并聯(lián)與串聯(lián)設(shè)計(jì)中的MDD快恢復(fù)整流器：均流與耐壓怎么搞？

MDD快恢復(fù)整流器因其極短的反向恢復(fù)時(shí)間和較小的反向恢復(fù)電流，被廣泛應(yīng)用于PFC電路、開關(guān)電源、逆變器和新能源汽車電控系統(tǒng)中。在某些特殊應(yīng)用場景中，為了滿足更高的電流輸出能力或更高的耐壓要求，工程師會考慮將快恢復(fù)整流器進(jìn)行并聯(lián)或串聯(lián)設(shè)計(jì)。但看似簡單的“疊加”，實(shí)際涉及一系列電氣與熱學(xué)挑戰(zhàn)，尤其是均流與均壓控制問題。本文將深入剖析快恢復(fù)整流器在并聯(lián)與串聯(lián)應(yīng)用中的關(guān)鍵設(shè)計(jì)技巧與注意事項(xiàng)。

一、為什么要并聯(lián)或串聯(lián)快恢復(fù)整流器？

并聯(lián)設(shè)計(jì)的目的

當(dāng)單顆快恢復(fù)整流器的額定電流不足以支撐負(fù)載需求時(shí)，工程師可能通過兩顆或多顆整流器并聯(lián)，以提升總輸出電流能力。這在大功率SMPS、逆變焊機(jī)、電動(dòng)車充電系統(tǒng)中較為常見。

串聯(lián)設(shè)計(jì)的目的

某些高壓電路如工業(yè)電源、等離子設(shè)備或光伏升壓模塊，其工作電壓超過單顆整流器的耐壓范圍（例如1200V以上）。此時(shí)，使用多顆快恢復(fù)整流器串聯(lián)，以提高整體耐壓能力，是合理的工程手段。

二、并聯(lián)設(shè)計(jì)中的“均流”難題

1.為什么會不均流？

盡管理想狀態(tài)下電流應(yīng)平均分配，但由于實(shí)際器件在正向壓降（VF）、導(dǎo)通內(nèi)阻、熱阻等方面存在差異，導(dǎo)致不同器件承受的電流不同，進(jìn)而可能造成某一顆器件過載燒毀。

2.解決方法：

選用匹配的器件：來自同一批次、型號一致、特性接近的快恢復(fù)整流器優(yōu)先配對。

使用小阻值均流電阻（熱敏電阻）：在每顆整流器串入一個(gè)小阻值（如0.1Ω）的均流電阻，有助于平衡各通道電流。

優(yōu)化PCB布局：保持各器件連接線長、電感、電容路徑一致，降低阻抗差異。

溫度匹配設(shè)計(jì)：合理排布散熱器或布局，避免某顆器件局部溫升導(dǎo)致VF下降而電流偏流。

三、串聯(lián)設(shè)計(jì)中的“均壓”挑戰(zhàn)

1.什么導(dǎo)致電壓分布不均？

在高壓關(guān)斷狀態(tài)下，串聯(lián)的快恢復(fù)管應(yīng)各分擔(dān)一部分反向電壓。但由于器件間反向漏電流（IR）的不一致，某些器件可能承擔(dān)過高電壓，最終發(fā)生反向擊穿。

2.解決方法：

加裝均壓電阻：在每顆快恢復(fù)管兩端并聯(lián)一個(gè)高阻值電阻（如100kΩ~1MΩ），利用歐姆分壓實(shí)現(xiàn)電壓均衡。

加裝均壓電容或RC吸收：在高頻系統(tǒng)中，漏感與dv/dt效應(yīng)明顯，推薦并聯(lián)RC網(wǎng)絡(luò)（例如10nF+100kΩ），提高動(dòng)態(tài)均壓效果。

采用一致性良好的產(chǎn)品：選用反向電流與反向恢復(fù)特性穩(wěn)定一致的器件，減少靜態(tài)電壓偏差。

四、封裝與散熱配合要點(diǎn)

在串/并聯(lián)設(shè)計(jì)中，散熱一致性直接影響器件性能的匹配。建議：

使用熱阻相近的封裝類型（如均選用TO-220或TO-247）；

共享同一散熱器或采用等熱阻隔熱墊；

在并聯(lián)應(yīng)用中建議使用同一個(gè)熱電位區(qū)間，降低熱漂移引起的不均衡。

五、典型應(yīng)用案例解析

某300W反激電源并聯(lián)FRD應(yīng)用：兩顆3A/600V的FRD并聯(lián)，PCB設(shè)計(jì)上加裝0.22Ω均流電阻，實(shí)測電流差值控制在5%以內(nèi)。

某激光電源串聯(lián)FRD設(shè)計(jì)：采用三顆1200V快恢復(fù)管串聯(lián)，在每顆器件兩端加裝680kΩ均壓電阻，成功實(shí)現(xiàn)3kV耐壓運(yùn)行，穩(wěn)定性通過高溫老化驗(yàn)證。

SO...MDD快恢復(fù)整流器的串聯(lián)與并聯(lián)設(shè)計(jì)并非“簡單拼接”，而是對器件參數(shù)一致性、電路匹配性、熱設(shè)計(jì)能力的綜合考驗(yàn)。

并聯(lián)需關(guān)注均流策略，防止某通道過載失效；

串聯(lián)則需解決均壓難題，避免器件電壓分擔(dān)不均而擊穿；

無論哪種方式，合理選型、參數(shù)匹配與熱管理缺一不可。

作為FAE，我們建議：如需提高系統(tǒng)功率能力，優(yōu)先考慮使用額定更高的單顆快恢復(fù)管，必要時(shí)再選擇串/并聯(lián)設(shè)計(jì)，并通過仿真與實(shí)測優(yōu)化結(jié)構(gòu)，確保系統(tǒng)長期穩(wěn)定運(yùn)行。