12V到48V，eFuse加速上车

 

电子发烧友网报道（文/李宁远）近年来电子保险丝受到了越来越多的关注，传统保险丝在现在很多应用里已经不太能跟上需求，虽然它确实足够简单而且成本很低。

传统保险丝经常熔断导致断电的情景想必很多人都经历过，而随着现在电子电路设计的发展，很多应用对功能安全的要求越来越高，传统保险丝不再能胜任这份工作。

其中很典型的一个应用就是汽车，汽车技术的变革可以说是日新月异，各类功能安全等级要求既严苛又繁杂，电子保险丝eFuse取代传统保险丝在汽车电子电气架构中逐步成为不可或缺的重要组件。

同时，随着汽车电气平台从12V向48V升级，需要更多的eFuse支撑电子电气架构来决定整车智能化功能发挥上限。

从传统保险丝到智能eFuse

传统的保险丝，如玻璃管保险丝、片式保险丝和聚合物保险丝，足够简单但功能都很单一，只能保证切断电流通路的基础功能。聚合物保险丝通过增加电阻来限制电流，玻璃管保险丝和片式保险丝直接熔断导电的熔断体。

它们使用时也很容易受到环境温度和其他使用条件的影响，而且熔断电流的精确度较低，响应速度也不够快。更麻烦的一点是，传统保险丝熔断后，必须进行维修或更换。

随着需求与技术的变化，保险丝已经在传统的一次性保险丝基础上衍生出一些有各自特色的产品，半导体器件电子保险丝就是现在很受关注的产品。电子保险丝也称半导体熔断器，本质上，它是集成电路，其市场规模约为6000万美元。

电子保险丝作为集成电路，通过在单芯片上集成MOSFET、驱动、检测电路、逻辑电路、诊断等模块，提供了全面的电路保护的解决方案。电子保险丝在封装内集成的功能模块很多，过流、过电压、短路、过热保护等常见的功能都可以集成在其中。

电子保险丝通过MOSFET开关进行电压－电流检测、控制电流通路的通断，启动分断保护后可进行自恢复，且保护速度相对于传统保险丝更快、精度更高、保护功能更全面。将电子保险丝串联到供电电路中，就能提供远多于传统保险丝的功能。

这些多种多样的保护功能，用分立元件来实现通常都很麻烦，电子保险丝解决了繁琐的保护功能实现。与使用分立元件实现的安全功能相比，电子保险丝仅仅需要通过较少数量的元器件和较小占板面积就能实现同样的功能，大幅简化电路设计。

同时，由于电子保险丝采用的是半导体结构，能够进行重复使用，在发生异常时电子保险丝切断供电线路，之后可以重置并重复使用。重复使用时不必担心电子保险丝有衰减与寿命次数限制，几乎不用考虑芯片本身的故障。而且电子保险丝本身也带诊断，能够提早发现设备故障。

现在很多应用的功能安全标准更全面也更复杂，如汽车的ASIL D。一颗电子保险丝芯片的应用能减少很多安全标准的认证工作，比以往的设计简化了不少。

另一方面，电子保险丝能够在线升级的好处也是不能忽视的。通过在线升级可以灵活调整保险丝的功能逻辑、及时修复问题，这也匹配了设备的功能升级。

12V到48V，eFuse助力汽车智能化提升

不论是电动汽车还是非电动汽车，目前大多使用12V的低压电池来运行电气和电子设备。对电动汽车而言，则多了一个高压电源系统，专门用于牵引电机，为驾驶功能提供足够的动力。

在12V平台和高压平台之间，48V电压平台的出现与应用解决了12V电源系统随着汽车电气化程度逐渐升级，电力需求愈发无法满足的问题，48V将电压上限提高，电流减少了四分之三，是汽车发展的重要方向。

从12V>48V，功率上限的提升，48V系统能承载更高功率设备，以满足车载系统不断增加的智能化、舒适化体验，整车的智能化功能上限也得以提高。对智能程度不断提升的汽车来说，任何故障都有着巨大的隐患。

尤其是自动驾驶功能，对整车的安全提出了极高的要求，传统保险丝只是纯电气性零件，无法匹配多样的保护功能，而且汽车每一次功能升级都可能需要更改保险丝的逻辑。

整车的智能化的提高，也需要更多的eFuse支撑电子电气架构来提升整车智能化功能发挥上限。电气架构升级、电路复杂程度提升带动了eFuse需求。

老式的搭配是继电器加上保险丝，现在只需要电子保险丝就能保护域控制器，尺寸更加紧凑，配电部分电子保险丝为ECU的多个负载点提供稳定可靠的保护。更重要的一点是eFuse的可编程可升级特性。

eFuse的电流限制、电压限制都是可以进行编程的，汽车功能升级导致的电气参数发生变化时eFuse的可编程性不再需要更换保险丝，只需要重新编程即可。现在软件是汽车重要的差异点，OTA升级是功能迭代的必要手段。电子保险丝能够在线升级的好处远超传统保险丝太多。

冗余电源是现在汽车设计中的重要一环，电子保险丝能够检测反向电流，在需要冗余电源应用中非常有用。

就电子保险丝本身的保护性能来说，其反应速度对比玻璃管保险丝、片式保险丝和聚合物保险丝都有着鸿沟式的领先。全SiC设计的eFuse对短路的响应速度无与伦比，比热熔丝的响应速度快数百倍，纳秒级的反应速度对比毫秒级、秒级是数量级上的领先。瞬间保护、自动重启恢复等特性对汽车智能化无疑是很大的助力。这种快速的检测可进一步实现汽车系统级集成和优化。

目前，汽车的诸多子系统，如信息娱乐系统、ADAS域控制系统、外部传感单元、天线系统等等都已经有了大量eFuse的应用。随着汽车向48V升级，功能进一步增加，车内电子保险丝用量还会不断增加。

小结

随着市场对性能、安全性和可靠性的关注度不断提高，eFuse电路保护方案正在快速发展。尤其是在汽车系统中，12V到48V的转变需要更完备更智能的电路保护，eFuse在其中起到了关键作用。