一、并联设计:优化电流承载能力
并联配置是提升电流承载能力的一种常见方法。在理想情况下,N颗肖特基二极管并联使用时,其总电流能力将是单颗器件的N倍。然而,由于各二极管的正向压降(VF)会有所不同,电流的分配可能会变得不均匀。VF较低的二极管会首先导通,承担更多的电流,这种不均匀的电流分配可能导致过热,甚至引起损坏。
为了实现电流的均匀分配,可以采取以下几种措施:
- 选择同一批次、同型号的肖特基二极管,确保它们具有相似的VF曲线,减少电流分配的差异;
- 在每颗二极管前串联小阻值的均流电阻(例如0.1Ω或以下),通过电阻的压降来平衡各器件的电流分配;
- 精心设计布线与热平衡系统,确保所有并联器件受热均匀,防止局部过热导致二极管性能下降或失效。
此外,一些封装形式,如多芯片肖特基二极管封装,已经在内部完成了并联匹配,简化了外部电路设计,减少了布线与冷却设计的复杂性。
二、串联设计:提高耐压能力
在一些高电压应用中,单颗肖特基二极管的耐压能力可能无法满足需求,这时可以通过将多个二极管串联来分担总电压。然而,串联设计也会面临一些问题,尤其是在反向电压分布不均的情况下。肖特基二极管具有较大的反向漏电流,而且其漏电流对温度极为敏感,因此,某些二极管可能会承担过多的电压,导致提前击穿。
为解决这一问题,通常采取以下措施:
- 使用均压电阻(如100kΩ至1MΩ),将其并联在各肖特基二极管的反向端,以便均匀分配反向电压;
- 结合反向吸收电容,缓解开关瞬态时的电压尖峰,减少瞬间过电压对二极管的影响;
- 严格选择同批次、同厂商的肖特基二极管,以确保它们在漏电流特性上的一致性,从而确保串联中的电压均匀分布。
三、设计优化建议
如果需要承受较高电流的应用场合,建议首先选择更大封装和电流能力更强的肖特基二极管,以避免复杂的并联设计。如果必须使用并联或串联,应特别注意电流分配和反向电压均衡设计,建议在电路板上预留均流/均压网络,并通过热仿真优化散热设计。
总结
通过并联设计,可以有效提升MDD肖特基二极管的电流承载能力,而串联设计则能够增强其耐压能力。然而,这两种设计都需要严格控制器件的匹配性、电流的均匀分配以及反向电压的均衡。科学的器件选择和合理的外围电路设计,是确保肖特基二极管在高效能电源系统中发挥最大优势的关键。
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