車載アプリケーションにおける電動化および自動化のトレンドは、ケーブルを軽量化し、車両のアーキテクチャを局所的な電源ハブに簡素化するゾーンコントローラの普及を後押しします。
設計者は、この新しいアーキテクチャを活用することで、従来のヒューズや機械式リレーをよりコンパクトで、障害発生時における高速かつ正確な反応といった高度な保護機能を持つeFuseに置き換えることができます。このeFuseは、保護機能とスイッチング機能を単一のスモールフォームファクタパッケージに統合しています。
eFuse は、局所的な配電スキームの重要な部分であり、図1に示すように、車両の電子制御ユニット (ECU) など、複数の負荷ポイントに極めて重要かつインテリジェントな保護を提供します。これらのeFuseは、センサ（近接、温度など）、カメラ、低電圧モータ（カーシート、ウィンドコントロール用）、および車両全体のヘッドライトやテールライトを過電流から保護する役割を果たします。
設計者にとって、もう1つの課題は、プリント基板（PCB）の面積が最小限に制限されている場合に、各ECUネットワーク内で独立した複数（抵抗性、容量性、誘導性）の負荷を駆動することです。ECU負荷ごとに電流および電圧範囲の要件が異なるため、設計者は複数のeFuseバリアントを使用しなければならない場合があります。さらに、厳しい自動車要件では、eFuseがグランド短絡に耐え、電源が影響を受けずに、また下流負荷の他の分岐がそのような過渡現象に遭遇しないことを保証する必要があると規定されています。
オンセミの新しい NIV3071 eFuse は、動作入力電圧範囲が8V～60Vで、4つの独立したチャネルをコンパクトな5x6mmパッケージに集積することで、複数の並列負荷を同時に駆動できます。独立した各チャネルは2.5Aの連続電流をサポートでき、4チャネルをすべて並列接続した場合は10Aの連続電流をサポートできます。NIV3071は抵抗性、誘導性、容量性など、幅広い負荷をサポートします。NIV3071は大きな容量性負荷を駆動するようにテストされており、Vin = 52V、60msランプ、Iout = 866mA、Ta = 25°Cの条件で、1mFまでの容量への充電が可能です。NIV3071は動作入力電圧範囲が広いため、12Vと48V両方の車載アプリケーションに最適です。
さらに、自動車設計者はNIV3071の柔軟性を利用して、図2に示すように複数の構成で幅広い負荷を駆動できます。4つの独立したチャネルは、構成Aに示すように、動作範囲（通常は12V、24V、36V、48Vなど） 内の異なる任意の電圧レベルで駆動できます。このデバイスは、構成Bに示すように、すべての入力をまとめて単一電源として（つまり 48 V）、4つの異なるダウンストリーム負荷を駆動するような方法でも駆動できます。構成CはNIV3071 が単一チャネルを使用して最大10Aの連続電流を駆動することを示しており、構成Dはそれぞれ最大5Aの2つの負荷を駆動するeFuseを示しています。
NIV3071を使用すると、図3に示すように、入力電圧≤60 Vでのグランド短絡に耐える能力を備え、出力ショットキーダイオードなしで、入力と出力の両方においてワイヤハーネスに相当する最大5μHのインダクタンスを有する、堅牢な設計が可能になります。NIV3071は、25℃の周囲温度で最大1mFの充電容量性負荷など、多様な負荷での動作もサポートしています。
NIV3071 eFuseは、従来のヒューズや正温度係数ヒューズ（PTC）の性能をアップグレードしたものです。短絡発生時、eFuseは障害時にも常に下流負荷が保護されることを保証します。図4はNIV3071の高速応答時間を示す波形であり、（同一電源に接続された）他の回路に対して安定した電源（VCC）を供給しながら、電流スパイクを最小化できることを示しています。
要約すると、eFuseは局所に限定されたECUの保護と堅牢性を車両全体で実現するゾーン制御アーキテクチャの重要な要素です。NIV3071は、幅広い動作電圧と複数の並列負荷を同時に駆動する能力を備えているため、複数の下流負荷を駆動しながら、保護スキームに必要なPCB面積を最小限に抑えることができます。また、eFuseチャネル上で最大60VのGNDへの短絡イベントと、接続されたワイヤハーネスの最大5μHのインダクタンスに耐えることができるため、ディスクリート保護回路の追加なしで堅牢なゾーン制御設計を提供します。同等の産業用バージョンの NIS3071も利用可能です。次の自動車設計のためにNIV3071 eFuse の詳細をご確認ください。
参考資料：
