面向汽車應用的智能電子保險絲 提高48 V電氣系統(tǒng)架構安全性

越來越多的車輛同時配備48 V和 12 V電氣系統(tǒng)，以便提高小型和大型電器的運作效率。為了確保電路安全，威世科技開發(fā)了一款高性能的低損耗智能電子保險絲板卡

由于在輕型混合動力車輛中集成了48 V電氣系統(tǒng)和48 V標準，因而需要重新評估過流或短路保護，因為在48 V（電源電壓）下，繼電器觸點之間的距離要求大于12 V 電壓下情形，才能熄滅保護繼電器開關時產生的電弧。這會導致延遲關斷和加速觸點磨損。

因此，人們使用電子保險絲來取代傳統(tǒng)的48 V繼電器。觸點的磨損從根本上與開關器件有關，而這些電子保險絲以半導體為基礎，沒有觸點，因此電子保險絲的使用壽命更長。此外，電子保險絲具有更快的開關速度、更強的診斷能力和更小的公差，從而大大提高了安全性。

威世開發(fā)了一款在48V下連續(xù)開關最高200A負載的智能電子保險絲產品，可以在1到200 A之間設定最大電流。如果超過設定值，電子保險絲會在1 μs時間內切換。與傳統(tǒng)保險絲相比，電子保險絲可以進行重置，這意味著作動后無需更換。

即使在200A開關能力下，這款電子保險絲的功耗不超過14 W。換句話說，在環(huán)境溫度不超過100°C情況下，被動冷卻就足夠了。只有在環(huán)境溫度更高時才需要主動冷卻。

兩級開通操作

智能電子保險絲采用兩級開通步驟運作，首先進行短路測試。在測試過程中，通過一個串聯(lián)電阻器施加13 μs脈沖。如果輸出電壓低于輸入電壓的 10%，則假定為短路，電子保險絲再次關斷。但是，如果輸出電壓高于輸入電壓的10%，則進行第二階段操作，也稱為預充電。

為防止電子保險絲開通時用戶側電容元件產生過大電流，元件通過串聯(lián)電阻器進行預充電，直到輸出電壓達到輸入電壓的85%。一旦達到這個數(shù)值，電子保險絲就開通了。

智能電子保險絲的主要部件

智能電子保險絲產品的核心是20個來自威世的N溝道SQJQ160E MOSFET。它們基于最新的 TrenchFET Gen-IV技術，實現(xiàn)了僅0.8 mΩ的超低RDSon。作為雙向MOSFET，能夠在電子保險絲關斷時防止反向電流流動。這些器件采用緊湊型PowerPAK-8x8L封裝，可在–55°C至+175°C溫度范圍內可靠運作。

圖1：威世SQJQ160E緊湊型MOSFET具有極低的漏極-源極導通電阻，可實現(xiàn)智能電子保險絲的高效運作。(圖片來源：威世）

通過大量并聯(lián)MOSFET（總體RDSon 為0.3 mΩ）保證實現(xiàn)極低的功率損耗，MOSFET的溫度不會上升到高于環(huán)境溫度65°C。

威世的WSLP3921L3000FEA分流器能夠以小功率損耗實現(xiàn)精確的電流測量，確保保險絲安全關斷。WSLP3921L3000FEA 通過了AEC-Q200 認證，在電阻值為0.0003 Ω時具有 1% 的精度，這款分流器是安全相關應用的理想選擇。

圖 2：威世WSLP3921L3000FEA分流器通過精確的電流測量和小功率損耗實現(xiàn)智能電子保險絲的安全關斷。

圖 3：威世通過AEC-Q 200認證的NTC熱敏電阻NTCS0805E3103JMT用于監(jiān)控電路板的溫度。

該電路板采用威世NTC熱敏電阻NTCS0805E3103JMT來實現(xiàn)溫度監(jiān)控，可以幫助提高安全水平。這款熱敏電阻也通過了AEC-Q200認證，電阻為10 kΩ，偏差公差為5%。

這些元件安裝在一塊尺寸為 125 mm × 60 mm的雙面 FR4（阻燃）板卡上，智能電子保險絲既可以通過電路板上的控制元件進行控制，也可以通過外部微控制器或機械開關進行控制。電子保險絲停用時，電路板的功耗為 53 mA，導通時則為 95 mA。憑借這些功能，威世的智能電子保險絲能夠實現(xiàn)現(xiàn)代電路概念，為開發(fā)面向未來的汽車鋪平道路。

（作者：Edgar Schaefer）