eFuse，彻底火了

汽车卷起来了，eFuse（电子保险丝）也被带火了。但事实上，eFuse的应用范围远不止汽车，服务器电源、消费物联网都会用到它。而相关厂商，也在不断增大对他的布局。

本文将从eFuse的原理、与高边开关的区别、eFuse的选择和相关厂商的布局全面盘点eFuse目前的市场。

eFuse的工作原理

目前，保险丝分为很多种，常见保险丝分为三种：传统保险丝、可复位聚合物正温度系数(PTC) 器件和智能电子保险丝IC（eFuse）。

传统保险丝：一次性保护元件，电流超额定阈值时，过流产生的热量会熔化导电元件，从而永久断开电路。它具备结构简单、成本低、可靠性高的优势，电压和电流额定值选择广泛且跳闸曲线特性好，但存在不可复位需手动更换、不适用于难维修或便携式设备的局限，较大型号还会占用PCB空间，不过表面贴装型可用于蓝牙扬声器、手持遥控器等小型设备的自动化组装。

PPTC自恢复保险丝：由导电聚合物材料制成，过电流加热时电阻会急剧增加，故障清除并冷却后能自动复位。其优点是结构紧凑的表面贴装设计，且在低压应用中经济高效，不过响应时间慢于传统保险丝和电子保险丝，性能受环境温度影响，复位后缺乏可重复性，仅适用于低压、低电流电路，常见于可充电电池组、USB 外围电路以及美容工具、机器人吸尘器等带小型直流电机的产品。

电子保险丝（eFuse）：集成功率MOSFET与控制和保护逻辑的集成电路，能提供快速精确的过流保护，不少型号还集成过压保护、热关断、反向电流阻断、软启动和故障报告等功能。它响应时间极快，电流限值和故障阈值可编辑，支持远程复位与诊断，但成本高于传统保险丝和PPTC，需要偏置电源且部分需集成MCU，适合 USB-C供电端口、嵌入式控制模块、固态硬盘（SSD）、物联网集线器、汽车、服务器等需紧凑型智能保护的场景。

保险丝熔断是一种确保电气系统可以安全隔离的简单方法，可以避免电池的高电流消耗导致电缆过热甚至起火。但由于很多系统故障并不严重，甚至希望系统恢复运行而不是简单熔断，这时eFuse的可恢复性就显得非常重要。

从原理来看，eFuse是一种串联连接到主电源轨的低电阻开关，由逻辑电路控制，用于保护负载和电源。当发生过载或短路情况时，eFuse会将电流限制在预定义的安全值，并在过压情况下将输出电压限制在安全水平，从而保护负载免受电源故障引起的异常影响。如果故障情况持续存在，eFuse会将负载与电源断开。根据不同版本，eFuse可以在锁断模式下运行，需手动重启，也可以在自动重试模式下自动恢复。

当前eFuse技术的发展主要围绕“更高集成度、更低功耗、更广适配性”三大核心方向展开，行业内多以 TI（德州仪器）、ADI（亚德诺）、ONsemi（安森美）等国际厂商的技术平台作为主要参考，其产品也已从早期仅具备单一保护功能，逐步发展到能够提供多维度智能保护的阶段。

其中，当前主流的第二代、第三代eFuse已实现过流、过压、过温等多参数的可编程调节，还集成了状态反馈功能，广泛应用于智能手机、笔记本电脑、汽车低压电路等各类场景；而在高端方向上，第四代eFuse正朝着“高压高功率”与“系统级集成”两大方向突破，不仅能支持60V以上的高压场景（如新能源汽车的高压辅助电路），还集成了I2C、SPI等通信接口，可与系统MCU进行实时交互，进而实现动态保护策略的调整。

封装技术创新是提升eFuse芯片性能的关键，其内部结构分两种：分立式封装靠Cu Clip+WB工艺主导高压场景，铜夹片与基板直连可提升散热效率，纳米银烧结方案更将热导率提至传统材料3倍，且分立元件支持48V、100V以上高电压，适配工业设备、电动汽车等高压、大功率、定制化场景；集成式结构多用于低压场景，如USB供电（5V）、笔记本电脑（12-20V）、服务器（12-48V），典型如TI的TPS2592xx系列（支持 30V），适合消费电子、通信设备等低压、小型化、智能化场景。当前集成式eFuse正向高压领域渗透，分立式结构在超高电压、特殊环境等极端条件下仍不可替代。

eFuse与HSD“傻傻分不清楚”

eFuse（电子保险丝）与 HSD（高边开关）是常被同时提及的两种器件，很时候其实很容易”傻傻分不清楚“。

它们虽可能处于电路中的相同位置，且部分高端型号会集成对方的功能，比如带保护功能的高边开关、带控制功能的eFuse，但核心功能存在明显差异，同时又能形成一定的协同作用。其分类始终以“核心功能” 为根本标准：若以保护为优先，则归为eFuse；若以控制为优先，则属于HSD。

