在設(shè)計服務(wù)器和數(shù)據(jù)中心電源時，設(shè)計人員除了需要考慮提升能效和功率密度，還要確保盡可能高的安全性和可靠性，這帶來一系列挑戰(zhàn)，如無安全工作區(qū)(soa)的顧慮、和診斷及響應(yīng)等功能安全等等。安森美半導(dǎo)體提供高效、可靠和緊湊的efuse方案陣容，包括3 v至12 v電源范圍和即將推出的24 v、48 v efuse，幫助設(shè)計人員解決這些挑戰(zhàn)。這些efuse內(nèi)置實時診斷功能、精密控制和多重保護特性，響應(yīng)快，性能和可靠性優(yōu)于競爭對手。

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efuse簡介、特性及目標(biāo)應(yīng)用

efuse集成過流、過熱及過壓保護，提供電流檢測、故障報告、輸出開關(guān)控制、反向電流保護、對地短路保護、電池短路保護、可復(fù)位，用于任何熱插拔應(yīng)用和需要限制過沖電流的系統(tǒng)，以防止損壞連接器、pcb布線和下游器件。

efuse對比傳統(tǒng)熔絲和ptc自恢復(fù)保險絲

通常有熔斷熔絲、正溫系數(shù)(ptc)自恢復(fù)保險絲、熱插拔控制器、efuse等限流保護方案。以1個600 w、20 a的直流電源為例，采用熔斷熔絲和ptc自恢復(fù)保險絲的方案的電流尖峰可分別高達(dá)80 a和58 a，而采用efuse的方案的電流尖峰僅7 a。

熔斷熔絲是一次性的，在一次高電流事件熔斷后必須更換。ptc自恢復(fù)保險絲在正常工作時為低阻狀態(tài)，當(dāng)短路發(fā)生時，ptc自恢復(fù)保險絲變熱并從低阻狀態(tài)轉(zhuǎn)向高阻狀態(tài)，從而提供保護功能，當(dāng)故障排除后，ptc自恢復(fù)保險絲冷卻并復(fù)位為低阻狀態(tài)。與熔斷熔絲和ptc自恢復(fù)保險絲不同，efuse不是完全基于變熱來限流，而是通過測量電流，若電流超過規(guī)定限值，則限制電流為預(yù)設(shè)值，后在過熱時關(guān)斷內(nèi)部開關(guān)。與傳統(tǒng)熔絲相比，efuse有以下顯著的優(yōu)勢：

·過溫運行時的參數(shù)變化最小

·故障后不會毀壞

·可調(diào)整的電流限制

·使能引腳導(dǎo)通或關(guān)斷器件

·故障引腳報告已發(fā)生的故障以控制邏輯電路或其它電源軌

·軟啟動以限制浪涌電流

·電壓鉗位，防止負(fù)載受電壓尖峰影響

·閂鎖或自動復(fù)位選擇，若負(fù)載恢復(fù)則一切將復(fù)位，無需重啟電源

·反向電流阻斷

表1列出了efuse相較聚合物正溫系數(shù)(pptc)自恢復(fù)保險絲的優(yōu)勢。

表1：efuse對比pptc自恢復(fù)保險絲

efuse對比熱插拔控制器

熱插拔控制器雖提供先進的特性和診斷，可通過使用不同的fet增加電流限值，具有嚴(yán)格的容限電流，但難以保證在soa運行，且價格更高。 efuse可確保始終在soa內(nèi)運行，提供實時熱反饋，可通過并聯(lián)efuse增加電流限值，節(jié)省占板空間，并提供更高性價比。

efuse易于并聯(lián)以增加輸出電流能力

在實際應(yīng)用中，系統(tǒng)的工作電流可能高于efuse規(guī)定的電流負(fù)荷，我們可通過并聯(lián)efuse來增加輸出電流能力。在設(shè)計中，我們將efuse的使能(enable)引腳和故障(fault)引腳并聯(lián)在一起，安森美半導(dǎo)體的efuse具有獨特的三態(tài)使能/故障引腳，高電平代表正常運行，中電平代表熱關(guān)斷模式，低電平代表輸出完全關(guān)斷。

