电子保险丝：钳位和切断以及自动重启第 2 部分

如果你错过了本文章系列的第 1 部分，请务必查看 eFuse 可用于处理过压事件的不同选项（输出电压钳位与输出电压截止）。在本期中，我将重点介绍用于过流保护（限流与断路）的 eFuse 选项。继续我们的黄砖路之旅，让我们再次从更常见的选项开始：限流。

限流的好处

当发生过流事件时，TPS25940等电子保险丝会将输出电流限制在由外部电阻器设置的阈值。

TPS25940 eFuse 电源开关是一款紧凑且特性丰富的电源管理器件，此器件具有一整套的保护功能，其中包括一个低功率 DevSleep™ 模式，此模式支持与 SATA™ 器件睡眠标准的兼容性。 宽工作范围可实现对很多常用直流总线电压的控制。 集成背靠背场效应晶体管 (FET) 提供双向电流控制，从而使得器件非常适合于那些具有负载侧保持能量，而这些能量又一定不能回流至故障电源总线的系统。

负载、电源和器件保护由很多可编程特性提供，其中包括过流，dVo/dt 斜率和过压、欠压阈值。 为了实现系统状态监视和下游负载控制，此器件提供 PGOOD，FLT 和精密电流监视输出。 精密可编程欠压、过压阈值和低 IQ DevSleep 模式简化了 SSD 电源管理设计。

TPS25940 监视 V(IN) 和 V(OUT)，以便在 V(IN) < (V(OUT) - 10mV) 时提供真正反向阻断。 这个功能在后备电压大于总线电压的系统中支持快速切换至一个升压储能元件。

· 2.7V - 18V 工作电压，最大绝对值 20V

· 42mΩ RON（典型值）

· 0.6A 至 5.3A 可调电流限值 (±8%)

· IMON 电流指示器输出 (±8%)

· 200μA 工作 IQ（典型值）

· 95μA DevSleep 模式 IQ（典型值）

· 被禁用时，15µA IQ（典型值）

· ±2% 过压、欠压阈值

· 反向电流阻断

· 1µs 反向电压关闭

· 可编程 dVo/dt 控制

· 电源正常和故障输出

在图 1 中，当 eFuse 达到 4A（假设电流限制 [I LIM ] 为 3A）时，它将继续将输出电流限制为 3A。图 2 中的示波器显示了这种响应，I LIM = 3.6A。eFuse 将限制电流，直到过流事件被消除（I IN < I LIM）或直到 eFuse 达到热关断（通常 T J = 150°C）。一旦 eFuse 进入热关断状态，它将进入以下两种模式之一：闭锁或自动重试（我将在本系列的第三部分中讨论这两种模式）。

图 1：TPS25940电流限制 4A 低至 3.6A

电流限制与输出电压钳位具有相似的优点，因为 eFuse 允许系统看不到过流事件，从而保护所有下游电路免受更高电流的影响。它还将报告故障，允许系统为即将关闭的准备和执行“最后的喘息”功能。这在固态驱动器 (SSD)等应用中可能是有益的，尤其是在过流事件是暂时的情况下。但是，安全性比正常运行时间更重要的应用可以从具有断路器而不是电流限制的 eFuse 中受益。

断路的好处

顾名思义，带有断路功能的电子保险丝；它会因过流事件而断开电路。再次查看图 1，如果 I IN突然变为 4A，具有断路器功能的电子保险丝（例如TPS25944A或TPS25944L）将断开电路。这意味着 I OUT将为 0A，并且所有下游电路都将受到保护，不受更高电流的影响，如图 2 所示。

图 2：TPS25944A断路器功能（I IN = 4A，I OUT = 0A）

此功能的好处类似于具有输出电压截止的 eFuse 的好处。它不允许更高的电流影响任何下游电路。这种形式的保护是以下游电路断电为代价的，但这在数据中心服务器机架内部这样的应用中实际上可能是一件好事。

想象一下，TPS25944A正在保护硬盘驱动器的输入电源，并且背板连接器短路。如果硬盘驱动器具有限流 eFuse，它将继续通过背板连接器消耗 3A 电流，直到 eFuse 达到热关断状态。流经故障连接器的电流可能会导致连接器过热并开始冒烟或着火。如果硬盘驱动器包含敏感数据，则可能会因火灾而损坏，数据可能会丢失。

对于哪种类型的过流保护最适合每种应用，没有一刀切的答案。但是，既然你已经熟悉了可用的选项，那么你应该能够为你的下一个设计做出最佳决策。请继续关注本系列的第三部分也是最后一部分，届时我将讨论 eFuse 进入热关断后会发生什么。