我們家庭、辦公室和車輛中電力電子應(yīng)用的持續(xù)增長,，推動著走向新材料和更高效率電源組件這一趨勢的發(fā)展,。高功率、高溫的應(yīng)用帶來了對電力電子系統(tǒng)更大的需求,，從而導(dǎo)致了器件因長期暴露在各種惡劣環(huán)境中出現(xiàn)故障而引起潛在的多種嚴重熱問題的可能各種,。因此，現(xiàn)在大多數(shù)工業(yè)電子和消費電子設(shè)備中采用了熱保護器件,，以提高可靠性和安全性,。

　　在進行熱管理設(shè)計時，由電阻和電容負荷,、電力電容器,、電流驅(qū)動器、開關(guān),、繼電器和MOSFET所產(chǎn)生的熱量給工程師帶來了重大的挑戰(zhàn),。這些發(fā)熱元件常常可以在諸如機車牽引電動機和混合動力車輛的開關(guān)電源(SMPS),、,、高壓電源和開關(guān)應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)。

　　提高功率器件性能,、使用更均勻散熱的設(shè)計技術(shù),、采用新的散熱器材料是目前已經(jīng)用于增強熱管理性能的一些解決方案。不過，很多設(shè)計工程師目前依賴二級保護來防止因功率器件故障或腐蝕導(dǎo)致發(fā)熱而產(chǎn)生的熱失控,。

　　有一些專門設(shè)計用來在災(zāi)難性熱事件中保護應(yīng)用和最終用戶的創(chuàng)新技術(shù),，可在一個功率器件被加熱到其特殊的額定跳閘溫度時通過中斷電流。最常見的方法是使用一個熱熔保險絲,、熱切斷(TCO)或者熱開關(guān);這些器件給設(shè)計工程師在直流和交流應(yīng)用中都提供了寬泛和特定的溫度激活特性,。它們的外觀和安裝包括螺栓型、夾子安裝座,、把引接線和引線型等格式,，這些形狀在設(shè)計和制造工藝引起復(fù)雜的情況，并需要小心處理程序,，以保證保護器件在組裝過程中不被損壞,。

　　因為越來越多的印刷電路板(PCB)只使用表面貼裝元器件 (SMD)，而使用一款通孔器件則意味著專門的安裝工序和更高的成本,。此外,，標準器件可能無法提供工業(yè)應(yīng)用所需的堅固性和可靠性;而額定能夠用于汽車和工業(yè)環(huán)境的器件經(jīng)過了完整的測試，以滿足嚴格的沖擊和振動規(guī)范要求,，并提供合適的直流額定值,。

　　一款新的表面貼裝元件，即可回流焊的熱保護(RTP)器件可有助于防止故障功率電子元件引起的熱損壞,。該器件有助于防止可由I2R發(fā)熱產(chǎn)生意料之外高溫的阻性短路所造成的損壞,，以及硬短路過流情況。該器件可以使用標準的無鉛回流焊工藝安裝,，并用于代替在汽車和工業(yè)電子設(shè)計中普遍使用的冗余各種powerFET,、繼電器及大規(guī)格熱沉。

　　powerFET的二次保護

　　盡管各種powerFET現(xiàn)在越來越耐用,，但是在超出其額定值后它們很容易非?？炀统霈F(xiàn)故障。如果超過一款的powerFET的最大工作電壓,，那么它就會被雪崩擊穿。如果瞬態(tài)電壓所包含的能量高于額定雪崩擊穿能量水平,，那么該器件將損壞;并形成破壞性熱事件,，最終可能導(dǎo)致器件冒煙、起火或者脫焊,。

　　與那些安裝在相對溫和應(yīng)用中的器件相比,，汽車和工業(yè)powerFET更容易出現(xiàn)疲損和故障。通過對比一段時間內(nèi)的powerFET故障率數(shù)據(jù),，我們發(fā)現(xiàn)用于苛刻環(huán)境中的器件的ppm故障率更高,。在實地使用五年后，這種差距可達10倍以上,。

　　盡管一個powerFET 可能通過了最初測試,，但是實踐證明在某些條件下,，該器件中的隨機薄弱環(huán)節(jié)可能導(dǎo)致其在現(xiàn)場出現(xiàn)故障。即使powerFET在規(guī)定的工作條件中運行情況下,，也報告過因電阻值變化而出現(xiàn)隨機,、不可預(yù)測的阻性短路。

　　阻性模式故障尤其值得關(guān)注,，這不僅僅是對于 powerFET 而言,，印制電路板也一樣。僅 僅10W 的功率就可能產(chǎn)生溫度在 180攝氏度以上的局部熱點,，遠遠高于135°C印制電路板的典型玻璃化轉(zhuǎn)變溫度,，它可造成電路板的環(huán)氧結(jié)構(gòu)損壞，并產(chǎn)生一次熱事件,。