【導讀】在zai過guo去qu十shi年nian中zhong
，汽qi車che行xing業ye經jing曆li的de最zui大da變bian革ge在zai於yu軟ruan件jian定ding義yi車che輛liang的de興xing起qi。傳chuan統tong的de車che輛liang設she計ji中zhong，針zhen對dui如ru動dong力li總zong成cheng係xi統tong或huo信xin息xi娛yu樂le係xi統tong等deng特te定ding功gong能neng
，均jun配pei備bei有you專zhuan用yong的de硬ying件jian子zi係xi統tong。為wei了le滿man足zu車che型xing快kuai速su升sheng級ji的de需xu求qiu
，通tong過guo構gou建jian模mo塊kuai化hua
、靈活的子係統（也稱為“區域”）來lai統tong一yi整zheng合he多duo種zhong功gong能neng
，變bian得de更geng為wei經jing濟ji高gao效xiao。現xian代dai汽qi車che設she計ji不bu再zai局ju限xian於yu專zhuan用yong域yu控kong製zhi單dan元yuan，而er是shi轉zhuan向xiang支zhi持chi兩liang到dao三san個ge集ji成cheng多duo種zhong功gong能neng的de區qu域yu控kong製zhi單dan元yuan。

在zai過guo去qu十shi年nian中zhong，汽qi車che行xing業ye經jing曆li的de最zui大da變bian革ge在zai於yu軟ruan件jian定ding義yi車che輛liang的de興xing起qi。傳chuan統tong的de車che輛liang設she計ji中zhong，針zhen對dui如ru動dong力li總zong成cheng係xi統tong或huo信xin息xi娛yu樂le係xi統tong等deng特te定ding功gong能neng，均jun配pei備bei有you專zhuan用yong的de硬ying件jian子zi係xi統tong。為wei了le滿man足zu車che型xing快kuai速su升sheng級ji的de需xu求qiu，通tong過guo構gou建jian模mo塊kuai化hua、靈活的子係統（也稱為“區域”）來lai統tong一yi整zheng合he多duo種zhong功gong能neng，變bian得de更geng為wei經jing濟ji高gao效xiao。現xian代dai汽qi車che設she計ji不bu再zai局ju限xian於yu專zhuan用yong域yu控kong製zhi單dan元yuan，而er是shi轉zhuan向xiang支zhi持chi兩liang到dao三san個ge集ji成cheng多duo種zhong功gong能neng的de區qu域yu控kong製zhi單dan元yuan。

這(zhe)一(yi)區(qu)域(yu)架(jia)構(gou)的(de)革(ge)新(xin)，意(yi)味(wei)著(zhe)傳(chuan)統(tong)熔(rong)絲(si)將(jiang)由(you)名(ming)為(wei)電(dian)子(zi)保(bao)險(xian)絲(si)的(de)半(ban)導(dao)體(ti)開(kai)關(guan)取(qu)代(dai)。相(xiang)比(bi)分(fen)立(li)式(shi)熔(rong)斷(duan)型(xing)保(bao)險(xian)絲(si)，電(dian)子(zi)保(bao)險(xian)絲(si)具(ju)有(you)多(duo)種(zhong)優(you)勢(shi)。電(dian)子(zi)保(bao)險(xian)絲(si)可(ke)提(ti)供(gong)可(ke)複(fu)位(wei)輸(shu)出(chu)
，使(shi)得(de)車(che)輛(liang)架(jia)構(gou)師(shi)能(neng)夠(gou)靈(ling)活(huo)選(xuan)擇(ze)安(an)裝(zhuang)位(wei)置(zhi)，因(yin)為(wei)它(ta)們(men)在(zai)出(chu)現(xian)故(gu)障(zhang)後(hou)無(wu)需(xu)更(geng)換(huan)。由(you)於(yu)無(wu)需(xu)頻(pin)繁(fan)接(jie)觸(chu)，這(zhe)有(you)效(xiao)縮(suo)短(duan)了(le)從(cong)電(dian)源(yuan)到(dao)負(fu)載(zai)的(de)電(dian)纜(lan)長(chang)度(du)。此(ci)外(wai)，電(dian)子(zi)保(bao)險(xian)絲(si)改(gai)善(shan)了(le)熔(rong)斷(duan)時(shi)間(jian)-電流特性，可變性更小，因而可以縮小電纜直徑、減jian輕qing重zhong量liang並bing削xue減jian線xian束shu的de製zhi作zuo成cheng本ben。為wei電dian源yuan管guan理li係xi統tong提ti供gong附fu加jia功gong能neng可ke提ti升sheng預yu防fang維wei護hu與yu故gu障zhang診zhen斷duan的de效xiao能neng，有you助zhu於yu優you化hua電dian子zi係xi統tong功gong耗hao，從cong而er更geng大da限xian度du地di延yan長chang電dian動dong汽qi車che的de行xing駛shi裏li程cheng。

