12V到48V，eFuse加速上車

電子發燒友網報道（文/李寧遠）近年來電子保險絲受到了越來越多的關注，傳統保險絲在現在很多應用里已經不太能跟上需求，雖然它確實足夠簡單而且成本很低。

傳統保險絲經常熔斷導致斷電的情景想必很多人都經歷過，而隨著現在電子電路設計的發展，很多應用對功能安全的要求越來越高，傳統保險絲不再能勝任這份工作。

其中很典型的一個應用就是汽車，汽車技術的變革可以說是日新月異，各類功能安全等級要求既嚴苛又繁雜，電子保險絲eFuse取代傳統保險絲在汽車電子電氣架構中逐步成為不可或缺的重要組件。

同時，隨著汽車電氣平臺從12V向48V升級，需要更多的eFuse支撐電子電氣架構來決定整車智能化功能發揮上限。

從傳統保險絲到智能eFuse

傳統的保險絲，如玻璃管保險絲、片式保險絲和聚合物保險絲，足夠簡單但功能都很單一，只能保證切斷電流通路的基礎功能。聚合物保險絲通過增加電阻來限制電流，玻璃管保險絲和片式保險絲直接熔斷導電的熔斷體。

它們使用時也很容易受到環境溫度和其他使用條件的影響，而且熔斷電流的精確度較低，響應速度也不夠快。更麻煩的一點是，傳統保險絲熔斷后，必須進行維修或更換。

隨著需求與技術的變化，保險絲已經在傳統的一次性保險絲基礎上衍生出一些有各自特色的產品，半導體器件電子保險絲就是現在很受關注的產品。電子保險絲也稱半導體熔斷器，本質上，它是集成電路，其市場規模約為6000萬美元。

電子保險絲作為集成電路，通過在單芯片上集成MOSFET、驅動、檢測電路、邏輯電路、診斷等模塊，提供了全面的電路保護的解決方案。電子保險絲在封裝內集成的功能模塊很多，過流、過電壓、短路、過熱保護等常見的功能都可以集成在其中。

電子保險絲通過MOSFET開關進行電壓－電流檢測、控制電流通路的通斷，啟動分斷保護后可進行自恢復，且保護速度相對于傳統保險絲更快、精度更高、保護功能更全面。將電子保險絲串聯到供電電路中，就能提供遠多于傳統保險絲的功能。

這些多種多樣的保護功能，用分立元件來實現通常都很麻煩，電子保險絲解決了繁瑣的保護功能實現。與使用分立元件實現的安全功能相比，電子保險絲僅僅需要通過較少數量的元器件和較小占板面積就能實現同樣的功能，大幅簡化電路設計。

同時，由于電子保險絲采用的是半導體結構，能夠進行重復使用，在發生異常時電子保險絲切斷供電線路，之后可以重置并重復使用。重復使用時不必擔心電子保險絲有衰減與壽命次數限制，幾乎不用考慮芯片本身的故障。而且電子保險絲本身也帶診斷，能夠提早發現設備故障。

現在很多應用的功能安全標準更全面也更復雜，如汽車的ASIL D。一顆電子保險絲芯片的應用能減少很多安全標準的認證工作，比以往的設計簡化了不少。

另一方面，電子保險絲能夠在線升級的好處也是不能忽視的。通過在線升級可以靈活調整保險絲的功能邏輯、及時修復問題，這也匹配了設備的功能升級。

12V到48V，eFuse助力汽車智能化提升

不論是電動汽車還是非電動汽車，目前大多使用12V的低壓電池來運行電氣和電子設備。對電動汽車而言，則多了一個高壓電源系統，專門用于牽引電機，為駕駛功能提供足夠的動力。

在12V平臺和高壓平臺之間，48V電壓平臺的出現與應用解決了12V電源系統隨著汽車電氣化程度逐漸升級，電力需求愈發無法滿足的問題，48V將電壓上限提高，電流減少了四分之三，是汽車發展的重要方向。

從12V>48V，功率上限的提升，48V系統能承載更高功率設備，以滿足車載系統不斷增加的智能化、舒適化體驗，整車的智能化功能上限也得以提高。對智能程度不斷提升的汽車來說，任何故障都有著巨大的隱患。

尤其是自動駕駛功能，對整車的安全提出了極高的要求，傳統保險絲只是純電氣性零件，無法匹配多樣的保護功能，而且汽車每一次功能升級都可能需要更改保險絲的邏輯。

整車的智能化的提高，也需要更多的eFuse支撐電子電氣架構來提升整車智能化功能發揮上限。電氣架構升級、電路復雜程度提升帶動了eFuse需求。

老式的搭配是繼電器加上保險絲，現在只需要電子保險絲就能保護域控制器，尺寸更加緊湊，配電部分電子保險絲為ECU的多個負載點提供穩定可靠的保護。更重要的一點是eFuse的可編程可升級特性。

eFuse的電流限制、電壓限制都是可以進行編程的，汽車功能升級導致的電氣參數發生變化時eFuse的可編程性不再需要更換保險絲，只需要重新編程即可?，F在軟件是汽車重要的差異點，OTA升級是功能迭代的必要手段。電子保險絲能夠在線升級的好處遠超傳統保險絲太多。

冗余電源是現在汽車設計中的重要一環，電子保險絲能夠檢測反向電流，在需要冗余電源應用中非常有用。

就電子保險絲本身的保護性能來說，其反應速度對比玻璃管保險絲、片式保險絲和聚合物保險絲都有著鴻溝式的領先。全SiC設計的eFuse對短路的響應速度無與倫比，比熱熔絲的響應速度快數百倍，納秒級的反應速度對比毫秒級、秒級是數量級上的領先。瞬間保護、自動重啟恢復等特性對汽車智能化無疑是很大的助力。這種快速的檢測可進一步實現汽車系統級集成和優化。

目前，汽車的諸多子系統，如信息娛樂系統、ADAS域控制系統、外部傳感單元、天線系統等等都已經有了大量eFuse的應用。隨著汽車向48V升級，功能進一步增加，車內電子保險絲用量還會不斷增加。

小結

隨著市場對性能、安全性和可靠性的關注度不斷提高，eFuse電路保護方案正在快速發展。尤其是在汽車系統中，12V到48V的轉變需要更完備更智能的電路保護，eFuse在其中起到了關鍵作用。