eFuse的核心定位是 “以保护为核心的器件”，本质上是 “电子形式的保险丝”，主要用于替代传统熔断式保险丝，借助半导体技术实现对电路的精准保护。它的核心功能是实时检测电路中的异常情况，如过流、过压、短路、过温、反向电流等，并通过切断电路或限制电流的方式，保护后端负载、电源及整个系统免受损坏；关键特性包括具备自恢复能力，无需像传统保险丝那样手动更换，拥有可设定的精确保护阈值，响应速度可达微秒级，部分型号还集成了欠压保护、浪涌抑制等附加功能，其设计目标始终是优先保障电路的安全性，而非追求高效的开关控制。

HSD则是 “以控制为核心的器件”，本质是 “位于高边（电源正极侧）的电子开关”，核心功能是对负载与电源的连接或断开进行控制。它通常受MCU的GPIO等控制信号驱动，实现电机启停、灯光开关等负载的通断操作，部分HSD虽也集成了过流、过温等基础保护功能，但这些保护仅为辅助作用；关键特性体现在低导通电阻，能有效减少功耗，具备快速开关速度以支持PWM控制，且兼容逻辑电平控制，更注重开关效率与控制灵活性，其设计目标是优先实现对负载的高效、可靠控制，保护功能仅作为附加的 “安全冗余” 存在。

厂商在不同领域的布局

目前，eFuse拥有不同的场景。

服务器领域：

随着 AI 芯片性能的指数级增长，服务器功耗呈现爆发式上升。以英伟达为例，其 B200 GPU 单芯片功耗达1000W，GB200 更突破至 2700W，驱动单机柜功率从20kW跃升至120kW以上。传统 12V 电源架构在高功率传输时正在面临严重瓶颈：电流激增导致 I²R 损耗剧增，散热成本攀升，同时线束体积与重量限制了系统扩展性。这迫使数据中心必须采用更高电压的电源架构以应对挑战。

随着48V电源母线的升级，对于热插拔（Hot-Swap）技术也有着相应的改变。

德州仪器认为，随着功率需求的增长通常导致解决方案体积增大、设计复杂化，并增加故障检测与保护的难度。此外，在确保安全运行和最小化功率损耗的同时管理大电流成为关键问题。传统热插拔控制器与分立FET的组合在高功率应用中面临显著限制。为应对这些挑战，德州仪器推出集成电源路径保护的48V热插拔电子保险丝（eFuse）器件，专为数据中心应用设计，具有高可靠性和紧凑性。与需要外部检测电阻和电流检测放大器的方案不同，TPS1689和TPS1685通过集成这些功能简化了设计，在支持高功率无缝扩展的同时，将解决方案尺寸缩减高达50%。

TPS1689 的差异化特性之一是消隐定时器，它通过使系统区分峰值负载电流和实际故障条件来防止误触发。该功能增强了系统可靠性，避免不必要的停机。器件还支持堆叠功能以提升电流处理能力，允许多个器件在高功率应用中协同工作。集成的故障记录黑匣子、FET 安全工作区保障、主动均流和健康监测等特性进一步增强了系统弹性。TPS1689 采用行业标准通用封装，提供确保可靠运行的电源管理解决方案。

汽车领域：

在汽车电子领域，eFuse已是高压平台安全的核心。以特斯拉Model 3为例，其400V电池管理系统用多颗 eFuse实现8节电芯精准控制，可实时监测充放电风险，还能借主动均衡技术延长15%以上电池寿命；800V快充系统中，英飞凌CoolSiC eFuse凭借1200V耐压与600A峰值电流承载能力，解决了传统保险丝易熔断、响应慢的问题，成为超级快充的关键保障。

汽车智能配电架构借助高边开关、eFuse芯片、MOSFET等半导体器件，逐步替代传统机械保险丝与继电器，实现了设备供电、状态采集、智能检测、故障快速隔离及用电管理的集成化。通过智能化与模块化设计，该架构不仅构建出更高效、安全、灵活的配电网络，提升系统可靠性，还减少了线束冗余设计，同时推动配电模式从传统集中式向分布式转变：集中式配电是将电池电能直接分配至各负载系统，而分布式架构通过多个小型配电中心实现区域化控制，能进一步优化车辆电气性能、减少线束连接数量，增强系统可靠性。

eFsue作为智能配电系统的核心元件，集成保护与开关功能，可实现实时诊断、自动复位与快速响应，具备I2t/I-t线束保护能力，还支持OTA升级；此外，它能为低功耗负载供电并拥有自恢复功能，有效提升配电网络的安全性与效率。总之，与传统保险丝相比，eFuse可提供更精确、灵活的保护机制，能更好地满足自动驾驶系统与完全线控系统对配电安全的需求。