圖 1 展示了熔斷型保險絲向電子保險絲的演變。

圖 1 區域控製器和配電盒中的熔斷型保險絲替代產品

本文將探討可配置電子保險絲如何加快實現向軟件定義車輛架構的轉型。

使用電子保險絲進行設計

互hu聯lian汽qi車che必bi須xu持chi續xu監jian控kong係xi統tong狀zhuang況kuang，這zhe涵han蓋gai了le從cong高gao級ji傳chuan感gan器qi功gong能neng直zhi至zhi保bao險xian絲si元yuan件jian的de基ji本ben狀zhuang態tai。此ci外wai
，區qu域yu架jia構gou設she計ji還hai要yao求qiu在zai根gen據ju供gong電dian負fu載zai變bian化hua調tiao整zheng保bao險xian絲si配pei置zhi時shi，能neng夠gou展zhan現xian出chu高gao度du的de靈ling活huo性xing。通tong過guo采cai用yong串chuan行xing外wai設she接jie口kou (SPI) 等通信接口，電子保險絲（如 TPS2HCS10-Q1）nenggougenjufuzaixuqiudongtaipeizhikaiguan
，bingtongguoduqufuzaizhenduanxinxilaifuzhujuece，congeryouxiaojiejuelezhelianggenanti。jinguanzengtianlefujiagongneng
，danzongtixitongchengbenquegengdi
、元件數量也更少，因為電子保險絲無需外部無源器件即可配置保護和診斷功能。

SPI 接口持續不斷地提供多種開關狀態和負載故障診斷信息，大大減少了微控製器 (MCU) 的開銷。器件內集成了模數轉換器 (ADC)，能夠通過 SPI 接口全麵讀取數字診斷數據，因此無需再依賴基於 MCU 的 ADC 來單獨讀取電流與電壓輸出。圖 2 展示了電子保險絲如何在沒有外部元件的情況下檢測輸出電壓和電池短路或開路負載故障。

圖 2 無需外部元件就能實現輸出電壓和電池短路或開路負載故障的檢測，且大大減少了 MCU 的開銷

zaixiangruanjiandingyicheliangzhuanxingdekaifaguochengzhong
，yidatiaozhanzaiyuruhejingjianruanjianhegujiandekaifaliucheng


，quebaoxitongjiandexietongyizhi。zhenduigezhongchexingyanzhengduogexitonghuizengjiazhouqishijianhechengben。dianzibaoxiansideyoushizaiyu，tanengzaichulibutongdianliufuzai（從低至高）的同時，使用統一的接口來編程和讀取信息
，適用於具有各異輸出負載特性的多種車型版本。通過數字接口實現軟件配置、控製和診斷功能，可以顯著減少對 MCU 輸入/輸出 (I/O) 引腳的需求，進一步降低了額外 I/O 擴展器成本並減小了印刷電路板 (PCB) 的麵積。

