在電力電子系統(tǒng)中，MDD整流橋作為整流電路的核心組件，其可靠性對整個系統(tǒng)的穩(wěn)定運行至關重要。然而，在實際應用中，整流橋的失效（俗稱“炸機”）現(xiàn)象時有發(fā)生，給設備的安全性和壽命帶來嚴重影響。MDD在本文將深度剖析整流橋的4類典型失效模式，并提出相應的防護設計方案，以幫助工程師提高整流電路的可靠性和安全性。
1.過電流擊穿
失效原因：
過流可能是由于負載短路、突加負載、電網(wǎng)波動或突發(fā)性沖擊電流導致的。
過大的沖擊電流會使整流二極管的PN結過熱，導致熱失控甚至物理爆裂。
防護設計：
?選用合適的額定電流和浪涌耐受能力更高的整流橋。?在整流橋前端串聯(lián)保險絲或熱敏電阻（NTC），減少大電流沖擊。?優(yōu)化濾波電容容量和位置，避免充電電流過大引起的過流沖擊。
2.反向電壓過高導致的二極管擊穿
失效機理
當整流橋的二極管反向耐壓不足，而輸入電壓的尖峰超過其反向耐壓值（VRRM），PN結會被反向擊穿，導致短路或損壞。
防護設計
?合理選擇耐壓值合適的二極管，一般應比輸入電網(wǎng)電壓峰值高出20%~50%。例如，對于220V AC輸入的設備，整流橋應選擇1000V耐壓等級，而非600V或800V。?在輸入端并聯(lián)TVS二極管或MOV壓敏電阻，以吸收可能的浪涌電壓沖擊，保護整流橋。
3.過熱導致熱失控和焊點失效
失效機理
整流二極管在導通時會有導通損耗，在高頻或大電流下會導致結溫急劇升高，超過極限溫度時二極管會損壞。
PCB散熱設計不良，導致熱量積聚，引發(fā)熱崩潰。
熱-電疲勞導致焊點老化、裂紋甚至燒毀。
防護設計
?選擇合適的額定電流，整流橋的額定電流應留有足夠余量，通常選擇實際需求的2~3倍。?優(yōu)化散熱設計：使用散熱片、銅箔加厚、增加熱導材料，或選用高熱傳導率的基板（如鋁基板或銅基板）。?采用更高性能的二極管：例如用低正向壓降的肖特基二極管替換普通硅二極管，以降低功率損耗。?控制開關頻率，防止MOSFET與整流二極管同時導通，避免瞬時大電流造成過熱和損壞。
3.過載或過流導致的二極管燒毀
（1）失效機理
過大的輸入浪涌電流超過整流橋的額定電流能力，導致硅芯片損壞或焊點斷裂。
過高的電流密度產(chǎn)生過量的焦耳熱，使二極管內(nèi)部短路或開路。
（2）防護設計
?合理選擇整流橋電流等級，預留足夠裕量（一般取正常工作電流的2~3倍）。?采用限流電阻或NTC浪涌抑制器，在整流橋輸入端串聯(lián)NTC熱敏電阻，可有效限制浪涌電流。?優(yōu)化散熱設計：選用銅基板、加大散熱片、增強PCB導熱能力。
4.結論
在高頻應用中，整流橋的EMI優(yōu)化和反向恢復時間控制對提高系統(tǒng)性能至關重要。合理的LC濾波能減少噪聲，提高功率因數(shù)，適用于中低頻段，而有源PFC能進一步優(yōu)化功率因數(shù)和效率，但增加了電路的復雜性和成本。對于高頻應用（如PFC電路、逆變器），建議使用低trr的快恢復整流二極管或SiC整流橋，并配合RC緩沖、電感降di/dt等優(yōu)化措施，來平衡EMI控制與轉換效率，提升系統(tǒng)的整體性能。
選擇正確的整流橋類型及優(yōu)化電路設計，不僅能提高轉換效率，還能優(yōu)化EMI性能，實現(xiàn)更穩(wěn)定的高頻應用