci)外，也適(shi)用(yong)于在系(xi)統關斷(duan)后需要大容(rong)量電(dian)容(rong)保持電(dian)荷的(de)情況，通常用(yong)于限制啟動時的(de)浪涌(yong)電(dian)流。

在許多應用中，電(dian)容（或容性(xing)負載）可能會帶(dai)來(lai)挑戰(zhan)，導致較大的浪涌電(dian)流，從而可能損壞元(yuan)件或 PCB 線路。電(dian)子保險絲可以提供(gong)多種功能來(lai)幫助設計人(ren)員解決(jue)這一問題，例如自恢復或限制浪涌電(dian)流，使電(dian)容以受(shou)控方(fang)式充電(dian)。

作為智能器件(jian)，電子保險絲可(ke)以監(jian)測溫度、電壓和電流，并(bing)將數據傳遞給(gei)系統(tong)控制器。這在(zai)檢(jian)測故障早期(qi)預警(jing)信號(hao)時尤(you)為有用(yong)。

汽車應用中的電子保險絲(si)

隨著(zhu)汽(qi)車中融合越來越多的(de)技術，為確保(bao)可靠(kao)運行和防止損壞(huai)(huai)，對于電路保(bao)護(hu)的(de)需求也隨之(zhi)增加。電路保(bao)護(hu)在(zai)汽(qi)車中尤為重要，因為電池的(de)電流能力(li)足以(yi)破壞(huai)(huai)精密的(de)電子元件。

電子保險絲通常用于子系統（例(li)如抬(tai)頭顯示器或信息娛樂(le)系統）的電力線中，以便在(zai)發生(sheng)故(gu)障(zhang)時斷開(kai)和(he)關閉這些(xie)系統。

在部(bu)分位于車(che)(che)輛外部(bu)的系(xi)統(tong)中，外部(bu)元件(jian)損(sun)壞(huai)可能會導致(zhi)短路，從(cong)而損(sun)壞(huai)內部(bu)電路。例如(ru)車(che)(che)載資訊系(xi)統(tong)，其外部(bu) LNA 和 GPS 天線通(tong)過電子保(bao)險絲連接，以保(bao)護車(che)(che)內電路。

如果將(jiang)車輛系統(tong)劃分為不同(tong)區(qu)域，則(ze)可以在系統(tong)內級聯(lian)電子保險(xian)絲，提供(gong)整體保護以及子系統(tong)保護。

例(li)如(ru)，在(zai)先進駕駛輔助(zhu)系(xi)統 (ADAS) 域(yu)控制器中，可以在(zai)電源和主系(xi)統之間連接主保險(xian)絲，而次級(ji)保險(xian)絲可以用于(yu)保護系(xi)統外設，如(ru)外部安裝的超聲波停車輔助(zhu)傳感(gan)器單元。

現代汽車中的(de)線束(shu)(shu)是一個(ge)復雜(za)的(de)子系統。一旦車輛組裝完成，線束(shu)(shu)的(de)更換成本高(gao)且操作困難(nan)，因(yin)此保護至關(guan)重要。線束(shu)(shu)連接著許多耗電設備（風扇(shan)、車窗電機、空調(diao)、其他執行器）。通常在這些系統前會使用保險(xian)絲，從而保護線束(shu)(shu)免(mian)受過大電流的(de)影響。

最(zui)新電子(zi)保險絲技(ji)術示例

安森美 NIV(S)3071 是一款 60 VDC、65 VTR的(de)電子保(bao)險絲(si)，將(jiang)四個(ge)(ge)獨立通道集成(cheng)到單個(ge)(ge) 5.0 mm x 6.0 mm 封裝(zhuang)中(zhong)，每個(ge)(ge)通道可支持高達 2.5 A 的(de)連續電流(liu)（共 10 A）。每個(ge)(ge)通道的(de) RDSon值僅為 80 mΩ，確保(bao)將(jiang)電子保(bao)險絲(si)內的(de)能耗降至更低(di)水平。

所有(you)通(tong)道都(dou)具備可配置(zhi)電流(liu)限制，其他功能(neng)包括輸出電壓箝位、指示故障(zhang)的(de)數字標志、可配置(zhi)的(de)電流(liu)跳閘(zha)時間以及固(gu)定(ding)的(de) 1 ms 軟啟動(dong)。

NIV3071 能(neng)夠在 -40oC 到(dao) +150oC 的(de)(de)(de)結(jie)溫 (TJ) 范圍內(nei)工作，并提供 2 kV 的(de)(de)(de) ESD 保護，非(fei)常(chang)適用(yong)于要求苛(ke)刻的(de)(de)(de)汽車應用(yong)，包括 12 V 和 48 V。

NIV(S)4461 是一款電子保(bao)險(xian)絲，可在(zai)工業(ye)自動化、電信、計算(suan)等(deng)應用中提供過流、欠壓和浪(lang)涌電流保(bao)護。該器件可支持高(gao)(gao)達(da) 360 V 電壓，以及(ji)高(gao)(gao)達(da) 4.2 A 的連(lian)續電流。

該器(qi)件的(de)顯著特點(dian)包括(kuo)低(di)電(dian)阻（典型RDSon= 39 mΩ）和快速跳閘時間。該器(qi)件還包括(kuo)可(ke)編程(cheng)電(dian)流限(xian)制(zhi)(21-157A)、欠壓(ya)和可(ke)調轉換速率控制(zhi)。用戶可(ke)配置的(de)功能包括(kuo)閂鎖和自恢(hui)復。

NIV(S)4461 采(cai)用(yong)DFNN1024封裝，尺寸僅為3.0 mm x 3.0 mm。它采(cai)用(yong)行業標準引(yin)腳布(bu)局(ju)，符合UL2367 和IEC62368 標準。

總結

電路保護是現代設計的重要組成部(bu)分(fen)，能夠確保電路和系統(tong)可靠性(xing)，并在發生(sheng)故障(zhang)或意外情況時最大程度地減少損壞。

盡管傳統保(bao)險(xian)絲(si)提(ti)供了一定程度(du)的保(bao)護，但現(xian)代電子保(bao)險(xian)絲(si)具(ju)備更(geng)(geng)高(gao)的精度(du)、更(geng)(geng)大的靈活(huo)性和更(geng)(geng)豐富(fu)的功能，顯著提(ti)高(gao)了保(bao)護水平。