隨著電動汽車設計朝向高壓化的發展，保護車內各項設備的需求也日益增加。因此，採用更快速、更可靠的方法來提供保護顯得尤為重要。常見的保護元件包括保險絲、繼電器和接觸器，而E-FUSE電子式保護裝置也是一個很好的配件。
相信大家都已經知道，在電動車裡面，電流的使用範圍非常廣泛，從數十安培到數百安培不等。電池的電壓規格通常為400V或800V。在這樣的系統需求下，E-FUSE具有哪些優勢？從系統層面可以看出：
●提高可靠性、縮短反應時間並降低峰值短路電流（該短路電流可能高達數百安到數十千安）。如下圖所示，E-FUSE 可以在數微秒內迅速斷開線路，將短路電流控制在128A，而傳統保險絲則需要數十毫秒才會熔斷，導致迴路電流可能高達數千安培。
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●E-FUSE 採用了碳化矽固態技術，無需維護高壓保險絲與繼電器，大幅提升效率與運行穩定性。
1.可重置：當保護機制啟動後，可重新啟動並恢復運作。
2.設計靈活：可直接與受保護設備整合設計，無需將所有保護裝置集中於單一區塊，便於維修。
3.增強高壓配電的靈活性，進一步提升車輛配電系統的效率與適應性。
下圖為通用電動車高壓配電系統示意圖（注意：不同車款之間可能存在一定差異）：
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紅色圖示為輔助E-Fuse解決方案的擺放位置。使用E-Fuse除了具備上述優點外，還因為它是固態的電子式開關，不同於傳統的熔斷保險絲、接觸器和繼電器等機械結構元件。由於機械結構容易受到濕氣、灰塵及污染物的影響，可能導致電弧閃光，並因震動或接觸點磨損而影響其使用壽命，難以持久耐用；而E-Fuse則能有效避開這些問題。
下圖是Microchip E-Fuse方塊圖：
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Microchip 的 E-FUSE 解決方案具備車規級元件，運行僅需單一12V電源，並透過 LIN 介面可進行多項功能的規劃、設定、控制及診斷。以下是主要特性：
●過電流短路電流保護門檻設定
●規劃時間-電流特性曲線
●電流、溫度和偏壓電源測量的診斷狀態
●可透過 LIN 介面進行電源重設，控制E-FUSE ON/OFF
其它特性包含：
●短路耐受時間長達 10 μs
●最大 30A 連續輸出負載電流
●低電壓工作電壓範圍：9V 至 16V
●高電壓工作電壓範圍：200V 至 900V
●工作溫度範圍：-40°C 至 85°C
在功率開關元件的選擇上，我們採用了Microchip的mSiC?碳化矽元件。（https://www.microchip.com/en-us/products/power-management/silicon-carbide）
根據多項測試數據顯示，無論是在柵極氧化物、本體二極體的穩定性、雪崩能量的耐受能力，還是在媲美IGBT的短路性能方面，其表現均優於部分競爭對手。例如，在漏電流測試中，經過十萬次RUIS測試後，其測得數據幾乎與測試前的原始數據無異，展現了卓越的穩定性與可靠性。
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目前，Microchip 的高壓輔助電子保護裝置評估版本已經在網站上發佈，技術資料、電路圖、佈線圖、材料清單，以及各種電壓與電流規格的評估版本相關資訊，皆可透過以下網站取得。
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本文作者為：Microchip主任現場應用工程師 劉滄榆
