在現代汽車和工業應用中，可靠性至關重要。從汽車域控制器，到工業應用中的計算機數控等産品，無論最終産品是簡單還是複雜，如果不能保證可靠性，就很可能損害制造商的聲譽。此外，還需要考慮保修維修的成本，甚至是召回産品的成本。
然而，電子電路總歸都會出現故障，可能是由于外部影響，也可能是由于元件随時間推移性能下降而引起。是以，根據良好的設計實踐，建議采用電路保護器件，以確定将故障的影響降至最低。
本文介紹了标準電路保護器件的局限性，以及如何利用電子保險絲改進設計。
最常見（且成本最低）的電路保護形式就是普通的保險絲。此類保險絲通常基于熔點溫度較低的金屬絲或薄金屬帶。保險絲通常被插入電源供電線路中，超過額定電流時，保險絲中産生的熱量會使金屬絲/金屬帶熔斷，進而使電路與電源斷開連接配接。
這種斷開通常不是瞬時的，保險絲“熔斷”所需的時間與故障電流大小成反比。如果電流僅略高于保險絲額定值，它可能會繼續通過一段時間，進而影響供電軌，導緻電路故障或損壞。
保險絲的使用并不友善；一旦保險絲熔斷，就需要更換（通常需要由使用者進行更換）。如果使用者（無意或故意）使用了錯誤的額定值，則會構成火災風險。
圖 1：保險絲和 PPTC 熱敏電阻通常用于電路保護
對于電路保護，還可以使用其他器件，如正溫度系數 (PTC) 熱敏電阻。這些安裝在 PCB 上的器件電阻會随着溫度升高而增加，進而限制電流流動。隻要過流不太大（否則 PTC 熱敏電阻将變為開路），随着電流的減小，溫度将會下降，并恢複正常運作。
雖然不再需要更換保險絲，但 PTC 熱敏電阻是非線性的，而且鑒于其工作原理，不适用于寬溫度範圍的應用。
電子保險絲
電子保險絲（也稱 eFuses，此術語由安森美 (onsemi) 在首次推出此類器件時創造）是當今提供基本的電路保護功能以及許多附加功能的一種替代方案。通常，它們能夠提供過流（包括短路）、過壓、反向電流和過熱保護。
盡管這些創新器件有許多應用領域，但它們通常用于熱插拔情況，或者經常出現電源故障的場景。此外，還可用于極有可能發生負載故障的應用，或需要限制浪湧電流的系統。
使能引腳與高精度電流控制機制相結合，使該器件融合了負載開關和保險絲的功能，成為現代配電架構中負載點控制系統的基本構模組化塊。
電子保險絲的主要優勢在于靈活性和自動複位功能，無需使用者進行幹預。作為智能器件，這些額外特性使電子保險絲能夠在系統中實作更多功能，而不僅限于過壓/過流保護（電子保險絲在這些方面表現出色）。
例如，許多電子保險絲都包括power good（“PGOOD”）引腳，可以與系統控制器配合使用，精确地按序導通供電軌。一些電子保險絲還包括三态引腳，可用于確定同時導通和關斷多個供電軌。
電子保險絲能夠檢測反向電流（傳統保險絲無法實作），是以在需要 ORing 的備援電源應用中非常有用。此外，也适用于在系統關斷後需要大容量電容保持電荷的情況，通常用于限制啟動時的浪湧電流。
圖 2：電子保險絲提供多種功能來增強保護。
在許多應用中，電容（或容性負載）可能會帶來挑戰，導緻較大的湧入電流，進而可能損壞元件或 PCB 線路。電子保險絲可以提供多種功能來幫助設計人員解決這一問題，例如自恢複或限制浪湧電流，使電容以受控方式充電。
作為智能器件，電子保險絲可以監測溫度、電壓和電流，并将資料傳遞給系統控制器。這在檢測故障早期預警信号時尤為有用。
汽車應用中的電子保險絲
随着越來越多的技術被應用到汽車中，為確定可靠運作和防止損壞，對于電路保護的需求也随之增加。電路保護在汽車中尤為重要，因為電池的電流能力足以破壞精密的電子元件。
電子保險絲通常用于子系統（例如擡頭顯示器或資訊娛樂系統）的電力線中，以便在發生故障時斷開和關閉這些系統。
在部分位于車輛外部的系統中，外部元件損壞可能會導緻短路，進而損壞内部電路。例如車載資訊系統，其外部 LNA 和 GPS 天線通過電子保險絲連接配接，以保護車内電路。
如果将車輛系統劃分為不同區域，則可以在系統内級聯電子保險絲，提供整體保護以及子系統保護。
圖 3：有時汽車域控應用中會使用級聯電子保險絲。
例如，在先進駕駛輔助系統 (ADAS) 域控制器中，可以在電源和主系統之間連接配接主保險絲，而次級保險絲可以用于保護系統外設，如外部安裝的超音波停車輔助傳感器單元。
現代汽車中的線束是一個複雜的子系統。一旦車輛組裝完成，線束的更換成本高且操作困難，是以保護至關重要。線束連接配接着許多耗電裝置（風扇、車窗電機、空調、其他執行器）。通常在這些系統前會使用保險絲，進而保護線束免受過大電流的影響。
最新電子保險絲技術示例
安森美 NIV(S)3071 是一款 60 VDC、65 VTR 的電子保險絲，将四個獨立通道內建到單個 5.0 mm x 6.0 mm 封裝中，每個通道可支援高達 2.5A 的連續電流（共 10A）。每個通道的 RDSon 值僅為 80 mΩ，確定将電子保險絲内的能耗降至最低。
所有通道都具備可配置電流限制，其他功能包括輸出電壓箝位、訓示故障的數字标志、可配置的電流動作時間以及固定的 1 ms 軟啟動。
NIV3071 能夠在 -40ºC 到 +150ºC 的結溫 (TJ) 範圍内工作，并提供 2 kV 的 ESD 保護，非常适用于要求苛刻的汽車應用，包括 12V 和 48V。
NIV(S)4461 是一款電子保險絲，可在工業自動化、電信、計算等應用中提供過流、欠壓和浪湧電流保護。該器件可支援電壓高達 360 V 的連續電流。
該器件的顯著特點包括低電阻（典型 RDSon = 39 mΩ）和快速動作時間。該器件還包括可程式設計電流限制 (21-157A)、欠壓和可調擺率控制。使用者可配置的功能包括闩鎖和自恢複。
NIV(S)4461 采用 DFNN1024 封裝，尺寸僅為 3.0 mm x 3.0 mm。它采用行業标準引腳布局，符合 UL2367 和 IEC62368 标準。
總結
電路保護是現代設計的重要組成部分，能夠確定電路和系統可靠性，并在發生故障或意外情況時最大程度地減少損壞。
盡管傳統保險絲提供了一定程度的保護，但現代電子保險絲具備更高的精度、更大的靈活性和更廣泛的功能集，顯著提高了保護水準。