受新能源汽车智能化、电动化发展及市场需求推动，eFuse芯片市场规模快速增长。全球 eFuse市场规模2024年达482.3亿元，预计2030年增至789.8亿元；中国车规eFuse市场规模2025年约29.9亿元，2030年预计达149.1亿元。

目前，许多厂商都在积极加大对于车用eFuse的布局：

• 安森美推出NIV3071 eFuse，具备四个可独立驱动或并联的集成通道，支持48V和 12V负载，能保护下游电路免受过流、过温及接地短路影响，还可通过FAULT引脚提供故障指示，并拥有可配置电流限制与导通时间功能。

• 意法半导体新产品VNF9Q20F采用单晶片VIPower M0-9 MOSFET工艺与STi2Fuse专利技术，100µs内可响应过流并关断，能增强电压稳定性、防止过热，还支持电容充电模式以适配大电容负载，且新产品支持 SPI数字接口。

• 英飞凌PROFET Load Guard系列eFuse设计灵活性高，可调整过流限制，单/双通道器件引脚功能兼容、更换简便，集成容性负载开关模式，低电流区域电流检测精度优，提供PRO-SIL ISO 26262-ready文档，适配自动驾驶等场景对传感器的保护需求。

• 恩智浦eXtreme开关为N通道类型，集成保护与诊断功能，导通电阻低至2~100毫欧，产品组合覆盖汽车与工业应用，支持12/24/32V场景，具备SPI、控制和诊断功能，通过可编程 SPI 实现灵活设计，嵌入式保护与扩展反馈保障稳健性。

• 南芯科技推出符合AEC-Q100标准的车规级eFuse SC77010BQ/SC77010Q，工作电压达 60V，具备高精度电流检测、容性负载软启动、Limphome跛行模式及多种保护诊断功能，现已大规模送样，预计第三季度量产、明年上半年装车。

• 上海类比半导体研发的EF1048Q eFuse专为汽车一二级常电配电系统设计，集成I2t算法保护线束与负载，支持SPI接口对接主控制器，具备多种保护诊断功能及冗余监控、LIMP HOME功能与纯硬件模式，保障配电系统稳定。

由USB-C 端口供电的产品（例如智能音箱、便携式投影仪和高端美容工具）需要符合 USB-C 型电力传输 (PD) 协商标准，并且必须处理宽输入电压（5 V 至 20 V）。

电子保险丝(eFuse) 是这些设备的最佳选择。eFuse 在单个集成电路中集成了多种保护功能，并具有反向电流阻断功能，可防止反向电流损坏电路。此外，一些型号还提供可编程电流限值、短路保护、过热保护、欠压锁定以及与供电 (PD) 控制器的无缝集成。图 5 详细展示了一款用于保护 USB-C 端口的电子保险丝。eFuse 负责处理过流和反向电流保护，而 PD 控制器则负责与主机协商供电。

除此之外，智能家居集线器和消费物联网通常使用微控制器、Wi-Fi/蓝牙模块和外部闪存。线缆短路、组件故障或 ESD 事件都可能导致这些系统出现故障。对于低压数字电路（3.3V 或 5V），传统保险丝的响应速度可能不够快，而 PPTC 保险丝在略高于保持电流额定值的电流下可能无法可靠地跳闸。

额定电流为0.5 A 至 3 A 的电子保险丝 (eFuse) 将敏感 IC 的快速过流保护、过压保护、过温保护、浪涌控制和欠压锁定控制集成在一个元件中。eFuse 提供全面的电气危害防护，同时减少元件数量并节省电路板空间。

LITTELFUSE此前推出多功能电路保护器件——电子保险丝保护集成电路产品线的最新成员LS05006VPQ33。这款新型电子保险丝保护集成电路采用了创新型设计，可保护USB C型端口免受短路、过压和静电放电 (ESD) 的影响。LS05006VPQ33是一款高度集成的保护集成电路，适用于C型PD Vbus与CC/SBU短路，具有28 Vmax和8 KV IEC -61000-4-2 ESD能力。 该产品非常适合用于各种USB C型应用，包括：笔记本电脑、台式电脑、显示器、工业电脑、销售点、智能手机、平板电脑、USB C型PD扩展坞等。

总结

eFuse 已从“简单保护元件”升级为“多场景智能保护核心”，未来随着汽车800V高压平台的普及、AI服务器48V架构的升级、以及智能电网与储能系统的融合，eFuse的价值将进一步提升。同时国产厂商也在车规等关键场景加速突破。

欢迎将我们设为“星标”，这样才能第一时间收到推送消息。

关注EEWorld旗下订阅号：“机器人开发圈”

回复“DS”领取《DeepSeek:从入门到精通》完整版

扫码添加小助手回复“机器人”

进群和电子工程师们面对面交流经验

*封面图由AI生成