MDD整流二極管的并聯(lián)與串聯(lián)應(yīng)用：如何均流與提高耐壓能力？

電力電子電路設(shè)計(jì)，有時(shí)單個(gè)整流二極管的電流承載能力或耐壓能力無法滿足應(yīng)用需求，此時(shí)可以通過并聯(lián)或串聯(lián)方式來增強(qiáng)電流或耐壓能力。然而，并聯(lián)時(shí)需要解決均流問題，串聯(lián)時(shí)要保證均壓，否則會(huì)導(dǎo)致器件提前失效。MDD在本文將探討整流二極管并聯(lián)和串聯(lián)的應(yīng)用場景、挑戰(zhàn)及優(yōu)化方法，幫助工程師設(shè)計(jì)更可靠的整流電路。
1.整流二極管的并聯(lián)應(yīng)用：提升電流能力
（1）并聯(lián)的目的
當(dāng)單個(gè)整流二極管的額定電流不足時(shí)，可以通過多顆二極管并聯(lián)來分擔(dān)電流，從而提高整體承載能力。例如，一顆10A的二極管可能無法滿足20A負(fù)載需求，此時(shí)可以使用兩顆10A二極管并聯(lián)來提供20A的能力。
（2）均流問題與解決方案
由于二極管的正向?qū)▔航担╒_F）存在離散性，即使是同型號(hào)的二極管，它們的V_F可能存在0.1V甚至更大的偏差，這會(huì)導(dǎo)致電流分配不均，部分二極管承擔(dān)更多電流，可能因過熱失效，從而影響整個(gè)電路的穩(wěn)定性。
?解決方案：1??選用同批次、特性接近的二極管，減少參數(shù)偏差。
2??增加均流電阻（在每個(gè)二極管串聯(lián)一個(gè)小電阻，通常為0.1Ω～0.5Ω），使電流更加均勻。
3??使用主動(dòng)均流方案，如并聯(lián)MOSFET進(jìn)行動(dòng)態(tài)電流分配，但此方法成本較高。
4??使用肖特基二極管（Schottky Diode）：由于其正向壓降（V_F）較低，器件間參數(shù)一致性較好，均流效果較普通PN結(jié)整流二極管更優(yōu)。
（3）適用場景
?大電流整流電路（如高功率電源）
?逆變器、充電樁等需要高電流承載能力的設(shè)備
2.整流二極管的串聯(lián)應(yīng)用：提升耐壓能力
（1）串聯(lián)的目的
當(dāng)單個(gè)整流二極管的耐壓能力不足時(shí)，可以通過多顆二極管串聯(lián)來提高整體耐壓能力。例如：
需要1000V耐壓，但單個(gè)二極管耐壓只有500V，則可以兩顆500V的二極管串聯(lián)來達(dá)到1000V。
（2）均壓問題與解決方案
由于二極管的反向擊穿電壓（V_R）存在離散性，電壓可能不會(huì)均勻分布在每個(gè)二極管上，這可能導(dǎo)致某些二極管承受過高電壓，提前進(jìn)入雪崩擊穿狀態(tài)，進(jìn)而損壞整個(gè)電路。
?解決方案：1??選用相同型號(hào)、相近參數(shù)的二極管，確保擊穿電壓（V_R）一致。
2??在每個(gè)二極管并聯(lián)均壓電阻（通常為100kΩ～1MΩ），使電壓均勻分配。
3??在每個(gè)二極管并聯(lián)電容（通常10nF～100nF），提升高頻響應(yīng)的均壓效果。
（3）適用場景
?高壓整流電路（如高壓電源、微波爐等）
?逆變器、功率變換器中涉及高壓整流的場景
3.并聯(lián)與串聯(lián)應(yīng)用示例
（1）大電流應(yīng)用（如50A整流）
假設(shè)需要一個(gè)50A整流電路，但單個(gè)20A的整流二極管（如MUR2020）不能滿足需求，可以使用3顆MUR2020并聯(lián)：
采用0.1Ω均流電阻，確保每顆二極管均分約16.7A，防止某顆二極管因過流失效。
（2）高壓應(yīng)用（如2000V整流）
假設(shè)需要一個(gè)2000V耐壓的整流電路，但單顆1000V二極管（如1N5408）不夠，則可采用2顆1N5408串聯(lián)：
并聯(lián)470kΩ均壓電阻，確保每顆二極管承受均等電壓（1000V）。
綜上，
整流二極管的并聯(lián)可以提高電流承載能力，但需要均流措施；串聯(lián)可以提升耐壓能力，但必須解決均壓問題。正確設(shè)計(jì)均流電阻或均壓電阻，并結(jié)合合理的器件選擇，可以顯著提高電路的可靠性，延長器件壽命。
你是否在設(shè)計(jì)中遇到整流二極管均流或均壓的問題？歡迎交流你的解決方案！