随着车用电子的比例越来越高，对电路保护而言将是一大机会。

因无论是自动驾驶辅助系统、影音设备、信息娱乐系统，还是导航系统，一旦当这些系统要转向电子式时，都得注意到电路保护。 因此，当半导体IC使用的比例变高，相对须要考虑到的保护层面也会随之提高。

Littelfuse业务总监暨台湾区总经理陈昌渊(图1)指出，电子组件与电子组件之间，须考虑到电路的阻抗匹配，当匹配不符时，电路保护的组件就扮演了阻绝、保护的角色。

图1 Littelfuse业务总监暨台湾区总经理陈昌渊表示，在车用电子电路保护的部分，目前我们持续与特斯拉(Tesla)、BMW、GM等主要品牌车厂，在技术开发与产品销售上合作。

举例而言，当汽车中没有太多电子设备，也没有太多半导体组件时，不须为电池与发动机考虑太多，不须太担心电瓶受到破坏，因其只有在车子没电时才会需要使用到，但当汽车中的电子设备越来越多， 像是目前有许多汽车已从传统煞车进化到电子煞车，手摇的座椅也开始进化到电动座椅(图2)，其是直接透过发动机将电压直接灌到这些电子设备中。

图2 电动座椅是近年不少车厂主推的内装特色。

图片来源：Benz

如此一来，一旦当电池的接线出现异常，例如松脱，将会使得车在启动时，发动机很大的电流将会不透过电池进行传送，而是直接传送到各项电子设备当中，对控制回路形成破坏。

以往还可以靠电瓶将电压降下来，如今因为是直接运用发动机，其形成的重载冲击(Load Dump)电压破坏力无疑会是相当大的。 这样的情况，让车用电子的电路保护，变得极其重要。

陈昌渊分析，依目前车用电子的开发生态来看，由于单一客户大多只能针对单一系统进行开发，该客户很难掌握此系统完成后搭配的装置的状况，因此在此一较小的系统中，就必须先做好所有该有的防护。 这与过去传统非电子设备的开发思惟，有非常大的不同，举例而言，传统手摇座椅的***，完全不须要考虑到电路回路的问题。

车用马达高/低边保护开关各司其职

有别于电动车、ADAS系统的前瞻式需求，车身系统IC目前仍是半导体产业*主要的车用市场。 而在庞大的车身系统中，为了使电子组件**性获得保障，各项应用皆不约而同在电路保护上有所需求。

不过，若以马达应用的角度来看，因这些应用有的须要马达进行脉宽调变，有的不需要，因此对高边或低边保护开关的需求也是不相同的。

英飞凌(Infineon)大中华区汽车半导体业务事业处**工程师颜荣宏(图3)表示，就整体车用电路保护组件看来，英飞凌将其区分为HIFET(图4)与PROFET(图5)，HIFET属于低边的开关(Low-side Switch)，其电路相较于PROFET比较复杂，所需要的空间也比较大，当一些车身应用，如风扇控制、驱动系统、水帮浦，须要用到三个相位以上的马达来控制脉宽调变(PWM)，不只是开或关，就会用到低边的开关。 而PROFET则属于高边的开关(High-side Switch)，其主要是提供给不需要调变频率，只需要开或关的车窗马达等应用。

图3 英飞凌大中华区汽车半导体业务事业处**工程师颜荣宏表示，因马达特性，高边开关适合仅须开或关的车身应用。

图4 HIFET参考电路图 图片来源：英飞凌z

图5 PROFET参考电路图 图片来源：英飞凌z

在整体汽车中，车身控制的MCU会是*大的，并会再根据各种功能需要，来链接比较小的MCU，像是在HIFET与PROFET前面也会有一个BCM(Body Control Module)MCU来控制， 该组件则为目前英飞凌旗下十分主力的产品。 颜荣宏指出，英飞凌相当看好电动车、ADAS系统的未来成长，不过目前来看，车身控制IC仍是比较主要的营收来源。

颜荣宏进一步表示，在英飞凌的解决方案中，当组件没有保护功能时，就只是一个开关，而一旦加上了过电压、过电流、过温度的保护，其便会搭配其他的IC组件，像是传感器、MCU共同工作。

然而，在汽车的动力方向盘中也有保护的MOSFET，其一旦短路，方向盘是会被死锁的，也就没有办法动，汽车也就很容易打滑，因此汽车在前端，还会加上保护的PROFET高边开关，作用是要把方向盘的电源切断， 来回复到一般没有动力辅助的方向盘驾驶状态。

