开关电源中用两个二极管并联整流有什么好处

作者:cambrain     发布时间:2025-12-25     点击数:0    

在开关电源整流电路中,将两个二极管并联使用,目的是提升整流能力、优化电流分布、提高电路可靠性,具体好处如下:

一、解决单二极管的性能瓶颈

1. 分流散热,降低单管功耗与温升

二极管的正向导通电流存在上限(如普通整流二极管额定电流1A、5A),若整流电路的工作电流超过单管额定值,会导致二极管功耗(P=I²R)过高、温升急剧上升,甚至烧毁。

  • 两个二极管并联后,总导通电流由两只管子分担(理想情况下各承担50%),单管电流减半,功耗降至原来的1/4(P∝I²),温升大幅降低,避免热失效。

  • 示例:开关电源输出10A整流电流,单只5A二极管无法承受,两只5A二极管并联后,每只管仅承担5A,处于安全工作范围。

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2. 提升电路冗余与可靠性

并联结构具备“冗余特性”:若其中一只二极管意外损坏(开路),另一只二极管可临时承担全部电流(短时间内),避免整流电路直接失效,给故障排查留出时间;相比单管方案,故障率更低(双管同时损坏的概率远低于单管)。

3. 适配大电流整流场景

开关电源(如服务器电源、工业电源)常需大电流输出(几十A甚至上百A),而单只二极管的额定电流有限(即使是大功率整流二极管,也存在成本高、体积大的问题),通过多只(两只及以上)二极管并联,可低成本实现大电流整流,无需选用昂贵的超大功率器件。

4. 降低正向导通压降(可选优化)

若选用特性匹配的二极管并联,总正向导通压降会略低于单管(因电流分流后,每只管的导通压降随电流减小而降低),进一步减少导通损耗,提升电源效率。

二、避免“电流不均”问题

二极管并联的核心风险是电流分配不均(一只管子承担大部分电流,另一只几乎空载),导致单管过载失效,因此必须满足以下条件:

1. 选用特性一致的二极管

  • 优先选择同一型号、同一批次的二极管,确保正向导通压降(Vf)、反向恢复时间(Trr)、内阻(Rf)参数一致——Vf差异越小,电流分配越均匀(电流会优先流向Vf更低的二极管)。

  • 开关电源中常用快恢复二极管(FRD)超快恢复二极管(SRD) 并联,因高频整流场景下反向恢复损耗占比高,参数一致性更重要。

2. 串联均流电阻(必要时)

若二极管参数存在微小差异,需在每只二极管支路串联小阻值均流电阻(如0.1Ω~1Ω,功率匹配):

  • 原理:当某只二极管电流偏大时,均流电阻的压降(V=IR)增大,抵消其正向压降优势,迫使电流向另一只二极管分流,实现强制均流。

  • 注意:均流电阻会增加额外功耗,仅在参数匹配性差时使用;高频开关电源中若选用肖特基二极管(正向压降低、一致性好),可省略均流电阻。

3. 对称布线与散热设计

  • 布线:两只二极管的走线长度、线径一致,避免因线路阻抗差异导致电流不均;

  • 散热:两只二极管紧贴同一散热片,保证散热条件相同(温升一致)——温度升高会导致二极管Vf降低,若散热不均,温度高的二极管会吸收更多电流,形成“热失控”。

三、适用场景与局限性

适用场景:

  • 中大功率开关电源的整流电路(如输出电流≥5A的反激式、正激式电源);

  • 高频整流场景(如PFC电路、逆变电路的整流桥臂);

  • 对可靠性要求高的工业电源、医疗电源。

局限性:

  • 增加电路复杂度(需考虑均流、布线、散热);

  • 小电流整流场景(如1A以下)无必要,反而增加成本;

  • 若未做均流处理,可能导致单管过载,适得其反。

四、开关电源中的典型应用

在开关电源的次级整流电路中,若采用“同步整流”以外的方案(如肖特基二极管整流),当输出电流较大时,常采用两只肖特基二极管并联

示例:12V/20A输出的开关电源,选用两只10A/40V肖特基二极管(如MBR1045)并联,每只管串联0.05Ω均流电阻,搭配共用散热片,实现高效、可靠的整流。