超快恢復(fù)二極管器件串并聯(lián)導(dǎo)致均壓均流問(wèn)題分析

在電源系統(tǒng)、變頻器及高頻功率變換設(shè)備中，MDD辰達(dá)半導(dǎo)體的超快恢復(fù)二極管憑借其反向恢復(fù)時(shí)間短、開(kāi)關(guān)損耗低的特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于高頻整流和續(xù)流電路。但在某些大功率應(yīng)用中，為了滿(mǎn)足更高的電壓或電流需求，工程師往往采用器件串聯(lián)或并聯(lián)的方式。然而，若忽視器件之間的特性差異及配套設(shè)計(jì)，容易引發(fā)均壓均流問(wèn)題，最終造成電路效率降低甚至器件失效。

一、串聯(lián)應(yīng)用中的均壓挑戰(zhàn)
當(dāng)需要承受更高的反向電壓時(shí)，工程師會(huì)將多個(gè)快恢復(fù)二極管進(jìn)行串聯(lián)。理論上，串聯(lián)后的耐壓能力為單顆器件的數(shù)倍，但實(shí)際上由于器件正反向特性、結(jié)電容、漏電流等參數(shù)存在差異，電壓無(wú)法均勻分布。
在反向狀態(tài)下，某一顆器件漏電流較小或反向恢復(fù)時(shí)間更長(zhǎng)時(shí)，它將承擔(dān)更高的電壓壓力，導(dǎo)致局部器件過(guò)壓而擊穿。為了解決這個(gè)問(wèn)題，常見(jiàn)做法是在每個(gè)二極管兩端并聯(lián)電阻（靜態(tài)均壓）和電容（動(dòng)態(tài)均壓），以平衡靜態(tài)漏電流和動(dòng)態(tài)電壓變化。合適選型的RC吸收網(wǎng)絡(luò)，是實(shí)現(xiàn)電壓均衡的關(guān)鍵。
設(shè)計(jì)建議：
靜態(tài)均壓電阻選取應(yīng)以漏電流平衡為標(biāo)準(zhǔn)；
動(dòng)態(tài)均壓電容需考慮二極管的恢復(fù)時(shí)間，避免形成串聯(lián)諧振；
串聯(lián)器件盡可能選用同批次、參數(shù)接近的型號(hào)；
建議使用封裝集成多管并串結(jié)構(gòu)，避免手動(dòng)搭配誤差。

二、并聯(lián)應(yīng)用中的均流難點(diǎn)
在要求更大正向?qū)娏骰蚪档蛦晤w二極管功耗時(shí)，工程師會(huì)采用快恢復(fù)二極管并聯(lián)方案。然而由于導(dǎo)通電阻、電感、封裝熱阻等因素不一致，各支路承載電流不均，容易導(dǎo)致某顆器件過(guò)熱或失效。
一方面，導(dǎo)通電壓（VF）差異會(huì)直接影響電流分配，VF低的器件會(huì)先導(dǎo)通并承載更多電流；另一方面，封裝的熱阻差異亦會(huì)造成溫升不一致，進(jìn)而影響VF，形成熱失控正反饋。尤其在沒(méi)有良好散熱設(shè)計(jì)的條件下，均流失衡的問(wèn)題更為嚴(yán)重。
解決方案：
選型時(shí)需嚴(yán)格篩選VF、電流參數(shù)匹配的器件；
并聯(lián)支路中加入小數(shù)值均流電阻（如10~100mΩ）；
強(qiáng)制風(fēng)冷或散熱片均衡熱環(huán)境，防止熱失控；
優(yōu)先采用集成并聯(lián)結(jié)構(gòu)模塊，避免人為搭配誤差。

三、工程案例分析
在某工業(yè)電源項(xiàng)目中，客戶(hù)選用了兩顆15A/600V的UFRD并聯(lián)，以滿(mǎn)足30A續(xù)流需求。初期測(cè)試運(yùn)行正常，但在持續(xù)滿(mǎn)載運(yùn)行4小時(shí)后發(fā)現(xiàn)一顆器件出現(xiàn)擊穿。通過(guò)熱像和電參數(shù)分析，發(fā)現(xiàn)其中一顆器件VF略低，承載電流偏大，在無(wú)風(fēng)冷條件下溫升迅速超過(guò)額定值，導(dǎo)致熱失效。
改進(jìn)方案采用如下措施：1）更換為同型號(hào)、同批次器件，2）在兩支路串接47mΩ均流電阻，3）加裝鋁基散熱片并配合風(fēng)冷，問(wèn)題最終得以解決。

MDD辰達(dá)半導(dǎo)體的超快恢復(fù)二極管在串并聯(lián)設(shè)計(jì)中，均壓均流問(wèn)題不可忽視。無(wú)論是從器件選型、外圍電路設(shè)計(jì)，還是散熱結(jié)構(gòu)規(guī)劃，都需要全局考慮、合理設(shè)計(jì)。作為FAE，在項(xiàng)目初期應(yīng)積極介入客戶(hù)應(yīng)用評(píng)估，提出可行的器件組合建議及保護(hù)策略，避免不必要的失效與返修成本。