Перейти к содержанию

Электронный предохранитель (силовой eFuse)

Плавкая вставка сгорает, самовосстанавливающийся предохранитель реагирует секундами. Электронный предохранитель — микросхема с ключом и измерением тока — ограничивает ток за микросекунды при замыкании и за сотни микросекунд при перегрузке, плавно включает нагрузку и сам сообщает об аварии. Производители называют его eFuse.

Обновлено Редакция GAW

Содержание

Электронный предохранитель (electronic fuse, в документации производителей — eFuse) — микросхема с силовым MOSFET-ключом, которая стоит в цепи питания и защищает её: ограничивает ток при перегрузке и замыкании, плавно заряжает ёмкость нагрузки при включении, ограничивает или отключает выход при перенапряжении и выключается при перегреве. TI называет такие микросхемы интегральными устройствами горячего подключения с полевым ключом (TPS2595, разд. 3). Как она работает в схеме и чем отличается от плавкой вставки и PPTC, разобрано на странице «Электронный предохранитель eFuse».

Что умеет

На примере TPS2595 (SLVSE57C):

  • Ограничение тока — порог 0,5–4 А задаётся одним резистором на выводе ILM с точностью ±7,5 %, напряжение на этом выводе заодно показывает ток нагрузки. Это и есть ограничение тока, только с регулируемым порогом.
  • Плавный пуск — скорость роста выходного напряжения задаёт конденсатор dVdt, и пусковой ток заряда входной ёмкости нагрузки ограничен.
  • Перенапряжение — у вариантов на 3,8, 5,7 и 13,7 В выход за 5 мкс ограничивается на безопасном уровне, у TPS259573 вместо этого есть порог отключения.
  • Пониженное напряжение — порог UVLO задаётся делителем на входе EN у вариантов x0, x1 и x5; у x3 этот вход с активным низким уровнем, и делитель задаёт порог перенапряжения (OVLO).
  • Тепловая защита — отключение при температуре кристалла около 157 °C (тип.).
  • Реакция на аварию — защёлка или автоповтор, в зависимости от варианта микросхемы.

Некоторые электронные предохранители содержат встречные ключи и не пропускают ток назад: TPS25940 блокирует обратный ток, когда входное напряжение становится ниже выходного более чем на 10 мВ (SLVSCF3A).

Где ставят

На вход платы, на выходы питания, выведенные наружу, — например, к датчику на длинном кабеле, — и в устройства с горячим подключением. Сравнение с другими способами защиты входа — в статье «Защита цепей питания», подробная карточка микросхемы — TPS2595.

Не путать

С eFuse микроконтроллеров — битами однократно программируемой памяти внутри чипа: название то же, а вещи разные. И с самовосстанавливающимся предохранителем PPTC: тот — пассивная деталь, сопротивление которой резко растёт при нагреве током.

Частые вопросы

Чем электронный предохранитель отличается от PPTC по принципу?

PPTC — пассивная деталь: при перегрузке она нагревается током, и её сопротивление резко растёт. Электронный предохранитель — активная схема: он измеряет ток и управляет ключом по заданному резистором порогу, поэтому реагирует быстрее и точнее и умеет ещё плавный пуск и ограничение перенапряжения. Подробное сравнение на выходе 5 В с расчётом нагрева — на странице схемы «Электронный предохранитель eFuse».

Что делает eFuse после срабатывания?

Зависит от варианта: с защёлкой (latch-off) ключ остаётся выключенным, пока его не перезапустят выводом EN или снятием питания; с автоповтором (auto-retry) микросхема сама пробует включиться — у TPS2595 после теплового отключения через 93 мс, если кристалл остыл.

Это то же самое, что eFuse в ESP32?

Нет. В ESP32 и других микроконтроллерах eFuse — биты однократно программируемой памяти внутри чипа. Силовой eFuse — отдельная микросхема-ключ в цепи питания. Совпадает только название: оба «электронные предохранители», но один защищает цепь, а другой хранит настройки.

Источники

  1. Texas Instruments. TPS2595xx 2.7 V to 18 V, 4-A, 34-mΩ eFuse With Fast Overvoltage Protection, SLVSE57C — разд. 1, 3 — семейство eFuse (интегральных устройств горячего подключения с полевым ключом): защита от перегрузки, короткого замыкания, выбросов напряжения и большого пускового тока; 2,7–18 В, предельно 20 В; RON 34 мОм тип.; ограничение тока 0,5–4 А одним резистором, точность ±7,5 %, выход контроля тока ILM; скорость нарастания выхода задаётся конденсатором dVdt; ограничение перенапряжения 3,8, 5,7 или 13,7 В за 5 мкс тип.; UVLO или OVLO по входу EN; тепловая защита; разд. 5 — варианты с защёлкой и автоповтором; разд. 7.5 — время реакции ограничения тока 250 мкс; тепловое отключение 157 °C, гистерезис 5 °C, автоповтор через 93 мс; применения — горячее подключение
  2. Texas Instruments. TPS25940x 2.7 – 18V eFuse with True Reverse Blocking and DevSleep Support for SSDs, SLVSCF3A — разд. 1, 3 — встречные ключи, ограничение тока 0,6–5,3 А (±8 %), 42 мОм; блокировка обратного тока, когда V(IN) < V(OUT) − 10 мВ; программируемая скорость нарастания, сигналы PGOOD и FLT
  3. Bourns. MF-MSMF Series — PTC Resettable Fuses, Rev. BE — MF-MSMF200/16X: ток удержания 2,00 А, срабатывания 3,50 А, время срабатывания не больше 2,0 с при 8 А; снижение тока удержания с температурой: 2,00 А при 23 °C, 1,25 А при 85 °C

Нашли ошибку?

Смотрите также