使用SaberRD建立eFuse仿真模型

1、eFuse介绍

eFuse将高速、可复位与低导通电阻(RON)的电路保护功能整合于单个小巧的IC封装内。

eFuse提供短路保护、可调节过电流保护，以及可调节Inrush current 速率功能。

本文以TOSHIBA公司TCKE812NA为例，介绍使用SaberRD建立eFuse的仿真模型，并针对eFuse的主要功能进行了仿真验证。

TCKE805/TCKE812特点如下:

1.高精准度(11%)过电流保护功能

2.高精确度(7%)过电压保护功能

3.快速的短路保护(<200ns)

4.可调的Inrush current

2、TCKE812NA 进行Saber建模

TCKE812NA的功能框图如上所示，主要功能模块包括过压保护模块，欠压监控模块、上电曲线调节模块、过流保护模块和逻辑控制模块。

根据TCKE812NA功能及手册详细信息，使用Saber的宏电路建模的方法建立其仿真模型，其顶层symbol和底层电路如下图所示：

3、TCKE812NA功能仿真验证

3.1 过压保护功能

TCKE812NA具有过压保护功能，当输入电压大于15V时，会将输出电压钳位到15V。

TCKE812NA在发生过压保护时，会主动恢复电压，如下图所示。

使用Saber搭建如下电路，进行仿真。

仿真结果如下:

由波形可知，在使能有效的情况下，当输入电压超过15V时，芯片会发生过压保护，将输出电压直接关闭。同时输出电压会周期性尝试重新启动。该仿真特性与手册结果一致。

3.2 过流保护功能

TCKE812NA通过设置RILIM阻值实现过流保护功能。

TCKE812NA在发生过流后会重复尝试打开电源。

仿真时，设置RILIM为20K，限流范围4.44-5.87A，负载在0.3s-0.5s发生过载，仿真结果如下：

过载保护电流5.46A

3.3 短路保护功能

TCKE812NA在检测到电流大于设置电流的1.6倍时，认为是短路，芯片会迅速关断电源。

短路保护后，TCKE812NA会继续重复尝试启动电源电压，如下图所示。

仿真时，设置0.3s时，发生短路，仿真结果如下。

从仿真结果上看，仿真结果与手册要求一致。

3.4 电源启动斜率设置功能

通过设置dvdt管脚对地电容，实现启动电压上电时间

设置仿真电路dvdt=1nF，Cout=1uF，负载1A，仿真结果如下，与手册数据基本一致。

4、总结

本文根据TCKE812NA手册，使用Saber软件初步建立了其基本功能模型，并搭建具体测试电路对芯片功能进行了验证。仿真结果表明使用Saber搭建的模型能够实现TCKE812NA的主要功能。由于时间仓促，模型的热保护功能以及模型精度调整有待后续提高。