eFuse技术解析：从分立元件到专用集成电路的演进

在电子系统设计中，eFuse（电子保险丝）作为关键保护组件，承担着防止过流、短路等故障导致电路损坏的重要职责。随着技术的发展，传统的分立式方案逐渐被集成度更高的专用集成电路（ASIC）所取代。本文以安森美（onsemi）的产品为例，详细介绍eFuse的不同实现方式及其适用场景。

分立式 vs 专用集成电路

传统的 分立式eFuse 方案依赖于 MOSFET 及其外围器件（如运放、比较器、电阻、电容等）来检测和控制电路运行。虽然这种方案具有较高的灵活性，但由于电路复杂且性能一般，难以与集成化方案相比。相比之下，专用集成电路（ASIC） 将大部分功能集成在一个芯片内，不仅简化了设计，还提升了整体性能。

根据功能和是否内置MOSFET，ASIC eFuse可以分为几大类，以满足不同电流需求和应用场景。

安森美的四大eFuse类别

安森美SmartFET – F系列NCV840xxF 系列是标准高边开关，内置MOSFET，提供从1.5mΩ到45mΩ的多种选择，适用于最高30A负载电流的应用。它具备基础功能，如高精度负载电流检测、错误反馈、智能重启（针对短路或浪涌电流），以及快速热响应。然而，该系列缺乏模拟传统保险丝熔断行为的I²t保护功能。此外，NIV3071 是一款支持多路高压应用的标准高边开关，拥有4个独立通道，耐压高达60V，适合需要多个高压供电的场合。

SmartGuard-G系列NCV840xxG 系列提供了完整的eFuse功能，包括可配置的I²t保护功能和过电流限制。I²t保护点和电流限制均可通过外部电阻自由设置。此外，G系列还引入了低功耗模式和电容充电模式，以适应负载含有大电容时的充电需求。该系列适用于需要完整保护功能的内置MOSFET eFuse应用。

SmartSPI-S系列随着汽车电气化的推进，负载数量增加，区域控制器所需的电源通道数也在增多。传统的eFuse采用直接连线控制和反馈，消耗大量MCU的IO资源。S系列通过SPI接口解决了这一问题，所有支持SPI的eFuse可以连接在一个总线上，减轻了MCU的负担，并降低了对MCU资源的需求。该系列同样具备数字化电流采样输出功能。

SmartDriver系列SmartDriver 是一种采用外置MOSFET架构的高边预驱，适用于大于30A的大电流应用。除了包含上述系列的功能外，它还增加了看门狗和预防性维护功能，电压和温度信息可以直接数字化输出。这使得SmartDriver成为处理高电流应用的理想选择。

特殊案例及选择指南

并非所有产品都能简单归类。例如，NCV760040 是一款4通道非隔离结构的eFuse，其电流保护功能接近于NCV840xxF系列，但没有I²t保护功能。不过，它具备I²C通信能力，能够通过I²C或CS读取负载电流状态，提供了较强的诊断反馈能力。

因此，在选择eFuse时，工程师应根据具体应用需求考虑以下因素：

电流需求：小于30A可选内置MOSFET方案，大于30A则需外置MOSFET。

功能需求：是否需要I²t保护、SPI/I²C通信、智能重启等功能。

成本与复杂度：权衡集成度带来的成本节约与设计复杂度之间的平衡。

通过合理选择合适的eFuse产品，工程师可以在保证系统安全性和可靠性的同时，实现最佳的性价比。

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