颜荣宏进一步表示，目前普遍所有的汽车都有这样的电路保护，不过不一定是备用(Redundancy)，或是失效**模式(Safe State, or Fail Safe)。 Fail Safe主要是当动力方向盘失效时，能保证另一模式在Safe State的情况下，不会有太大的**性的疑虑，也就是至少还能开到路边。 而备用则是当动力方向盘失效时，可以直接用另一模式来取代，进行无缝接轨，并不会有任何的**疑虑。

备用势必是比较**的，不过在价格上也比较高，因其得让两种系统能同时存在，但因单价较高，备用如今在市场上的普及并不如失效**模式。

然而，打造电力装置可能用到的电路保护组件有很多，包括保险丝、压敏电阻、二极管数组，以及高分子聚合物等。

高分子聚合物特性满足 电动车保护需求

其中，具备高电容值的二极管数组一向是静电防护的**，不过近年随着锂电池应用的大量增加，对温度十分敏感的高分子聚合物，顺势成为了电路保护界的新宠儿。 陈昌渊表示，相较于高分子聚合物，二极管数组的成本比较高，两者在特性上也大有不同。 由于二极管数组属于半导体IC组件，因此其反应速度很快，而高分子聚合物的反应速度是比较慢的。 进一步来看，两者在电容值上的表现也有相当的差异，高分子聚合物的电容值相当低，二极管数组的电容值是比较高的，虽然其也有高低之分，但既便在*低的程度，还是无法与高分子聚合物相比。

应用上，***若不希望组件在提供保护的同时会干扰到讯号传递，组件本身的电容值就得越低越好，但因应用往往还得考虑到雷击等外在的突波干扰，这样的防干扰能力必须让电容值越高越好。 这使得应用在电容值的需求上是很矛盾的。 这也就是电路保护组件种类繁多的原因--***常须要在一个装置里，某些部分使用二极管数组，某些部分使用高分子聚合物。

Littelfuse于去年整并了TE的电路保护部门，其为Littelfuse所增添的技术能量便是在高分子聚合物，该材料特性十分特殊，使其可进行过温度的保护。 当装置有电流通过时会产生热，而温度过高时，该聚合物的内部结构便会开始膨胀，并会使电阻变大，如此一来，电流也就无法通过，进而阻断后续温度异常的电流对组件所产生的影响。 然而，当温度回归正常时，其又会回复到原本的结构与低阻抗，并让电流持续通过。

陈昌渊指出，这种高分子聚合物保护组件非常适合智能型手机、电动机车、电动汽车等锂电池应用，因当锂电池有异常状况时，势必会发热，高分子聚合物将能迅速感测到这样的热，阻断电流。 而这样的被动组件，也将直接连接到装置的主板或控制板上，使其在控制回路上快速反应，以便顺利发挥保护装置的效果。 由于二极管数组不是属于温度敏感型的组件，因此无法实现类似功能。

保护敏感设备 ESD抑制器具车规等级

举例而言，Littelfuse日前发布的车规等级静电放电ESD抑制器，即是以该种高分子聚合物材料为基础。 该抑制器专为高频高速应用而设计，提供高额定电压(*高达32VDC)和极端ESD保护要求，能够保护敏感设备，免受高达30kV的接触放电/空气放电造成的危害。

即使在经受多次ESD冲击后，此抑制器仍能持续维持极低的泄漏电流(小于1nA)，且其超低电容能够确保与高速数据线应用兼容。 该系列表面安装器件也提供0603或0402型封装，具有平整的刚性顶盖，可简化快速组装过程，实现更简洁的电路板设计。

陈昌渊也透露，Littelfuse长期与Gogoro在电路保护技术上共同合作。 目前Gogoro提供的电动机车中，有须要到电路保护的部分，约有95%的组件皆由Littelfuse所提供，而Littelfuse过去提供给Tesla电动车电路保护部分的经验， 与提供给Gogoro的技术能量是颇有异曲同工之妙的。

无独有偶，Bourns近期也为旗下Multifuse系列新增生力军--高温PPTC可复位保险丝(图6)，其为采用了高温高分子聚合物正温度系数(PPTC)自恢复保险丝。 对此，Bourns Multifuse产品线经理Lee Bourns表示，许多汽车系统，尤其是引擎盖下的应用，必须在温度非常高的环境中作业，因而须要使用能够承受严苛环境条件的电子零组件。 Bourns在高温表面贴片封装自恢复保险丝的制造上，已累积丰富的经验，有助确保作业稳定，亦可让设计符合AEC-Q200 Rev-C测试的要求。 除了Bourns广受好评的高温MF-PSHT、MF-SMHT 与MF-RHT产品外，*新的MF-NSHT与MF-USHT系列，进一步为汽车及电子零组件的设计人员提供了更多新的过电流保护选择。

图6 自恢复保险丝适合在高温的环境下作业。 图片来源：Bourns