保險(xiǎn)絲用于許多電力電子領(lǐng)域。直到最近，安全保險(xiǎn)絲才被普遍用于電纜、消費(fèi)電子產(chǎn)品和電壓源的保護(hù)。然而，使用半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)能夠帶來(lái)更多優(yōu)勢(shì)。

保險(xiǎn)絲可以保護(hù)電氣電路中的組件。如果發(fā)生過(guò)載或短路，將觸發(fā)保險(xiǎn)絲并斷開(kāi)電路。這樣可以防止損壞，并降低維修成本。設(shè)計(jì)關(guān)斷特性的理想方式，應(yīng)該是在其他組件(例如電纜、半導(dǎo)體或電路上的無(wú)源組件)受到損壞之前便切斷電流。

因此，正確設(shè)計(jì)尺寸合適的保險(xiǎn)絲是電路上最薄弱的環(huán)節(jié)。受保護(hù)組件的熱特性至關(guān)重要，例如電纜、線束或所連接控制單元中的半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)等。

電子保險(xiǎn)絲包含半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)及其控制邏輯，包括保護(hù)和診斷功能，但不具備安全保險(xiǎn)絲或電磁觸發(fā)的機(jī)械觸點(diǎn)。

保險(xiǎn)絲的特性

安全保險(xiǎn)絲是一次性產(chǎn)品。它們?cè)陔娏鞯膬蓚€(gè)方向上進(jìn)行傳導(dǎo)、保護(hù)和分離。這種雙向性在負(fù)載（取決于運(yùn)行狀態(tài)）由電動(dòng)機(jī)或發(fā)電機(jī)作用的電路中是一個(gè)優(yōu)勢(shì)。這也包括如能夠進(jìn)行再生制動(dòng)(蓄能)的牽引逆變器。

另一方面，電子保險(xiǎn)絲則可以任意次觸發(fā)并重置。由于采用了體二極管，因此設(shè)計(jì)采用單個(gè) MOSFET，因?yàn)殚_(kāi)關(guān)僅在一個(gè)電流方向上斷開(kāi)。因此，為了實(shí)現(xiàn)雙向斷開(kāi)，需要切換兩個(gè)反串行 MOSFET，這意味著成本更高。與安全保險(xiǎn)絲不同，對(duì)應(yīng)的電子產(chǎn)品具有自己的功率要求。對(duì)于電池驅(qū)動(dòng)的設(shè)備，尤其需要考慮到這一點(diǎn)。

切斷行為

常規(guī)安全保險(xiǎn)絲的特征在于規(guī)定了額定電流和觸發(fā)行為(遲滯、敏捷、超敏捷等)。而對(duì)于電子保險(xiǎn)絲，則可以設(shè)置靈活的切斷標(biāo)準(zhǔn)，包括：

?功率規(guī)格(最大負(fù)載總和或熔化總和)
?過(guò)電流
?保險(xiǎn)絲輸入端的過(guò)壓或欠壓
?過(guò)載(功率)
?過(guò)熱——環(huán)境或保險(xiǎn)絲中

保險(xiǎn)絲制造商還可以設(shè)置電子保險(xiǎn)絲的觸發(fā)行為。例如，可以先限制電流然后切斷，或者立即切斷并等待復(fù)位。

由于電子保險(xiǎn)絲已經(jīng)包含開(kāi)關(guān)，也可以用于此項(xiàng)功能。因此，其他任何開(kāi)關(guān)都是多余的，而其他功能如軟啟動(dòng)還可以通過(guò)使用脈寬調(diào)制(PWM)控制開(kāi)關(guān)來(lái)實(shí)現(xiàn)。

開(kāi)通行為

安全保險(xiǎn)絲通常是一次性產(chǎn)品。一旦完成其功能，便無(wú)法再使用，必須更換。

對(duì)于電子保險(xiǎn)絲，則可以使用可配置的半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)邊緣陡度或通過(guò) PWM 控制來(lái)實(shí)現(xiàn)軟啟動(dòng)。觸發(fā)后，它可以自動(dòng)重新打開(kāi)，并以預(yù)先定義的重復(fù)次數(shù)來(lái)嘗試重置循環(huán)。另外，也可以僅根據(jù)具體要求進(jìn)行重置。在這種情況下，有網(wǎng)絡(luò)連接更有優(yōu)勢(shì)。

特別是在必須滿足安全完整性等級(jí)(ASIL)要求的系統(tǒng)中，診斷功能是不可或缺的基本產(chǎn)品特性。在這方面，電子保險(xiǎn)絲也具有優(yōu)勢(shì)，因?yàn)榭梢灾苯蛹稍\斷功能。此外，恒定電流計(jì)量可以創(chuàng)建和分析負(fù)載曲線，其結(jié)果可以用作早期警告，也可以用作采取預(yù)防措施的方法，例如預(yù)防性維護(hù)和更換磨損的零件。

電子保險(xiǎn)絲的其他特性

在過(guò)載情況下，具有附加功能的電子保險(xiǎn)絲有很大優(yōu)勢(shì)。在發(fā)生短路的情況下，其切斷速度更快，這意味著車載電源其余部分的電壓下降持續(xù)時(shí)間較短。這對(duì)于在該處安裝的電子電路很重要；在長(zhǎng)時(shí)間停電和隨后的上電之后，將需要重置并重新啟動(dòng)才能再次運(yùn)行。在關(guān)鍵輔助系統(tǒng)上，如果在行程中重新啟動(dòng)，系統(tǒng)可能會(huì)失效，這可能是極其危險(xiǎn)的——這里最重要的是“安全電源”。

可以設(shè)計(jì)電子保險(xiǎn)絲，以便在切斷保險(xiǎn)絲之前將電流限制在定義的最大值。即使發(fā)生短路，板上電源系統(tǒng)的電壓也不會(huì)下降太多，不會(huì)導(dǎo)致其他控制單元重置。另外，漏感能量電荷受到限制。當(dāng)發(fā)生振蕩時(shí)，這可保持較低的電壓尖峰。沒(méi)有火花隙，開(kāi)關(guān) / 保險(xiǎn)絲便不會(huì)出現(xiàn)電弧，這使得電子保險(xiǎn)絲更適合在防爆領(lǐng)域使用。

作者 儒卓力汽車業(yè)務(wù)部門產(chǎn)品銷售經(jīng)理 Ralf Hickl

審核編輯 黃昊宇