溫度控制是MOSFET 或IGBT 功率模塊有效工作的關鍵因素之一。儘管某些MOSFET 配有內部溫度傳感器(體二極管)，但其他方法也可以用來監控溫度。半導體矽PTC 熱敏電阻可以很好進行電流控制，或鉑基或鈮基(RTD)電阻溫度檢測器可以用較低阻值，達到更高的檢測線性度。無論傳感器採用表面貼裝器件、引線鍵合裸片還是燒結裸片，NTC 熱敏電阻仍是靈敏度優異，用途廣泛的溫度傳感器。只要設計得當，可確保模塊正確降額，並最終在過熱或外部溫度過高的情況下關斷模塊。
本文以鍵合NTC 裸片為重點，採用模擬電路仿真的方法說明功率模塊降額和關斷基本原理。為什麼用模擬方式? 模擬是簡化並以可視方式說明不同現象的理想方法，也適用於開發直觀的應用。最後一個原因則是：我們僅用免費軟件(LTspice) 開發仿真，而其他設計工具則用於更加複雜的設計。
現在，我們來看圖1所示LTspice 設計，這是一個簡單的升壓轉換器設計。不過，由於LTspice 的多功能性，IGBT 和二極管模型被熱模型取代，熱通量用輸出腳明確表示，可將其連接到熱電路(如散熱器)。我們使用簡單的RC 電路(實際情況下，設計人員需要仔細將Z th 模型定義為Cauer 或Foster 模型)
轉換器工作期間，熱通量形成熱點(本例中，節點 T syst 產生電壓，需要控制溫度)。這個溫度輸入NTC 模型(Vishay 引線鍵合裸片NTCC200E4203_T)。NTC 信號通過惠斯通電橋與閾值對比、放大，與鋸齒形信號( V saw ) 進行比較。最終輸出 V sw 是加在IGBT 柵極的脈衝信號。R lim 阻值定義溫度閾值以下，我們在IGBT 柵極加100 % 滿佔空比脈衝。過熱時—IGBT 和二極管產生熱量—加上環境溫度(熱電路節點T amb 電壓)，佔空比減小，降壓轉換器輸出/輸入比( V out / V cc ) 下降。於是，熱量減小，溫度開始恢復穩定。高於一定溫度極限時，這個比值必須減小到1。
為在合理時間內完成仿真，必須降低散熱器熱量。熱量增加可能需要幾分鐘甚至幾小時，我們希望很短時間內看到效果。
以下是仿真結果：每個圖中顯示的結果含或不含溫度降額(為取消溫度控制，R lim 取值非常低)。
如圖2所示，升壓轉換器在最初20ms 內通常出現振盪，未優化的表現。溫度 T syst (圖4 ) 開始升高，然後環境溫度升高，當 T syst 達到90°C 時，V out / V cc 開始降額。環境溫度每升高一點，佔空比下降一點，直到升壓轉換器完全失效。110°C 時，降額達到最大值。
沒有溫度保護，T syst 可達到160°C 至170°C (圖4 )。在實際功率模塊中，裸片峰值溫度可達到200°C或更高。
電壓 V sense、V ntc 和 V lim 如圖3所示。圖5-圖6顯示不同時間佔空比變化。
當然，所有閾值都是可調的，並且可以相應調整開關閾值。 
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