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

電力電子電路設計，有時(shí)單個(gè)整流二極管的電流承載能力或耐壓能力無(wú)法滿(mǎn)足應用需求，此時(shí)可以通過(guò)并聯(lián)或串聯(lián)方式來(lái)增強電流或耐壓能力。然而，并聯(lián)時(shí)需要解決均流問(wèn)題，串聯(lián)時(shí)要保證均壓，否則會(huì )導致器件提前失效。MDD在本文將探討整流二極管并聯(lián)和串聯(lián)的應用場(chǎng)景、挑戰及優(yōu)化方法，幫助工程師設計更可靠的整流電路。

1.整流二極管的并聯(lián)應用：提升電流能力

（1）并聯(lián)的目的

當單個(gè)整流二極管的額定電流不足時(shí)，可以通過(guò)多顆二極管并聯(lián)來(lái)分擔電流，從而提高整體承載能力。例如，一顆10A的二極管可能無(wú)法滿(mǎn)足20A負載需求，此時(shí)可以使用兩顆10A二極管并聯(lián)來(lái)提供20A的能力。

（2）均流問(wèn)題與解決方案

由于二極管的正向導通壓降（V_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(huì )導致電流分配不均，部分二極管承擔更多電流，可能因過(guò)熱失效，從而影響整個(gè)電路的穩定性。

?解決方案：1??選用同批次、特性接近的二極管，減少參數偏差。

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，器件間參數一致性較好，均流效果較普通PN結整流二極管更優(yōu)。

（3）適用場(chǎng)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備

2.整流二極管的串聯(lián)應用：提升耐壓能力

（1）串聯(lián)的目的

當單個(gè)整流二極管的耐壓能力不足時(shí)，可以通過(guò)多顆二極管串聯(lián)來(lái)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?xún)深w500V的二極管串聯(lián)來(lái)達到1000V。

（2）均壓?jiǎn)?wèn)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，這可能導致某些二極管承受過(guò)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、相近參數的二極管，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），提升高頻響應的均壓效果。

（3）適用場(chǎng)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(chǎng)景

3.并聯(lián)與串聯(lián)應用示例

（1）大電流應用（如50A整流）

假設需要一個(gè)50A整流電路，但單個(gè)20A的整流二極管（如MUR2020）不能滿(mǎn)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(guò)流失效。

（2）高壓應用（如2000V整流）

假設需要一個(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?jiǎn)?wèn)題。正確設計均流電阻或均壓電阻，并結合合理的器件選擇，可以顯著(zhù)提高電路的可靠性，延長(cháng)器件壽命。

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