在电源设计、DC-DC转换、逆变器等高功率应用中,单颗肖特基二极管(Schottky Diode)往往无法满足电流或电压的需求,此时就需要通过并联或串联的方式来提升器件的承载能力。但由于肖特基二极管的结构特点和温度特性,其并联与串联设计面临诸多挑战。合理的匹配与电路设计,是确保系统可靠运行的关键。
一、并联设计:提高电流承载能力
并联是提升总电流能力的常用方法,理论上,N个肖特基管并联后,总电流能力为单颗器件的N倍。但在实际应用中,由于各器件之间的正向压降(VF)存在差异,会导致电流分配不均。VF较低的器件先导通,承担大部分电流,容易造成其过热甚至损坏。
为了解决这一问题,工程师常采用以下策略:
选用同一批次、同型号的器件,确保其VF曲线一致性;
在每颗肖特基管前串联小阻值均流电阻(如0.1Ω以下),通过电阻压降实现电流均分;
合理布线与热平衡设计,确保各器件受热一致,避免某一颗因局部高温而提前老化。
此外,还可采用封装内部已完成并联匹配的多芯片肖特基管,如双肖特基封装,简化外部电路设计。
二、串联设计:提高耐压能力
当应用电压超过单颗肖特基管的耐压上限(例如100V或150V)时,需将多颗器件串联以分担总电压。但串联同样存在风险,主要是反向电压分布不均。肖特基二极管的反向漏电流大且温度依赖性强,可能导致某颗器件承担过多电压,从而提前击穿。
为此,串联设计通常加入以下辅助措施:
并联高阻均压电阻(如100kΩ~1MΩ),在反向状态下分压均衡;
并联反向吸收电容,缓解开关瞬态过压;
严格匹配漏电流特性,使用同厂同批产品,减少个体差异。
三、实际设计建议
若整流管需承受高电流,优先考虑封装更大、电流能力更强的器件,避免无谓并联复杂度。若必须并联/串联,应充分验证热、电一致性与稳定性,建议在PCB上预留均流/均压网络,并结合热仿真优化散热设计。
总结来说,MDD肖特基二极管的并联有助于扩展电流能力,串联有助于提升耐压能力,但都需在匹配性、热设计及均流/均压措施上严格控制。只有科学的器件组合与合理的外围设计,才能发挥肖特基整流在高效率功率系统中的最大优势。