芯耀
与非AI
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为什么现在的汽车电子ECU设计，都开始抛弃传统保险丝？干硬件时间久了，你会发现一个特别明显的趋势：以前板子上出问题，大家第一反应是：“保险丝烧了没？”
现在越来越多产品开始变成：“EFUSE动作了吗？”现在的域控制器，EFUSE电子保险丝几乎已经成了标配。在智能化车载大功率配电、域控制器、电子保险丝盒子等设计中，传统的熔断丝和机械继电器正加速被E-Fuse智能电子保险丝所取代。传统熔断丝的响应速度慢、熔断精度低且不可复位，在要求功能安全ISO 26262和全诊断的智能化汽车架构中已捉襟见肘。
很多新人第一次接触它的时候，会觉得：不就是MOS+电流检测吗？结果真正开始设计才发现这玩意远比想象复杂。因为传统保险丝解决的，只是过流以后断掉，而EFUSE解决的是系统级电源安全管理，这完全不是一个维度。
接下来我将基于MPS的汽车级高压高电流E-Fuse芯片MPQ5884规格书 ，带你从0到1深度搞懂E-Fuse电子保险丝的内部机制、外围关键电路设计依据、电路计算及外围核心器件的选型方法。
MPQ5884是一款专为替代传统继电器和保险丝而设计的低导通电阻汽车级芯片，以下是它的关键特性：
1.输入电压能力VIN：正常工作范围在6V～60V，能承受最高高达80V的汽车级抛负载Load Dump高压脉冲。
那么问题来是，为什么是80V呢？为什么不是70V或者90V呢？
在48V系统中，由于双向DC/DC变换器、48V启动发电机以及高功率负载如电子空调、电动涡轮的存在，瞬间切断大电流会产生严重的瞬态过电压。那这个电压是多少呢？你问我，那当然是要查标准。
在48V电气架构中，主要的国际标准是ISO21780:2020（《道路车辆48V供电电压电气要求及试验》），国内与之对应的是最新发布的推荐性国标GB/T45120-2024。在国标中，定义了抛负载测试脉冲的最高电压是70V，所以MPS设计芯片时设计到了80V，高10V留了点余量，所以芯片耐压设计到70V那就不太够，设计到90V，余量又太大，所以设计到80V就刚刚好，讷，这是不是显得很专业。
2.通流能力与内阻：内置一颗阻值仅有4.5mΩ（典型值，在Tj=25°C时）的N通道MOSFET，额定标称持续工作直流电流达15A。有些刚入行的硬件兄弟狂喜呀，这芯片这么牛掰，一个芯片能干15A电流！
注意啊，规格书写能支持15A的负载电流，你可别傻乎乎的真按15A的负载去选。
规格书写的一般都是环境温度为常温25℃下通流能力，你通15A电流是没问题的，但是谁家产品只工作在25℃下呢，万一到了夏天，又万一你开车去吐鲁番，万一你又到了火焰山，那环境温度不是轻松到达50℃。
如图中Note2所示，芯片在TA=25℃时允许的最大连续功耗是7.6W(基于θJA=16.5计算：(150－25)/16.5≈7.57W)。但随着环境温度TA升高，允许的功耗会线性猛猛的往下降。
另外需要注意的是这类QFN-30(5mmx6mm)封装之所以能跑15A这么大电流，完全依赖底部的Exposed Pad。PCB上必须设计密集的散热过孔直通地平面，否则θJA会恶化数倍，瞬间触发芯片的Thermal Shutdown。
3.全方位保护与诊断：支持Fuse-Like仿保险丝过流保护、快速短路保护SCP、过温保护OTP、反向电池自保护以及开路负载检测OLD。
为什么要有这么多的保护功能？
传统保险丝有个致命问题，它根本不懂正常浪涌、瞬态尖峰、电容充电、电机启动、真正短路之间的区别。
它只知道电流大了，我就熔，结果就是让咱们硬件兄弟们很头大的保险丝误保护。
电子系统越来越复杂以后，传统保险丝已经逐渐跟不上了。
接下来关于EFUSE选型还有一个重要的点就是温升计算，手册很贴心给了参数，也给了功耗计算方法，通过功耗计算方法也能得到温升计算方法。
如果你已知芯片的预估总功耗PD，并且想在设计前期评估它在特定环境温度TA下会不会超温，使用θJA:
关于温升计算，兄弟们一定要注意的一个陷阱在Note 8明确写了出来，JESD51-7（23.1°C/W）只是用于同行package 对比的，不能直接用于实际设计。如果你的PCB设计（层数、铜厚、大面积地）接近官方评估板，可以代入θJA=16.5°C/W进初步计算。如果你的板子散热面积小，这个热阻就会大幅上升。
这篇文章先到这了，点击"阅读原文"贴了一个MPS官方对这颗料的介绍，大家也可以提前看看，准备一下，这样结合我的文章读起来效果会更好。
想要真正读懂EFUSE的规格书和搞懂外围电路设计，关注我，下一篇文章继续开讲EFUSE，咱们争取搞个EFUSE讲解系列文章让大家学到老！今天你学废了吗？
