在功率電子設(shè)計中，快恢復(fù)二極管憑借其優(yōu)異的反向恢復(fù)特性，廣泛應(yīng)用于高頻整流、電機驅(qū)動、電動車控制器、開關(guān)電源等場景。在大功率、高電壓或高電流的應(yīng)用中，單顆快恢復(fù)二極管可能無法滿足工作需求，因此工程師常采用串聯(lián)或并聯(lián)方式進(jìn)行擴展。然而，串并聯(lián)設(shè)計并非簡單的堆疊組合，實際應(yīng)用中需面臨諸如均壓、均流、熱分布等挑戰(zhàn)。本文將結(jié)合工程案例，探討快恢復(fù)二極管串并聯(lián)的設(shè)計要點與實戰(zhàn)應(yīng)對策略。

一、串聯(lián)設(shè)計：關(guān)鍵在于均壓與動態(tài)響應(yīng)

案例背景：

某工業(yè)變頻器直流母線電壓高達(dá)1200V，單顆快恢復(fù)二極管耐壓僅600V，因此選用兩顆600V FRD串聯(lián)以滿足設(shè)計需求。

問題出現(xiàn)：

在實際測試中，發(fā)現(xiàn)串聯(lián)的二極管中一顆經(jīng)常先行擊穿，而另一顆完好無損，導(dǎo)致系統(tǒng)失效。

分析與解決：

這是典型的“電壓不均分”問題。由于器件本身的反向恢復(fù)特性、漏電流、結(jié)電容存在差異，加之電路中沒有良好的均壓電路，導(dǎo)致反向耐壓動態(tài)分布不均。

工程改進(jìn)：

在每顆快恢復(fù)二極管兩端并聯(lián)高阻電阻（如1MΩ），用于靜態(tài)均壓；

并聯(lián)小電容（如10nF～100nF）用于動態(tài)均壓，抑制浪涌分壓；

優(yōu)選參數(shù)一致性更高的批次產(chǎn)品，并進(jìn)行配對篩選；

若長期工作在高壓環(huán)境，優(yōu)先考慮使用單顆高耐壓FRD替代。

二、并聯(lián)設(shè)計：均流與熱失衡是核心難題

案例背景：

一款電動摩托車充電器輸出端需要30A整流電流，但單顆FRD最大連續(xù)電流僅15A，設(shè)計中使用兩顆15A的快恢復(fù)二極管并聯(lián)以提升總電流承載能力。

問題出現(xiàn)：

測試過程中，發(fā)現(xiàn)其中一顆二極管持續(xù)溫升較高，最終因過熱而損壞，而另一顆溫度正常。

分析與解決：

并聯(lián)器件存在導(dǎo)通電壓（VF）和結(jié)溫差異，在沒有外部均流控制措施時，電流會集中流過VF更低的器件，形成熱失衡，引發(fā)“熱失控”。

工程改進(jìn)：

嚴(yán)格篩選VF特性一致的FRD進(jìn)行配對；

優(yōu)化散熱設(shè)計，使兩個器件熱環(huán)境盡量一致；

考慮外加限流電阻（如毫歐級）改善電流分配；

在電路板布線時保持并聯(lián)器件到負(fù)載的路徑等長等寬，降低寄生電感與電阻的不一致性；

更優(yōu)的方案是直接選用額定電流更高的單顆二極管或使用集成整流模塊。

快恢復(fù)二極管的串聯(lián)與并聯(lián)設(shè)計在工程實踐中是常見的電路擴展方案，但若處理不當(dāng)，易造成性能失衡、失效甚至損毀。通過合理配置均壓/均流電路、優(yōu)化熱設(shè)計并精確匹配器件參數(shù)，可以有效提升整機可靠性。未來，隨著高性能整流模塊與集成封裝的發(fā)展，工程師將有更多選擇來替代傳統(tǒng)串并聯(lián)方式，從而簡化設(shè)計，提高效率與安全性。