赋能汽车安全性设计:Vishay新推两款eFuse参考设计
在电路保护设计中,热保险丝作为一种成熟的过流保护技术,应用极为广泛。不过,在汽车等对可靠性和应用环境有特殊要求的场合,传统热保险丝在精度、响应速度、灵活性等方面,有明显的性能短板,这时就需要用到电子保险丝(eFuse)等新型电路保护技术。
与基于热熔断效应的传统保险丝不同,eFuse 的工作原理是:通过测量一个检测电阻器上的电压来监控电路中的电流,当电流超过设计限值时迅速通过控制逻辑关断场效应晶体管(FET)并切断电流路径,由此实现保护目的。
因此,与热保险丝相比,eFuse 具有响应速度快、低电流操作、可重复使用等性能,并可提供扩展的保护功能(如反向电流保护、过压保护、反极性保护等),在特定的应用中可以取代热保险丝,或者作为热保险丝重要的功能补强。
eFuse 在性能、功能和灵活性上的优势,使其十分适用于汽车系统设计,通过防止过流、电压脉冲和温度上升等风险事件,增强车辆整体的安全性。
针对汽车系统的电路保护,Vishay 新推出了两款 eFuse 参考设计——基于 SiC MOSFET 的 800 V、40 A 双向电子保险丝,以及基于 1200 V SiC MOSFET 带预充电功能的电子断路器。
图 1:Vishay 两款 eFuse 参考设计
这两款 eFuse 参考设计具有四个突出的性能优势:
01 低 TCR 分流器,用于精确测量电流
02 低跟踪误差分压器
03 稳定的 I/O 端口提供静电保护和续流能力
04 快速开关
这些优势得益于 Vishay 一系列高性能半导体分立器件和被动元件在参考设计中的应用。进一步分析参考设计的 BOM,我们会发现, 有两款 Vishay 元器件在其中发挥着至关重要的作用:
① MXP120A045FE SiC MOSFET:Vishay 的 MaxSiC® 1200 V N沟道 SiC MOSFET,具有极快的开关速度,以及 3 μs 的短路耐受时间,这非常有助于提升 eFuse 的响应速度、可靠性和安全性。
② CMB 0207 高脉冲负载碳膜 MELF 电阻:采用能够承受 3700 ℃ 高温的碳膜技术,以及独特的圆柱形设计,使该电阻器具有出众的脉冲负载能力,是保护电路和敏感元器件免受浪涌脉冲影响的理想选择。
图 2:基于 SiC MOSFET 的
800 V、40 A 双向电子保险丝系统框图
图 3:基于 1200 V SiC MOSFET
带预充电功能的电子断路器系统框图
新一代汽车电子应用,对可靠性和安全性提出了更高的要求,Vishay 基于高性能的元器件产品以及丰富的系统设计经验,开发出的 eFuse 参考设计,无疑会为汽车安全性设计提供极大的助力。