汽车卷起来了，efuse也被带火了。尤其最近一段时间，ST、TI、安森美、英飞凌都在力推这项技术，国内厂商也在默默发力，这个市场正式进入大竞争时代。在当前汽车技术快速发展的时代，电子保险丝（eFuse）因其优越的性能和多样的功能正在逐步取代传统的继电器和保险丝。eFuse采用芯片和功率半导体开关，具有寿命长、反应速度快、自动恢复、体积小、更多保护和检测功能、维修成本低等优势。特斯拉是最早拥抱eFuse的厂商之一，2017年在Model3车型用大量eFuse替代低压继电器+熔断器。对于汽车而言，保险丝熔断是一种确保电气系统可以安全隔离的简单方法，可以避免电池的高电流消耗导致电缆过热甚至起火。但由于很多系统故障并不严重，甚至希望系统恢复运行而不是简单熔断，这时eFuse的可恢复性就显得非常重要。
eFuse是一种串联连接到主电源轨的低电阻开关，由逻辑电路控制，用于保护负载和电源。当发生过载或短路情况时，eFuse会将电流限制在预定义的安全值，并在过压情况下将输出电压限制在安全水平，从而保护负载免受电源故障引起的异常影响。如果故障情况持续存在，eFuse会将负载与电源断开。根据不同版本，eFuse可以在锁断模式下运行，需手动重启，也可以在自动重试模式下自动恢复。 反应速度快：传统保险丝需要时间通过焦耳热达到熔点，而eFuse通过监控检测电阻器上的电压，能够在毫秒级甚至纳秒级内快速响应过流和短路情况，显著减少瞬态跌落电压和大电流对系统的影响。高精度保护：eFuse可以精确设置电流和电压阈值，通过外部电阻器或编程实现高精度的过流和过压保护，确保系统在异常情况发生时得到快速有效的保护。可重复使用：eFuse不会因一次短路损坏，能够多次使用并在短暂时间内自动恢复，减少了维修成本和时间，提升了系统的可靠性和可维护性。体积小、集成度高：eFuse通过集成在PCB板上，节省了空间，并且能够封装多种保护功能，如过载保护、过温保护、过压保护和反向电流防止等。降低维护成本：传统保险丝是一次性的，而eFuse可以自动恢复或保持关断至施加外部信号恢复，不需要手动更换，大大降低了维护成本。智能监控与诊断：eFuse具备芯片控制，能够进行电压、电流、温度等参数的实时监控和诊断，支持远程故障检测和OTA（Over-the-Air）升级，提升系统智能化水平。环保与节能：传统保险丝和继电器组合耗散能量较高，而eFuse的功率效率高，减少了能量浪费和二氧化碳排放，符合现代环保和节能的要求。随着汽车技术的不断进步，高级驾驶辅助系统（ADAS）和自动驾驶（AD）功能的复杂性增加，对电气系统的可靠性和安全性提出了更高要求。传统保险丝和继电器在响应速度、监控诊断能力及自动恢复方面存在不足，难以满足新一代汽车电气系统的需求。eFuse的引入解决了这些问题，其高效的保护性能和智能化功能使其在市场上备受关注。尤其在电动汽车和高级别自动驾驶车辆中，eFuse能够提供更高的安全保障，确保关键系统如制动、转向和传感器等始终安全供电。此外，随着汽车低压电气系统由12V升级至48V的趋势，eFuse在高压系统中的优势更加显著。48V系统需要更高的可靠性和寿命，而eFuse没有机械触点，寿命更长，能够承受更高的电压和电流，减少了设计和维护成本。安森美NIV3071 由四个集成通道组成，可以独立驱动，也可以并联在一起，以提供更多负载电流，如图 3 所示。输入可以由不同的电源或公共电源供电。凭借这种灵活性，NIV3071 可以通过同一器件轻松支持 48 V 和 12 V 负载。这在汽车应用中非常有利，因为通过一个器件即可保护 ECU（电子控制单元）中的 48 V 和 12 V 负载。NIV3071 eFuse 可保护下游电路免受过流、过温和接地短路事件的影响，并可通过开漏 FAULT 引脚提供故障指示器。该器件具有四个集成高侧通道，可以通过 EN 引脚独立控制，也可以并联在一起以用于更大的负载。该器件具有可配置的电流限制功能和导通时间，可支持多种负载。