并联与串联设计中的MDD快恢复整流器：均流与耐压怎么搞？

MDD快恢复整流器因其极短的反向恢复时间和较小的反向恢复电流，被广泛应用于PFC电路、开关电源、逆变器和新能源汽车电控系统中。在某些特殊应用场景中，为了满足更高的电流输出能力或更高的耐压要求，工程师会考虑将快恢复整流器进行并联或串联设计。但看似简单的“叠加”，实际涉及一系列电气与热学挑战，尤其是均流与均压控制问题。本文将深入剖析快恢复整流器在并联与串联应用中的关键设计技巧与注意事项。
一、为什么要并联或串联快恢复整流器？
并联设计的目的
当单颗快恢复整流器的额定电流不足以支撑负载需求时，工程师可能通过两颗或多颗整流器并联，以提升总输出电流能力。这在大功率SMPS、逆变焊机、电动车充电系统中较为常见。
串联设计的目的
某些高压电路如工业电源、等离子设备或光伏升压模块，其工作电压超过单颗整流器的耐压范围（例如1200V以上）。此时，使用多颗快恢复整流器串联，以提高整体耐压能力，是合理的工程手段。
二、并联设计中的“均流”难题
1.为什么会不均流？
尽管理想状态下电流应平均分配，但由于实际器件在正向压降（VF）、导通内阻、热阻等方面存在差异，导致不同器件承受的电流不同，进而可能造成某一颗器件过载烧毁。
2.解决方法：
选用匹配的器件：来自同一批次、型号一致、特性接近的快恢复整流器优先配对。
使用小阻值均流电阻（热敏电阻）：在每颗整流器串入一个小阻值（如0.1Ω）的均流电阻，有助于平衡各通道电流。
优化PCB布局：保持各器件连接线长、电感、电容路径一致，降低阻抗差异。
温度匹配设计：合理排布散热器或布局，避免某颗器件局部温升导致VF下降而电流偏流。
三、串联设计中的“均压”挑战
1.什么导致电压分布不均？
在高压关断状态下，串联的快恢复管应各分担一部分反向电压。但由于器件间反向漏电流（IR）的不一致，某些器件可能承担过高电压，最终发生反向击穿。
2.解决方法：
加装均压电阻：在每颗快恢复管两端并联一个高阻值电阻（如100kΩ~1MΩ），利用欧姆分压实现电压均衡。
加装均压电容或RC吸收：在高频系统中，漏感与dv/dt效应明显，推荐并联RC网络（例如10nF+100kΩ），提高动态均压效果。
采用一致性良好的产品：选用反向电流与反向恢复特性稳定一致的器件，减少静态电压偏差。
四、封装与散热配合要点
在串/并联设计中，散热一致性直接影响器件性能的匹配。建议：
使用热阻相近的封装类型（如均选用TO-220或TO-247）；
共享同一散热器或采用等热阻隔热垫；
在并联应用中建议使用同一个热电位区间，降低热漂移引起的不均衡。
五、典型应用案例解析
某300W反激电源并联FRD应用：两颗3A/600V的FRD并联，PCB设计上加装0.22Ω均流电阻，实测电流差值控制在5%以内。
某激光电源串联FRD设计：采用三颗1200V快恢复管串联，在每颗器件两端加装680kΩ均压电阻，成功实现3kV耐压运行，稳定性通过高温老化验证。
SO...MDD快恢复整流器的串联与并联设计并非“简单拼接”，而是对器件参数一致性、电路匹配性、热设计能力的综合考验。
并联需关注均流策略，防止某通道过载失效；
串联则需解决均压难题，避免器件电压分担不均而击穿；
无论哪种方式，合理选型、参数匹配与热管理缺一不可。
作为FAE，我们建议：如需提高系统功率能力，优先考虑使用额定更高的单颗快恢复管，必要时再选择串/并联设计，并通过仿真与实测优化结构，确保系统长期稳定运行。