那麼，為何選擇軟件可配置的電子保險絲尤為合適？

• 可配置時間—電流曲線。不同於標準的平坦電流限製，嵌入式保險絲的時間—電流特性曲線會根據負載電流的時長和強度來判斷是否或何時關閉開關。這意味著電子保險絲可以在短時間內承受高負載電流（例如電機浪湧或失速電流），但在過載情況下會自動切斷
  ，以保護線束、PCB 布線和連接器。此外，通過 SPI 配置，僅需設定標稱電流和關斷能量觸發閾值兩個參數
  ，即可靈活編程多種保險絲特性曲線。圖 3 展示了整個電流範圍內的保護方案示例。

  
  

圖 3 可編程保險絲特性

• 低靜態電流。許多電子控製單元 (ECU) 即使在車輛停車時也保持通電狀態。為這些 ECU gongdiandedianzibaoxiansixuyaoxiaohaofeichangdidegongzuodianliu
  ，yifangzhidianchidianliangkuaisuhaojin
  ，bingquebaosuoxudefuzainengjixubaochihuodongzhuangtai。jinguandianliuxuqiujiangdi，baohugongnengyiranbaochijihuozhuangtai，quebaoxitongmianshouduanlushijiandeyingxiang。gengzhongyaodeshi，dianzibaoxiansitongguojiancefuzaiqingkuangshishizaizhengchanggongzuoyudigonghaomoshijianqiehuan，congershixianzizhuyunzuo
  ，erbuhuizengjia MCU 的開銷。德州儀器電子保險絲產品係列具有超低靜態電流，可滿足上述所有要求。

• 可配置容性負載驅動模式。許多區域負載本質上為容性負載；因此
  ，用於為其供電的開關必須能高效地進行電容充電。傳統保險絲和開關不具備電容充電功能
  ，而電子保險絲則提供了兩種模式：一種是針對充電過程中負載電流較大情況的恒定電流充電模式；lingyizhongzeshizhenduirongxingfuzaichaodadanchongdiandianliuchaodiqingkuangdegudingshuntaidianyamoshi。zairenyizhongqingkuangxia
  ，dianzibaoxiansidounengzaikebianchengdechongdianshiduanli，jianglangyongdianliuxianzhizaiyigejiaodizhi。dianzibaoxiansideyidayoushizaiyu，shiqijiannenggoutongguotiaozhengbutongdechongdiandianliuhuodianyayuzhi，qudonggeleidaxiaoderongxingfuzai。dangxuyaokaolvdianrongbenshendetexinghebingliandianluzhongdefuzaidianliuxiaohaoqingkuangshi，jiangqijianpeizhiweidianrongchongdianmoshishilixiangzhixuan。

電子保險絲正在迅速取代傳統的半導體開關

德de州zhou儀yi器qi的de智zhi能neng高gao側ce開kai關guan產chan品pin係xi列lie配pei有you集ji成cheng式shi場chang效xiao應ying晶jing體ti管guan
，具ju有you寬kuan導dao通tong電dian阻zu範fan圍wei
，可ke支zhi持chi多duo種zhong負fu載zai電dian流liu，有you助zhu於yu解jie決jue區qu域yu架jia構gou設she計ji中zhong遇yu到dao的de難nan題ti。TPS2HCS10-Q1 電子保險絲憑借其具備的 SPI 通信功能
、低功耗模式
、I2T dianliuxianzhijizhinengdianrongchongdiandengtexing，youxiaojiejuelekaifayujishucengmiandenanti。zhexiekaiguanbujinshixianlegengxianjindepeidianfangshi，haiweizhixingqiqudongyingyongtigonglebaohuhezhenduangongneng。

結語

包括 TPS2HCS10-Q1 在內的德州儀器電子保險絲既滿足了智能配電及軟件定義區域 ECU 的係統需求，又在開發階段實現了成本、空間和時間的節省。未來，隨著汽車保險絲日漸變得更加智能和安全
，傳統保險絲或許將無需再進行更換。

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