意法半导体开始量产新系列车规高边功率开关管，新产品采用意法半导体专有的智能熔断保护功能并且支持SPI 数字接口，提高设计灵活性和功能安全性。四通道VNF9Q20F是意法半导体采用先进的单晶片VIPower M0-9 MOSFET工艺并集成STi2Fuse专利技术的新系列功率开关的首款产品，STi2Fuse产品基于I2t(current squared through time-to-fuse)专利技术，检测到过流，支持100µs 内做出快速响应并关断MOSFET功率开关管。VNF9Q20F 用作智能断路器，增强电路板上的电压稳定性，防止 PCB 电路板走线、连接器和线束过热。在防止破坏性过载中，意法半导体新的车规功率开关还支持电容充电模式，允许无危害性的冲击电流存在，因此，能够在大电容负载条件下正常运行。 英飞凌PROFET Load Guard系列的特点是具有最高的设计灵活性，可以根据负载要求调整每个器件的过流限制。PROFET Load Guard系列中的器件更换非常简单，因为成熟的 TSDSO-14 裸露焊盘封装中的单通道和双通道器件引脚和功能兼容。通过集成容性负载开关模式，可在安全工作区对各种容性负载充电。此外，该系列在低电流区域提供最好的电流检测精度 （kILIS）以进行精确的模块诊断;PRO-SIL ISO 26262-ready 文档支持在安全相关应用中使用。总而言之，PROFET Load Guard是一款灵活的器件，可满足未来几代汽车电力分配系统的需求。特别是，自动驾驶和先进的驾驶员辅助系统需要保护传感器的脆弱输入和输出滤波器，可调电流限制对此很有助益。恩智浦N通道eXtreme 开关，具有嵌入式保护和诊断功能，导通电阻低，范围为每通道 2 至 100 毫欧。eXtreme 开关产品组合包含适用于汽车和工业应用的广泛产品，为 12、24 和 32 V 应用提供低导通电阻、SPI、控制和诊断功能。这些智能高侧开关通过可编程 SPI 结合了灵活性，并通过嵌入式保护和扩展的数字和模拟反馈结合了稳健的设计。南芯科技宣布推出车规级电子保险丝 (eFuse) SC77010BQ/SC77010Q，凭借 60V 的超宽工作电压和高精度电流检测能力，为客户下一代汽车电子应用提供灵活可靠的安全保障。SC77010BQ 符合 AEC-Q100 标准，可配置容性负载软启动及 Limphome 跛行模式，并支持过流、过温、欠压以及 MOSFET 饱和等多种系统保护和诊断功能。该产品现已大规模送样，并将在第三季度实现规模量产，与重点客户合作在研的项目预计也会在明年上半年陆续装车量产。上海类比半导体技术有限公司倾力研发的EF1048Q电子保险丝，在北京国际车展中国芯展区华丽亮相。EF1048Q是类比半导体专为汽车配电盒应用设计的创新汽车智能驱动产品，主要应用于汽车一级、二级常电配电系统，集安全性、轻量化与高集成度于一体，旨在为全球汽车制造商提供前所未有的配电保护解决方案。EF1048Q集成了熔断曲线的I2t算法来对线束及负载进行保护，精确监测并迅速响应电路异常，确保配电系统的稳定运行。通过高灵活性的SPI接口无缝对接主微控制器，支持实时配置、监测多种系统保护与诊断功能，如欠压保护、过热保护、外部MOSFET热保护、去饱和关断等，助力实现全面的智能监控与故障预警。芯片内置冗余的基准和时钟和全面的芯片系统的监控及自检，支持LIMP HOME功能和纯硬件模式。无论是面对瞬时过载、短路风险，还是长期负载波动，都能提供及时而精准的保护，为驾乘者构筑坚实的安全屏障。
eFuse作为一种革命性的电气保护方案，以其卓越的性能和智能化功能正在逐步取代传统的继电器和保险丝。其快速响应、高精度保护、可重复使用、体积小、智能监控与诊断等优势，使其在现代汽车电气系统中具有广阔的应用前景。随着汽车技术的发展和市场需求的提升，eFuse必将在未来的汽车电气系统中发挥越来越重要的作用。
