MDD橋堆開路失效或單向導通的原因與解決方案

MDD辰達半導體 橋堆（Bridge Rectifier）是電源電路中最基礎也是最關鍵的整流器件，它負責將交流電（AC）轉換為直流電（DC），為后級電路提供穩定的電源。然而在長期的客戶應用中，FAE 常常接到反饋：電源輸出異常、波形畸變或設備無法啟動。經排查后發現，根本原因多是橋堆出現了開路失效或單向導通的問題。這類故障雖然常見，但診斷難度較大，若處理不當可能導致整機電源系統反復損壞。

一、故障現象

當橋堆發生開路或單向導通時，系統通常會出現以下幾種表現：

輸出電壓明顯偏低或不穩定，部分波形缺失；

電源模塊周期性重啟，無法正常維持工作；

電路中有交流紋波滲入直流端，導致噪聲增大；

保險絲未斷，但設備不啟動；

用示波器觀察整流輸出，波形出現半波缺口或畸變。

這些癥狀通常意味著橋堆內部至少有一個二極管失效，無法正常導通或阻斷。

二、主要失效原因分析

1. 器件開路（常見失效模式）

橋堆內部由四個二極管組成，若其中任意一只二極管出現開路（焊點脫落、芯片斷裂或鍵合線燒斷），則在交流周期的一半期間，電流路徑被中斷。結果是：輸出端只在半波導通，表現為電壓下降、波形缺口及紋波增大。

常見誘因：

過載電流或浪涌沖擊導致芯片燒蝕；

熱循環導致內部焊點疲勞；

長期高溫工作引起封裝老化、內部引線斷裂。

2. 單向導通（內部短路或漏電）

當橋堆內部二極管部分短路或出現嚴重漏電時，交流輸入的一個方向電流會被強制導通，另一方向被鉗制，導致輸出端電壓被“拉偏”，波形呈現單邊導通特征。

典型特征：

輸出電壓降低但不會為零；

輸入端出現非對稱電流波形；

電源可能伴隨異響或過熱。

原因可能包括：

反向耐壓不足被擊穿；

PCB 上污染或焊渣造成漏電；

過熱或浪涌擊穿內部 PN 結。

3. 外部焊接或接觸問題

某些情況下橋堆本身并未損壞，而是引腳虛焊、焊盤氧化或接插件接觸不良，使得電路等效為“間歇性開路”。此類故障在振動或溫升條件下更容易復現。

三、FAE 現場排查方法

靜態檢測（萬用表法）

使用萬用表二極管檔依次測量四個導通路徑的正反向電阻。正常時應有兩條路徑導通、兩條反向截止。若出現“全斷”“全通”或反向漏電，則可確認故障點。

動態檢測（示波器法）

通電后觀察整流輸出波形。若波形缺少半波或出現明顯偏斜，即可判斷為開路或單向導通。

熱像檢測

對橋堆上電運行后使用紅外熱像儀檢查溫升分布。若某一角溫度異常高或明顯低于其他角，說明該臂導通異常。

四、解決方案與預防措施

提高器件裕量

橋堆額定電流 ≥ 實際負載電流 × 1.5；

反向耐壓 ≥ 輸入電壓峰值 × 2。

過低的額定參數是橋堆早期失效的主因之一。

加裝浪涌與溫度防護

在交流輸入端并聯 NTC 熱敏電阻 限制浪涌；

加入 MOV 壓敏電阻 抑制雷擊尖峰；

對高功率應用，橋堆應加裝 散熱片或導熱硅脂。

優化焊接與布局

橋堆靠近輸入端布置，縮短回路；

確保焊盤清潔、錫量充足，避免虛焊；

避免銅箔過細導致局部發熱集中。

定期維護與篩選

在老化測試中引入通斷循環和溫升應力；

對大批量產品進行漏電篩選，剔除潛在失效件。

橋堆開路失效或單向導通問題，本質上是二極管內部結構、工藝及熱電應力的綜合結果。FAE 在處理此類問題時，應結合器件檢測、波形分析與熱分布觀測，找出根因，從選型、散熱、防護和焊接四方面優化設計。

只有在設計初期充分考慮裕量與防護，才能讓橋堆在長期運行中保持穩定導通，確保整流輸出電壓可靠純凈，為整個電源系統的穩定運行打下堅實基礎。