{"id":367,"date":"2025-06-13T14:19:45","date_gmt":"2025-06-13T06:19:45","guid":{"rendered":"https:\/\/dummy.xtemos.com\/woodmart2\/furniture2\/?p=367"},"modified":"2025-12-16T21:39:06","modified_gmt":"2025-12-16T13:39:06","slug":"designing-safer-circuits-how-to-select-the-ideal-efuse","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.lxbchip.com\/de\/designing-safer-circuits-how-to-select-the-ideal-efuse\/","title":{"rendered":"Sichere Stromkreise entwerfen: Wie man die ideale eFuse ausw\u00e4hlt"},"content":{"rendered":"

Selbst die einfache Sicherung kann sich dem Fortschritt nicht entziehen, da der einfache Draht-im-Glas-Kartuschen-Ansatz intelligenten elektronischen Sicherungen (eFuses) weicht, die weitaus mehr M\u00f6glichkeiten und Raffinesse bieten.<\/p>\n

Obwohl sich viel ge\u00e4ndert hat, sind die Grundlagen gleich geblieben - alle Sicherungen sind Schutzvorrichtungen, die Stromkreise vor \u00dcberstromsituationen sch\u00fctzen, egal ob es sich um Hunderte von Ampere oder einige Milliampere handelt. Der Schutz besteht normalerweise darin, den Stromkreis von der Stromquelle zu trennen. Bei herk\u00f6mmlichen Sicherungen bedeutet dies, dass der integrierte Sicherungsdraht schmilzt und die Sicherung physisch ausgetauscht werden muss. Bei einer eFuse wird die Unterbrechung durch einen Halbleiterschalter erleichtert, mit dem das Ger\u00e4t - oft automatisch - zur\u00fcckgesetzt werden kann.<\/p>\n

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Es ist einfach der Draht in einer konventionellen Sicherung, der bestimmt, wie sie die Last unterbricht (auch bekannt als \u201causl\u00f6st\u201d), w\u00e4hrend eSicherungen in der Lage sind, diese Eigenschaft zu modifizieren, meist durch die Anwendung eines externen Widerstands an einem speziellen Pin. Um zu verstehen, wie eSicherungen \u201causl\u00f6sen\u201d, muss man jedoch viel mehr als nur den Strom ber\u00fccksichtigen, der durch das Ger\u00e4t flie\u00dft.<\/p>\n

Der erste Schritt besteht darin, die thermischen Eigenschaften der eFuse zu verstehen, da diese erheblich variieren k\u00f6nnen. Bei den hohen Str\u00f6men, die hier flie\u00dfen, ist thermische Belastung eine h\u00e4ufige Fehlerart f\u00fcr viele Systeme - und sie wird immer h\u00e4ufiger, je kleiner die Ger\u00e4tegeometrien werden.<\/p>\n

Die thermische Leistung eines jeden Bauelements (einschlie\u00dflich eFuses) ist mit der physischen Gr\u00f6\u00dfe und Konstruktion verbunden. Bei den meisten Konstruktionen befinden sich mehrere Schichten zwischen dem Halbleiter\u00fcbergang und der Umgebungsluft, und es ist diese \u201cW\u00e4rmeleiter\u201d, durch die die W\u00e4rmeenergie abgeleitet werden muss.<\/p>\n

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Abbildung 1: Thermischer Leiter f\u00fcr eine typische eFuse<\/figcaption><\/figure>\n<\/div>\n

W\u00e4rmebewegung braucht Zeit, daher verbleibt die mit kurzen Impulsen verbundene W\u00e4rmeenergie vollst\u00e4ndig im Ger\u00e4t. Bei vielen eFuses (abh\u00e4ngig von der thermischen Kapazit\u00e4t) erreicht ein Teil der W\u00e4rmeenergie von Impulsen, die l\u00e4nger als 10 ms dauern, das Geh\u00e4use und beginnt, in die Umgebungsluft oder die Leiterplatte, auf der das Ger\u00e4t montiert ist, abzuleiten.<\/p>\n

Die Analyse des Stroms im eingeschwungenen Zustand erm\u00f6glicht die Bestimmung des RDS(ON)\u00a0<\/sub>der eFuse auf der Grundlage der thermischen Impedanz (\u00baC\/W), der Umgebungstemperatur und der maximalen Sperrschichttemperatur zu bestimmen. Auf dieser Grundlage kann der Konstrukteur die Betriebsgrenzen f\u00fcr ein bestimmtes Ger\u00e4t berechnen.<\/p>\n

Anschlie\u00dfend wird die dynamische Leistung durch Anlegen von Hochstromimpulsen unterschiedlicher Dauer bewertet. Daraus l\u00e4sst sich die thermische Impedanz in Abh\u00e4ngigkeit von der Impulsdauer ableiten (und aufzeichnen).<\/p>\n

