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[導(dǎo)讀]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(jìn)的材料科學(xué)和技術(shù);它們的功能很簡單。

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(jìn)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(diǎn),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(hù)敏感電路。此外,標(biāo)準(zhǔn)保險絲打開后必須進(jìn)行物理更換,這在許多(但不是全部)應(yīng)用中是一個缺點(diǎn)。

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(dú)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(hù)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(dá)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(hù)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(diǎn):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(hù)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(dá) 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(hù)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(hù)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?


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