在進行熱管理設計時，由電阻、電感負載、功率電容、電流驅動器、開關、繼電器和場效電晶體(FET)所產生的熱量，為工程師帶來重大的挑戰。這些發熱元件常常可在諸如機車牽引電動機和混合動力車的交換式電源(SMPS)、高壓電源和開關應用中發現。
提高功率元件性能、使用更均勻散熱的設計技術、採用新的散熱片材料等趨勢皆是目前已經用於提高熱管理效能的一些解決方案。不過，很多設計工程師目前則依賴二級保護來防止因功率元件故障或腐蝕所導致發熱而產生的熱失控。
RTP元件可保護功率電子熱損壞
有一些創新的技術，可用來針對災難性的熱事件保護應用裝置和用戶，其可在一個功率元件被加熱至其特殊的額定跳閘溫度時中斷電流。其中，最常見的方法是使用一個熱熔保險絲、熱切斷(Thermal Cut Off, TCO)或者熱開關；這些元件為設計工程師在直流和交流應用中，提供廣泛和特定的溫度啟動特性。其外觀和安裝包括螺栓型、夾子安裝座、及引線型等格式，這些形狀對於設計和製造工藝造成複雜性，同時須要小心地處理製造程序，以保證保護元件在組裝過程中不被損壞。
由於越來越多印刷電路板(PCB)只使用表面黏著元件(SMD)，使用通孔元件則意味著專門的安裝程序和更高的成本。此外，標準元件可能無法提供工業應用所需的堅固性和可靠性；而經認證能夠用於汽車和工業環境的元件則是經過完整的測試，可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。
目前有一款新的表面黏著元件，亦即可回流焊的熱保護(RTP)元件，可助於防止故障功率電子元件引起的熱損壞。該元件可協助防止因I2R發熱特性產生的高溫阻性短路造成的損壞，以及硬短路過流情況。該元件可使用標準的無鉛回流焊製程安裝，並可代替在汽車和工業電子設計中普遍使用的各種冗餘功率場效電晶體、繼電器及大量的熱量感應器。
中斷電流防止熱失控發生
儘管各種功率場效電晶體現在越來越耐用，但是在超出其額定值後，也是很容易便出現故障。如果超過一款功率場效電晶體的最大工作電壓，那麼就會被雪崩電流(Avalanche Current)擊穿。瞬態電壓所包含的能量若高於額定雪崩擊穿能量水準，該元件則將損壞，並形成破壞性熱事件，最終可能導致元件冒煙、起火或者脫焊。
與那些安裝在相對溫和應用中的元件相比，汽車和工業功率場效電晶體更容易出現損壞和故障。透過對比一段時間內的功率場效電晶體故障率資料，可發現用於苛刻環境中的元件的百萬分率故障率更高。
儘管一個功率場效電晶體可能通過最初的產品測試，但是實際使用上，在某些條件下，該元件中的隨機薄弱環節可能導致其在使用中出現故障。即使功率場效電晶體在規定工作條件中運行的情況下，也發現過因電阻值變化而出現隨機、不可預測的阻性短路。
有鑑於此，阻性模式故障尤其值得關注，不僅功率場效電晶體如此，印刷電路板也一樣。僅僅10瓦(W)的功率就可能產生溫度在180℃以上的局部熱點，遠遠高於135℃印刷電路板的典型玻璃化轉變溫度，其可造成電路板的環氧結構損壞，並產生一次熱事件。圖1顯示一個出現故障的功率場效電晶體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，因此透過I2R發熱造成不安全的溫度。在此情況下，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刷電路板上的熱失控。
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| 圖1 阻性模式下的功率場效電晶體故障，可能形成不安全的溫度情況。 |
當某個功率元件故障或電路板缺陷形成不安全的過溫情況時，一款二級保護(Secondary Protection)元件將可用於中斷電流，並防止一次熱失控情況的發生。如圖2所示，當RTP元件在場效電晶體附近的電源線上串聯時，其會追蹤場效電晶體溫度，並在熱失控情況發生前斷開電路。
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| 圖2 在一次慢性熱失控情況下，RTP元件會跟蹤功率場效電晶體溫度，直到它在200℃時斷開電路。 |
為使其在實際應用中於200℃時斷開電路，RTP元件使用一種一次性電子啟動程式以使其具有熱敏特徵。在啟動前，RTP元件能進行三次無鉛焊料回流焊而不會斷開電路。進行電子啟動的時機由用戶決定，可在系統上電或系統測試時自動進行。RTP元件的200℃開路溫度，可有助於防止假啟動，並提高系統可靠性，因為200℃是一個高於大部分電子元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。
RTP元件可協助設計工程師減少元件數，並提供一種安全和可靠的產品，符合監管機構的要求，同時降低保固和維修成本。該元件採用的SMD封裝可使其能快速容易進行安裝，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般，一種解決方案的有效性還將依靠於其獨有的布局、板型、具體元件和獨特的設計考量。
