新型有源电子保险丝选型要领

新型有源电子保险丝是主动熔断,通过对高灵敏度电阻进行电流检测,电阻压差大于门限值,打开后端FET进行放电,防止过流对电路的损害。

新型有源电子保险丝是主动熔断,通过对高灵敏度电阻进行电流检测,电阻压差大于门限值,打开后端FET进行放电,防止过流对电路的损害。我爱方案网有很多电路保护和EMC问题优化方案项目,今天给大家介绍有源电子保险丝的选型要领。

电子有缘保险丝(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

随着工业 4.0、工业物联网和5G 技术的普及,使得越来越多的更多复杂的电子设备部署在了更恶劣、更难进入的环境中。这有助于在工业机器人、IO-Link 接口、工业传感器和 IIoT 设备、可编程逻辑控制器 (PLC) 和以太网供电 (PoE) 等应用中进行可重复的、确定性静电放电 (ESD) 和电气过应力 (EOS) 事件保护。这些应用需要满足 IEC61000 标准的瞬态保护要求。虽然瞬态电压抑制 (TVS) 二极管能满足设计人员的要求,但越来越多的应用需要更确定、更线性、更紧凑和更可靠的 ESD 和 EOS 保护。

为了满足这些不断提高的性能和外形尺寸要求,可以采用瞬态分流抑制器 (TDS) 器件。这种器件同时具有卓越的箝位、线性和温度稳定性,可获得更有保证的性能水平。TDS 器件不像 TVS 二极管那样耗散浪涌能量,而是将这种能量转移到地。与 TVS 替代品相比,TDS 不会耗散能量,因此其尺寸可以更小,这有助于缩小解决方案尺寸。此外,TDS 器件的钳位电压会比 TVS 二极管低 30%,因此减少了系统的电气应力,提高了可靠性。

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冰箱省电技巧

有缘电子保险丝(eFuse) 的基本概念很直接: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) 或功率损失。

新型有源电子保险丝选型要领

图 1:图片来源:(Texas Instruments)

 

看起来,eFuse 只是经典无源热保险丝的一个复杂的有源版本。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 和无源元件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元件来控制无源元件 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。

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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 10 A 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。

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小结

保险丝是一种成本低廉的简单装置,用于保护电路不受潜在过流情况的损坏。电子保险丝可以代替热保险丝,但两者往往是成对搭配使用的。选择电子保险丝时,要注意基本衡量参数,其中,电流水平至关重要。电流水平通常为从 1 安培 (A) 以下到 10 A 左右,以及保险丝能够耐受的最高端子电压。

 

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