我們家庭、辦公室和車輛中電力電子應用的持續(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、高溫的應用帶來了對電力電子系統(tǒng)更大的需求，從而導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。

　　在進行熱管理設計時，由電阻和電容負荷、電力電容器、電流驅動器、開關、繼電器和MOSFET所產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電源(SMPS)、、高壓電源和開關應用中發(fā)現(xiàn)。

　　提高功率器件性能、使用更均勻散熱的設計技術、采用新的散熱器材料是目前已經用于增強熱管理性能的一些解決方案。不過，很多設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致發(fā)熱而產生的熱失控。

　　有一些專門設計用來在災難性熱事件中保護應用和最終用戶的創(chuàng)新技術，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;這些器件給設計工程師在直流和交流應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，這些形狀在設計和制造工藝引起復雜的情況，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常快就出現(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，最終可能導致器件冒煙、起火或者脫焊。

　　與那些安裝在相對溫和應用中的器件相比，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、不可預測的阻性短路。

　　阻性模式故障尤其值得關注，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變溫度，它可造成電路板的環(huán)氧結構損壞，并產生一次熱事件。