作為一個謹(jǐn)慎的以模擬為中心的工程師，我一直很喜歡傳統(tǒng)的基于熱的保險絲，并且由于它們的有源元件而對電子保險絲(也寫為 e-fuses 或 eFuses)有些懷疑。畢竟，在可靠性方面，簡單幾乎總是更好，而且沒有什么比熱熔斷器在功能上更簡單的了。我并不是要從技術(shù)上貶低它們，因為它們實際上融合了先進的材料科學(xué)和技術(shù);它們的功能很簡單。
面對現(xiàn)實：標(biāo)準(zhǔn)熔斷器只做一件事，做得很好，并且在給定的一組規(guī)范內(nèi)以完全定義和不可變的方式完成它。你不能把它們弄亂，因為它們沒有給你任何鉤子或把手來抓住它們。如果您指定適當(dāng)?shù)谋ｋU絲參數(shù)——額定電流、時滯、材料、物理尺寸——你真的不會出錯。我知道，每個人都有自己的故事，當(dāng)一個保險絲沒有做它應(yīng)該做的事情時，但那些仍然是罕見的異常值;英語的一個有趣的怪癖：雖然“熔斷器”在過電流時打開，但“熔斷器”的意思是連接兩種材料。
然而，熱熔斷器有幾個缺點，首先是反應(yīng)時間。根據(jù)與閾值相比的過電流值，反應(yīng)和斷開電路可能需要幾十毫秒到幾十秒的時間。在當(dāng)今的低壓設(shè)計中，過電流通常是一個適中的值，因此保險絲反應(yīng)時間可能太慢而無法保護敏感電路。此外，標(biāo)準(zhǔn)保險絲打開后必須進行物理更換，這在許多(但不是全部)應(yīng)用中是一個缺點。
從概念上講，電子保險絲是一種簡單的電路，它提供了一種具有獨特優(yōu)勢的限流和切斷替代方法，因為它可以測量電流，但不依賴于熱加熱和串聯(lián)元件的后續(xù)開路。它由幾個模擬組件構(gòu)成：一個精密電流檢測電阻器，一個帶有精確縮放電阻器的放大器，用于捕獲和“增益”電阻器兩端的電壓，一個在預(yù)設(shè)值“切換”的比較器電路，以及一個 MOSFET允許/斷開被監(jiān)控線路中的電流路徑。
電路功能相當(dāng)簡單。通常，選擇電阻值時，其上的電壓降在最大電流下將介于 50 至 100 mV 之間。電子保險絲連接在電源軌(或電源)和要保護的負(fù)載之間。待監(jiān)控的電流通過電阻器，該電阻器上的合成電壓由電流檢測放大器 (CSA) 檢測和調(diào)整。
雖然可以從單個組件構(gòu)建電子熔斷器，但大多數(shù)用戶會選擇完整的基于 IC 的電子熔斷器，其中包含包括 FET 在內(nèi)的所需電路;有些甚至有一個內(nèi)部檢測電阻。其他基于 IC 的電子熔斷器還包括附加功能和特性，例如用戶可編程的欠壓鎖定、過壓鉗位和自動重試，以及可以通過外部組件設(shè)置的啟動時間。最后一個功能有助于在啟動和熱插拔操作期間控制浪涌電流，因此它們在該應(yīng)用中得到廣泛使用。
我對電子保險絲的最初感覺是它們在較低電流/電壓電路中發(fā)揮作用，這是它們所能達到的程度。我不確定它們是否適合需要美國保險商實驗室 (UL) 和國際電工委員會 (IEC) 認(rèn)證的更高范圍的應(yīng)用，其中熱熔斷器是一種完全接受的保護手段。
簡要說明解釋了電子保險絲在這些規(guī)定方面的來龍去脈，同時也提醒了我很容易忽視的一點：保險絲可以防止過流情況以及它們對系統(tǒng)和人員構(gòu)成的風(fēng)險。它們不是用于高壓保護的，盡管我們可能會不自覺地將“危險”與 120/240V 的交流線電壓聯(lián)系起來，并且交流線可以提供大量電流。TI 說明列出了經(jīng)批準(zhǔn)的電子保險絲，在 6 A 時電壓高達 4.5 至 60V——顯然不是線路電壓，但仍然有大量的電流和兩位數(shù)的電壓。對高壓事件的保護不是熔斷器的任務(wù);相反，這是 MOV、火花隙和其他組件的作用。
現(xiàn)實情況是，與熱熔斷器相比，電子熔斷器具有明顯的差異，這些差異通常是有益的：精確的電流限制、更快的反應(yīng)時間以及在故障清除時自我修復(fù)和恢復(fù)連接的能力(取決于選擇的電子保險絲型號)。在許多設(shè)計情況下，認(rèn)真考慮使用電子保險絲代替經(jīng)典熱器件是有意義的。
盡管如此，電子保險絲不僅僅是一個簡單、極其可靠、功能有限的熱保險絲。它是一個有源設(shè)備，雖然很簡單。也許有些設(shè)計需要一個電子保險絲和一個熱保險絲來獲得最大的信心，作為一種“腰帶和吊帶”的方法。
但這是否表明設(shè)計人員謹(jǐn)慎謹(jǐn)慎，或者設(shè)計對故障分析和后續(xù)保護方案缺乏信心?您對在大電流應(yīng)用中使用電子熔斷器有何看法?
下載文檔