Im Allgemeinen ist die thermische Impedanz bei k\u00fcrzeren Impulsen geringer und Parameter wie RDS(ON)\u00a0<\/sub>und die Chipgr\u00f6\u00dfe bestimmen die Form der Impedanzkurve f\u00fcr diese k\u00fcrzeren Pulse. Bei l\u00e4ngeren Impulsen (bei denen die W\u00e4rmeenergie Zeit hat, sich durch das Ger\u00e4t auszubreiten) hat die Leiterplatte einen gr\u00f6\u00dferen Einfluss. Eigenschaften wie mehr Lagen und schwereres Kupfer sowie Merkmale wie W\u00e4rmeleitpads ver\u00e4ndern die Form der Kurve.<\/p>\n

Die Charakterisierungsmethode ist zwar einheitlich, muss aber f\u00fcr jede Anwendung einzeln durchgef\u00fchrt werden, um die variablen Faktoren (wie die Leiterplatte) zu ber\u00fccksichtigen. Nur auf diese Weise und mit einem klaren Verst\u00e4ndnis der Amplitude und Dauer der Stromimpulse kann die richtige eFuse f\u00fcr eine bestimmte Anwendung spezifiziert werden.<\/p>\n

Obwohl diese Charakterisierung n\u00fctzlich ist, muss f\u00fcr die praktische Anwendung die Impedanz-Zeit-Kurve invertiert werden, um den Strom in Abh\u00e4ngigkeit von der Zeit zu ermitteln. Dazu m\u00fcssen RDS(ON) und \u2206t (zul\u00e4ssige \u00c4nderung der Chiptemperatur) bekannt sein.<\/p>\n

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Abbildung 2: eFuse-Thermobegrenzungskurven<\/figcaption><\/figure>\n<\/div>\n

Anhand dieser Kurven kann die maximale Dauer eines Impulses f\u00fcr einen bestimmten Anstieg der Sperrschichttemperatur (Tj) schnell und einfach bestimmt werden. Nat\u00fcrlich sollte nach guter Entwurfspraxis ein gewisser Sicherheitsabstand eingehalten werden, der von Fall zu Fall f\u00fcr die jeweilige Anwendung festgelegt wird.<\/p>\n

Die letzte \u00dcberlegung bezieht sich auf alle Leitungen, die Strom f\u00fchren, der durch die eFuse flie\u00dfen wird. Der verwendete Parameter ist \u201cStrom zum Quadrat x Zeit\u201d oder I2t. Bei einer herk\u00f6mmlichen Sicherung wird dieser Wert in der Regel als Konstante definiert, zusammen mit dem Nennstrom der Sicherung.<\/p>\n

Dieser geradlinige Ansatz schr\u00e4nkt jedoch die Leistung k\u00fcnstlich ein, da ein Kabelbaum bei einem geringeren Strom zu einer l\u00e4ngeren Dauer f\u00e4hig ist. Aus diesem Grund folgen die Ausl\u00f6sepunkte bei einer eFuse normalerweise einer Kurve, so dass ein gr\u00f6\u00dferer Teil der Systemkapazit\u00e4t genutzt werden kann.<\/p>\n

Durch diesen Kurvenansatz k\u00f6nnen die Systemelemente entsprechend der erforderlichen Leistung dimensioniert werden, was Platz, Gewicht und Kosten spart.<\/p>","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

Even the humble fuse cannot escape progress as the simple wire-in-a-glass-cartridge approach is giving way to intelligent electronic fuses (eFuses)<\/p>","protected":false},"author":1,"featured_media":8660,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_acf_changed":false,"footnotes":"","jetpack_publicize_message":"","jetpack_publicize_feature_enabled":true,"jetpack_social_post_already_shared":false,"jetpack_social_options":{"image_generator_settings":{"template":"highway","default_image_id":0,"font":"","enabled":false},"version":2}},"categories":[1],"tags":[],"class_list":["post-367","post","type-post","status-publish","format-standard","has-post-thumbnail","hentry","category-news"],"acf":[],"aioseo_notices":[],"jetpack_publicize_connections":[],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/www.lxbchip.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/367","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/www.lxbchip.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/www.lxbchip.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.lxbchip.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/users\/1"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.lxbchip.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=367"}],"version-history":[{"count":6,"href":"https:\/\/www.lxbchip.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/367\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":8659,"href":"https:\/\/www.lxbchip.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/367\/revisions\/8659"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.lxbchip.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/media\/8660"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/www.lxbchip.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=367"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.lxbchip.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=367"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.lxbchip.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=367"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}