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Fusibles electrónicos como protección para aplicaciones en la nube

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Los fusibles tradicionales no son capaces de satisfacer tales requisitos debido a su lenta respuesta y a que no ofrecen diagnóstico ni avisos de fallo.

Nuevas tecnologías para mejorar la protección de las aplicaciones

Una comparación entre las especificaciones y el rendimiento de los fusibles electrónicos (eFuses) y los fusibles tradicionales equivalentes, como los fusibles convencionales de un solo uso y los fusibles rearmables PPTC (Polymeric Positive Temperature Coefficient), demuestra que los fusibles electrónicos destacan gracias a sus tiempos muy cortos de respuesta y al control de la corriente de arranque, que reduce enormemente los picos de corriente cuando se produce un cortocircuito.

Figura 1. Comparación entre un fusible electrónico (eFuse) y uno tradicional.
Figura 1. Comparación entre un fusible electrónico (eFuse) y uno tradicional.

Debido a estas razones y a la llegada de nuevas tecnologías en los últimos años, allí donde era posible los diseñadores han tratado de sustituir los fusibles tradicionales por un controlador de conexión en funcionamiento (hot swap) y un FET externo o por un eFuse.

El eFuse está formado por un MOSFET de potencia con un controlador integrado y numerosas funciones de protección incorporadas, como protección frente a sobretensión, cortocircuito de sobrecorriente a la batería y de tipo térmico, así como funciones de diagnóstico como alimentación correcta, supervisión de corriente y fallo/activación. Por otro lado, los controladores hot swap utilizan un FET externo en lugar de uno integrado y se suelen emplear en aplicaciones con corrientes más altas.

Figura 2. Funciones de un eFuse.
Figura 2. Funciones de un eFuse.

La principal diferencia entre ambas tecnologías reside en la capacidad de eFuse de efectuar un seguimiento de la temperatura del MOSFET incorporado y de la corriente en tiempo real, así como de realizar acciones correctoras con mucha rapidez. No obstante, los controladores hot swap, con su capacidad de adaptación a la corriente gracias al MOSFET principal, se seguirán utilizando con frecuencia en aplicaciones con corrientes incluso superiores a 100 A.

Sin embargo, se prevé que los eFuses ganen presencia gracias a su capacidad para conducir corrientes continuas entre menos de 1 A y 50 A (dependiendo de Rds(on), del encapsulado y de las condiciones del entorno) en servidores y aplicaciones de almacenamiento en la nube.

eFuse

Propiedades de un eFuse

  • Siempre funcionan dentro del área de funcionamiento seguro (SOA)
  • Realimentación térmica en tiempo real
  • Se adaptan a la corriente con eFuses en paralelo
  • Ocupan menos espacio en la placa
  • Económicos

Propiedades Hot Swap Controller

  • Siempre funcionan dentro del área de funcionamiento seguro (SOA)
  • Realimentación térmica en tiempo real
  • Se adaptan a la corriente con eFuses en paralelo
  • Ocupan menos espacio en la placa
  • Económicos

Los eFuses se usan actualmente en varias aplicaciones en la nube, como unidades de almacenamiento en disco duro y de estado sólido para empresas con el fin de proteger el backplane en el sistema de almacenamiento, servidores y ventiladores conectables en caliente.

Cada aplicación presenta distintas dificultades. El estrés eléctrico provocados por las cargas inductivas y capacitivas, así como por conexiones en caliente y cortocircuitos, hace que sea más difícil garantizar el funcionamiento dentro del área de funcionamiento seguro (Safe Operating Area, SOA), lograr al mismo tiempo la seguridad funcional y cumplir los estrictos requisitos relacionados con la eficiencia energética.

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