为下一代消费电子设计选择合适的过流保护

消费电子 产品变得越来越复杂、紧凑且功率密度高。随着这些变化，对强有力的 过流保护 策略的需求也加剧，以确保电子系统的安全性、可靠性和寿命。无论应用涉及便携式电池设备、USB-C供电还是电动智能设备，工程师都面临一个关键的设计决策：哪种 过流保护 设备在性能、成本、空间和保护能力之间最有平衡？

本文比较了目前最常见的保护解决方案：传统熔断器、可复位聚合物PTC（PPTC）器件以及智能eFuse集成电路。我们考察了它们的功能差异、性能权衡以及在 消费电子 领域的适用性。

传统保险丝

传统保险丝是一次性保护元件，当电流超出额定阈值时，电路会永久断开。当过流产生的热量超过临界值时，它们通过熔化导电元件来工作。

优势：

简单、低成本且可靠

提供多种电压和电流额定参数

特征清晰的行程曲线

限制：

不可复位：必须手动更换

对于难以维护或便携设备来说并不理想

较大的熔断器可能会占用宝贵的PCB空间

表面贴装保险丝适用于小型设备，如蓝牙音箱、手持遥控器或个人护理产品。

PPTC 可复位保险丝

聚合物正温系数（PPTC）装置提供自我复位保护。它们由导电聚合物材料制成，当被过大电流加热时电阻显著增加。

优势：

故障清除并冷却后自动复位

紧凑型表面贴装格式

低压应用的经济性价比

限制：

响应时间比保险丝或电子保险丝慢

性能随环境温度变化，复位后重复性不足

限于低电压、低电流电路。

PPTC设备广泛应用于可充电电池组、USB外设电路以及配备小型直流电机的产品，如修整工具和机器人吸尘器。

电子保险丝（eFuse）

eFuse是一种集成电路，将功率MOSFET与控制保护逻辑结合在一起。eFuse设计用于快速且精确的过电流保护，许多型号还包含过压保护、热断电、反向电流阻断、软启动和故障报告。

优势：

响应时间非常快

可编程电流限制与故障阈值

将多种保护功能集成于一台设备中

远程复位与诊断

限制：

比保险丝或PPTC（点电引信）更贵

需要偏置功率，有时还需要集成MCU

不适合高压交流线路应用。

它们非常适合用于USB-C电源传输端口、嵌入式控制模块、SSD和物联网集线器，这些领域需要紧凑且智能的保护。

图1 展示了三种类型的过流元件技术及其相对尺寸。 表1 总结了每种组件类型的特性。

主题：过流保护