中心議題：

• 防止熱失控引起的損壞的方法

解決方案：

• powerFET的二次保護
• 采用的SMD封裝RTP器件

我們家庭、辦公室和車輛中電力電子應用的持續增長

，推動著走向新材料和更高效率電源組件這一趨勢的發展。高功率、高gao溫wen的de應ying用yong帶dai來lai了le對dui電dian力li電dian子zi係xi統tong更geng大da的de需xu求qiu，從cong而er導dao致zhi了le器qi件jian因yin長chang期qi暴bao露lu在zai各ge種zhong惡e劣lie環huan境jing中zhong出chu現xian故gu障zhang而er引yin起qi潛qian在zai的de多duo種zhong嚴yan重zhong熱re問wen題ti的de可ke能neng各ge種zhong。因yin此ci，現xian在zai大da多duo數shu工gong業ye電dian子zi和he消xiao費fei電dian子zi設she備bei中zhong采cai用yong了le熱re保bao護hu器qi件jian，以yi提ti高gao可ke靠kao性xing和he安an全quan性xing。

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。這些發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現。

提高功率器件性能、使用更均勻散熱的設計技術、采(cai)用(yong)新(xin)的(de)散(san)熱(re)器(qi)材(cai)料(liao)是(shi)目(mu)前(qian)已(yi)經(jing)用(yong)於(yu)增(zeng)強(qiang)熱(re)管(guan)理(li)性(xing)能(neng)的(de)一(yi)些(xie)解(jie)決(jue)方(fang)案(an)。不(bu)過(guo)
，很(hen)多(duo)設(she)計(ji)工(gong)程(cheng)師(shi)目(mu)前(qian)依(yi)賴(lai)二(er)級(ji)保(bao)護(hu)來(lai)防(fang)止(zhi)因(yin)功(gong)率(lv)器(qi)件(jian)故(gu)障(zhang)或(huo)腐(fu)蝕(shi)導(dao)致(zhi)發(fa)熱(re)而(er)產(chan)生(sheng)的(de)熱(re)失(shi)控(kong)。

youyixiezhuanmenshejiyonglaizaizainanxingreshijianzhongbaohuyingyonghezuizhongyonghudechuangxinjishu，kezaiyigegonglvqijianbeijiaredaoqiteshudeedingtiaozhawendushitongguozhongduandianliu。zuichangjiandefangfashishiyongyigererongbaoxiansi、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
、bayinjiexianheyinxianxingdenggeshi

，zhexiexingzhuangzaishejihezhizaogongyiyinqifuzadeqingkuang，bingxuyaoxiaoxinchulichengxu
，yibaozhengbaohuqijianzaizuzhuangguochengzhongbubeisunhuai。

因為越來越多的印刷電路板(PCB)隻使用表麵貼裝元器件 (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應用所需的堅固性和可靠性；而額定能夠用於汽車和工業環境的器件經過了完整的測試
，以滿足嚴格的衝擊和振動規範要求，並提供合適的直流額定值。

一款新的表麵貼裝元件，即可回流焊的熱保護(RTP)器件可有助於防止故障功率電子元件引起的熱損壞。該器件有助於防止可由I2R發fa熱re產chan生sheng意yi料liao之zhi外wai高gao溫wen的de阻zu性xing短duan路lu所suo造zao成cheng的de損sun壞huai，以yi及ji硬ying短duan路lu過guo流liu情qing況kuang。該gai器qi件jian可ke以yi使shi用yong標biao準zhun的de無wu鉛qian回hui流liu焊han工gong藝yi安an裝zhuang
，並bing用yong於yu代dai替ti在zai汽qi車che和he工gong業ye電dian子zi設she計ji中zhong普pu遍bian使shi用yong的de冗rong餘yu各ge種zhongpowerFET、繼電器及大規格熱沉。

powerFET的二次保護

盡管各種powerFET現在越來越耐用，但是在超出其額定值後它們很容易非常快就出現故障。如果超過一款的powerFET的最大工作電壓，那麼它就會被雪崩擊穿。如果瞬態電壓所包含的能量高於額定雪崩擊穿能量水平，那麼該器件將損壞；並形成破壞性熱事件
，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powerFET更容易出現疲損和故障。通過對比一段時間內的powerFET故障率數據，我們發現用於苛刻環境中的器件的ppm故障率更高。在實地使用五年後，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節可能導致其在現場出現故障。即使powerFET在規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，這不僅僅是對於 powerFET 而言，印製電路板也一樣。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
，遠遠高於135°C印製電路板的典型玻璃化轉變溫度，它可造成電路板的環氧結構損壞，並產生一次熱事件。

圖1 說明了一個出現故障的powerFET可能並不會產生一個完全硬短路的過流情況
，而是產生阻性短路

，因此通過I2R發熱造成不安全的溫度。在這種情況下，所形成的電流可能並沒有高到使一個標準保險絲熔斷並阻止印製電路板上的熱失控。 [page]
當dang某mou個ge功gong率lv器qi件jian故gu障zhang或huo電dian路lu板ban缺que陷xian形xing成cheng不bu安an全quan的de過guo溫wen情qing況kuang時shi，一yi款kuan二er次ci保bao護hu器qi件jian將jiang可ke用yong於yu中zhong斷duan電dian流liu
，並bing防fang止zhi一yi次ci熱re失shi控kong情qing況kuang的de發fa生sheng。如ru圖tu2所示
，當RTP器件在FET附近的電源線上串聯時
，它會跟蹤FET溫度，並在緩慢的熱失控情況在電路板上形成非期待的熱情況之前斷開電路。


為了使其在實際應用中於 200 °C時斷開電路
，RTP器件使用了一種一次性電子激活程序以使其具有熱敏特征。在激活前，RTP 器件能進行三次無鉛焊料回流焊而不會斷開電路。進行電子激活的時機由用戶決定，可在係統上電或係統測試時自動進行。

RTP器件的 200°C開路溫度
，可有助於防止假激活
，並提高係統可靠性
，因為200°C是一個高於大部分電子器件正常工作溫度範圍的值，同時卻又低於常見無鉛焊料的熔點。

總結

RTP器(qi)件(jian)可(ke)以(yi)幫(bang)助(zhu)設(she)計(ji)工(gong)程(cheng)師(shi)減(jian)少(shao)元(yuan)器(qi)件(jian)的(de)數(shu)量(liang)，提(ti)供(gong)一(yi)種(zhong)安(an)全(quan)和(he)可(ke)靠(kao)的(de)產(chan)品(pin)

，符(fu)合(he)監(jian)管(guan)機(ji)構(gou)的(de)要(yao)求(qiu)，並(bing)降(jiang)低(di)保(bao)修(xiu)和(he)維(wei)修(xiu)的(de)成(cheng)本(ben)。該(gai)器(qi)件(jian)采(cai)用(yong)的(de)SMD封裝可以使其能快速容易地進行安裝
，適用於業界標準的“拾-放”和無鉛回流焊設備。正如任何一種電路保護解決方案一樣，一種解決方案的有效性還將依靠於其獨有的布局
、板型、具體元器件和獨特的設計考量。