圖：12 v efuse并聯(lián)演示

安森美半導(dǎo)體高效、可靠、緊湊的efuse陣容

在3 v至5 v電源范圍，安森美半導(dǎo)體的efuse主要有nis5135、nis5452并即將推出nis2205、nis2x5x、nis3x5x、nis6452、nis6150、nis6350、nis800x，導(dǎo)通阻抗從33 m?至200 m?，電流從1 a至5 a。其中，nis6452、nis6150、nis6350集成反向電流阻斷(rcp)特性，nis6150、nis6350還通過汽車級aeq-q100認(rèn)證。值得一提的是，nis6x50還集成新的特性imon，通過在imon引腳和gnd之間連接1個電阻，以將imon電流轉(zhuǎn)換為對地參考電壓，從而實現(xiàn)電流監(jiān)控。

針對12v電源，安森美半導(dǎo)體主要提供nis5020/nis5021、nis5820、nis5232、nis2x2x并即將推出nis5420、nis2402和nis3220，導(dǎo)通阻抗從14 m?至100 m?，電流從2.4 a至12 a。其中，nis5020沒有imon引腳，但可通過檢測rlim電壓測量負(fù)載電流，從而實現(xiàn)系統(tǒng)級增強，相關(guān)的應(yīng)用注釋可參見and9685/d。

圖：nis5020通過檢測rlim 電壓測量負(fù)載電流

在熱插拔時，電源輸入級通常易遭受電壓尖峰和瞬態(tài)，安森美半導(dǎo)體的efuse集成過壓保護，可提供快速響應(yīng)，限制輸出電壓，從而不易受電壓瞬態(tài)的影響。有些應(yīng)用要求延遲熱插入后的輸出導(dǎo)通，以使輸入電壓穩(wěn)定，相關(guān)的應(yīng)用注釋可參見and9672/d。

圖：12 v efuse熱插拔啟動延遲實現(xiàn)系統(tǒng)級增強

此外，安森美半導(dǎo)體即將推出24 v nis6124和48 v大電流efuse，nis6124針對24至36 v 提供40 v耐壓，48 v系列的特性有：高邊efuse 過流關(guān)斷，48v 應(yīng)用達(dá)80v 峰值輸入電壓，直流能力超過120 a并可通過增添mosfet擴展電流能力，容性負(fù)載的有源勵磁涌流限制，v2自動重試功能。48 v efuse可立即測試，可根據(jù)需求簡化或修改pcb，可用作參考設(shè)計。

可靠性測試

安森美半導(dǎo)體的efuse都經(jīng)重復(fù)短路可靠性測試(aec-q100-012)。試驗在25°c和-40°c條件下進行，以提供最高熱偏移和應(yīng)力，運行10萬至100萬個周期，結(jié)果都無功能問題且導(dǎo)通阻抗或其它參數(shù)都無變化。與競爭對手相比，安森美半導(dǎo)體的efuse的浪涌性能都更出色。

總結(jié)

服務(wù)器和數(shù)據(jù)中心電源的安全性和可靠性至關(guān)重要。efuse集成過流、過熱及過壓保護，且提供診斷和控制功能，比傳統(tǒng)熔絲、ptc自恢復(fù)保險絲及熱插拔控制器都更有優(yōu)勢，是一種經(jīng)濟高效的替代方案。安森美半導(dǎo)體提供高效、可靠和緊湊的efuse方案陣容，包括3 v至12v 電源范圍以及即將推出的24v和48 v大電流efuse，內(nèi)置實時診斷功能、精密控制和多重保護特性，確保始終工作在soa，響應(yīng)快，經(jīng)重復(fù)短路可靠性測試，防止電路免受高浪涌電流、電壓尖峰和熱耗散的損害，性能和可靠性優(yōu)于競爭對手，例如采用獨特的3態(tài)使能/故障引腳，可并聯(lián)efuse以增強電流能力，imon新特性可實現(xiàn)輸出電流監(jiān)控，熱插拔啟動延遲實現(xiàn)系統(tǒng)級增強等。