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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?

MDD辰達(dá)半導(dǎo)體 ? 2025-03-17 11:45 ? 次閱讀
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電力電子電路設(shè)計,有時單個整流二極管電流承載能力或耐壓能力無法滿足應(yīng)用需求,此時可以通過并聯(lián)或串聯(lián)方式來增強(qiáng)電流或耐壓能力。然而,并聯(lián)時需要解決均流問題,串聯(lián)時要保證均壓,否則會導(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)單個整流二極管的額定電流不足時,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,即使是同型號的二極管,它們的V_F可能存在0.1V甚至更大的偏差,這會導(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(在每個二極管串聯(lián)一個小電阻,通常為0.1Ω~0.5Ω),使電流更加均勻。
3??使用主動均流方案,如并聯(lián)MOSFET進(jìn)行動態(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)單個整流二極管的耐壓能力不足時,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,電壓可能不會均勻分布在每個二極管上,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)而損壞整個電路。
?解決方案:1??選用相同型號、相近參數(shù)的二極管,確保擊穿電壓(V_R)一致。
2??在每個二極管并聯(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50A整流電路,但單個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!

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