车载电气系统向48V电压的转换也在对保险丝和断路器的要求中有所体现。由于48V系统电压较高，机械式继电器适用范围有限。高电压意味着继电器断开瞬间会产生电弧。因此，继电器使用寿命有限。此外，产生的电弧会对车载电气系统造成干扰。因此，当前流行车型中机械式继电器越来越多地被基于功率半导体的自恢复保险丝元件所取代。电子保险丝或E-Fuse是一种创新解决方案，用于防止过载从而保护电动汽车电池。电子保险丝可以成功地用来替换存在技术缺陷的机械式继电器。
图1: Vishay开发的FR4 PCB电路板两面装熔丝。
Vishay推出一种用于48V电气系统的电子保险丝参考设计方案，不仅证明这种应用的技术可行性，还证明公司自有功率半导体的性能。通过采用新一代技术和研发成果，一个小型化的200A的电子保险丝方案得以在125mm x 60mm FR4 PCB上实现 (图1)。由于采用MOSFET背对背地连接，使得该设计方案可用作双向保险丝。该方案采用Power Metal Strip®系列作为检流电阻测量最大的电流值。在车载应用中这种低阻值电阻特别适合用于精确电流测量。可通过电位器或者控制器在1-200A范围内手动调整关断电流。当电流超过被允许的最大值时，MOSFET会在1 μs内断开电路连接。这种快速响应对于防止汽车电池过载非常重要。该方案的目的是展示采用了分立半导体元件的模块化结构设计。由于采用多个MOSFET并联的模块化设计，因此熔丝也适用于其他功率等级或要求。Vishay丰富的电阻产品亦可满足相应功率的要求。
通过采用多个功率MOSFET管并联连接，这种设计既提高最大电流至200A，又降低了功耗 (图2)，并且还可以轻松满足不断变化的要求。该参考设计采用新一代Vishay半导体。得益于采用低“导通”电阻的MOSFET管和并联的连接方式， 在200A电流条件下功耗仅为14W。200A最大电流连续工作状态下，MOSFET和电路板温度约为75°C。因此，即使在严苛的车载使用环境下，该电子保险丝设计亦不需要额外冷却。只有使用电气和热性能出色的元件才能实现这样的结果。事实证明，PowerPAK 8x8L是正确的选择。由于优化了散热设计，MOSFET管具有非常好的散热效果。此外，由于采用鸥翼引脚设计MOSFET管的焊接点具有很好的抗热膨胀性，使得其外壳适于各种要求严格的应用。该MOSFET管也提供背面冷却型号可以满足优化设计或者更高电流的需求。这样，散热器可以直接装在漏极触点的焊点上。半导体与冷却系统直连可以降低硅片与冷却系统之间的热阻，增加MOSFET载流量，实现更优异的设计性能。贴片式 NTC温度传感器测量功率MOSFET的温度，监测半导体器件的应力。
图2: 半导体器件并联，实现保险丝的模块化结构。
Power Metal Strip®系列检流电阻主要适用于精确测量电流。有别于其他在其测量范围或温度范围有局限的测量方法，检流电阻在整个工作区域内非常稳定，不受环境(如温度或电压变化)干扰的影响。Vishay的 Power Metal Strip®系列检流电阻有各种功率和阻值选项，便于满足不同的性能设计要求。
在放大器电路中采用薄膜排阻精确测量电流。这些元件拥有分立薄膜电阻的优点特性，以及仅用一个元件的事实。排阻的两个电阻在生产过程中是精确匹配的。这样，在可能发生干扰的情况下，组件的行为几乎相同，因此电阻比不变，从而显著提高测量精度。
现已证明，电子保险丝取代机械式继电器是可行的，甚至更有利。该解决方案可减少车载电气系统和车内其他设备的干扰。此外，半导体不受开关循环次数的限制，因此可以用作永久保险丝或断路器。由于电子保险丝采用模块化结构，该设计可以很容易地调整和细化，以适应不断变化的需求。
欢迎访问以下网站，了解更多关于该参考设计及其他设计的解决方案:
https://www.vishay.com/landingpage/reference-designs.
