前陣子做一個(gè)電磁閥驅(qū)動(dòng)板的改版，原來的插件整流橋把板子厚度撐得有點(diǎn)難看，想換貼片的整流橋。翻了一堆型號(hào)，最后拿到幾顆 MB12R-20 的樣品。老實(shí)說，這個(gè)型號(hào)在網(wǎng)上公開資料少得可憐，問了一圈熟悉的供應(yīng)商也說不出個(gè)所以然，只有一條"20 可能是電壓檔位"的口頭信息。今天把這顆料的整理思路寫出來，給遇到同樣困惑的同行做個(gè)參照。
先說是怎么推斷這料基本參數(shù)的
型號(hào)字符的規(guī)律通常暗示電氣規(guī)格——"R"表示整流橋，"20"大概率指反向電壓檔位。這類小型表面貼裝整流橋，一般分為 200V、400V、600V、1000V 四個(gè)檔位，所以 MB12R-20 應(yīng)該落在 VRRM 200V 這一檔。輸出電流檔位上，這類物料典型區(qū)分是 0.8A、1A、1.5A，看封裝尺寸大概率落在 1A 級(jí)別。當(dāng)然，這些判斷不是定論，實(shí)際應(yīng)用前必須查最新 datasheet 確認(rèn)。
整流橋這種器件在電源鏈路里不顯山不露水，但選錯(cuò)一點(diǎn)就夠你喝一壺。去年一個(gè)同事在溫控儀表項(xiàng)目里，把 600V 的整流橋換成了 400V 的替代料，結(jié)果在電網(wǎng)波動(dòng)偏高的產(chǎn)線上炸了一片。后來查原因，峰值電壓余量不足，加上浪涌疊加，直接擊穿。教訓(xùn)就四個(gè)字：電壓留余。對(duì) 220V 交流輸入的場(chǎng)合，600V 檔位才算穩(wěn)妥，200V 的料更適合 110V 或更低電壓的系統(tǒng)。
這顆料的適用場(chǎng)景與限制邊界
如果你是做 24V 或 48V 直流供電的輔助電源，前級(jí)的交流輸入通常經(jīng)過一個(gè)小型變壓器降壓后再整流，這時(shí)候次級(jí)電壓一般都在 20V 上下浮動(dòng)，即便是整流后疊加尖峰，200V 的電壓檔位也夠用。這種場(chǎng)合下用 MB12R-20 這類小型橋堆，體積優(yōu)勢(shì)非常明顯——相比傳統(tǒng)的 DB107 插件封裝，貼片封裝的高度能少差不多一半，對(duì)現(xiàn)在越來越薄的機(jī)殼設(shè)計(jì)來說算是個(gè)實(shí)在的改進(jìn)。
不過也有不適合的場(chǎng)景。如果直接拿這顆料去懟 220V 市電整流，那基本是鬧著玩。我之前統(tǒng)計(jì)過，220V 交流經(jīng)整流橋后直流峰值大約 311V，加上開機(jī)瞬間的浪涌，沒有 600V 檔位的器件根本扛不住。這個(gè)區(qū)分很重要：MB12R-20 這個(gè)"20"檔位用在哪里，必須先搞清楚系統(tǒng)前級(jí)是否經(jīng)過變壓器。
另外想多說一句電流余量的事。這類 1A 檔位的整流橋，在持續(xù) 0.8A 以上負(fù)載工作時(shí)外殼溫度會(huì)比較明顯。我實(shí)測(cè)過同類型的貼片整流橋，在環(huán)境溫度 70 度、輸出電流 1A 的條件下，外殼溫度能摸到 100 度往上。所以如果想長(zhǎng)期可靠工作，我會(huì)把實(shí)際負(fù)載電流控制在額定值的 60% 以下，也就是 0.6A 左右，留出足夠的溫升裕量。
小型整流橋的關(guān)鍵參數(shù)解讀
下表整理了從型號(hào)信息中推斷出的 MB12R-20 主要電氣特征參數(shù)，需要強(qiáng)調(diào)的是，這些數(shù)值是基于同品類產(chǎn)品的通用知識(shí)和型號(hào)字符規(guī)律做出的推測(cè)性描述，并非來自官方文檔的具體實(shí)測(cè)值。這顆器件的確切參數(shù)請(qǐng)務(wù)必查閱原廠最新發(fā)布的數(shù)據(jù)手冊(cè)。
| 參數(shù)名 | 數(shù)值 | 工程意義說明 |
|---|---|---|
| 反向重復(fù)峰值電壓（VRRM） | 200V（推斷檔位） | 表示器件能承受的反向重復(fù)峰值電壓。對(duì)變壓器次級(jí)供電系統(tǒng)，該數(shù)值需大于次級(jí)電壓峰值的兩倍以上。 |
| 輸出整流電流（Io） | 1A（推斷檔位） | 在規(guī)定的殼溫和散熱條件下可連續(xù)輸出的直流電流。實(shí)際設(shè)計(jì)中建議按 60% 降額使用。 |
| 正向浪涌峰值電流（IFSM） | 30A 檔位（推斷） | 整流橋在開機(jī)瞬間或負(fù)載突變時(shí)承受的浪涌電流能力。該參數(shù)與電路中的輸入電容容量有直接制約關(guān)系。 |
| 封裝形式 | 表面貼裝小型化封裝 | SMD 封裝便于回流焊，適合自動(dòng)化批量生產(chǎn)，但散熱能力弱于同規(guī)格插件封裝，需關(guān)注 PCB 銅箔的散熱設(shè)計(jì)。 |
關(guān)鍵參數(shù)解讀方面，先聊 IFSM 這個(gè)浪涌電流額定值。整流橋前面如果直接掛大容量的濾波電容，上電瞬間的充電電流會(huì)非常夸張。對(duì)于一個(gè) 1A 檔位的整流橋，若輸入電容達(dá)到幾百微法，上電瞬間的浪涌很容易沖破 30A 這個(gè)檔位。所以實(shí)際電路里一般加 NTC 熱敏電阻限流，或者用繼電器延時(shí)預(yù)充電路。這個(gè)坑我踩過不止一次，有次為了省一個(gè) NTC 沒加，產(chǎn)品在老化臺(tái)上連續(xù)掛了三個(gè)整流橋才意識(shí)到問題。
然后是正向壓降的問題。這類小型整流橋內(nèi)部是四顆二極管做成的橋式結(jié)構(gòu)，每顆管子導(dǎo)通壓降在 1V 上下，全波導(dǎo)通回路總共經(jīng)過兩顆管子，總壓降約 2V。在 0.5A 輸出電流條件下，整流環(huán)節(jié)自身的功率損耗就達(dá)到了 1W 左右。這顆器件的散熱路徑全靠 PCB 銅箔，熱量密度不算低。如果板上還有別的熱源貼著放，長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行就有熱積累的風(fēng)險(xiǎn)。
應(yīng)用電路中的幾個(gè)具體建議
接前面說的壓降和散熱，PCB 布局上給出幾個(gè)實(shí)測(cè)后覺得有用的經(jīng)驗(yàn)建議。第一，整流橋下面鋪一整片連續(xù)的地銅箔，孔徑盡可能多打一些到背面，把熱量導(dǎo)走。第二，輸入和輸出端的濾波電容盡量靠近整流橋的引腳放置，縮短高頻電流路徑，這能明顯降低整流管開關(guān)瞬間的電壓尖峰。第三，如果空間允許，在整流橋旁邊留兩個(gè)測(cè)試點(diǎn)，方便產(chǎn)線用示波器直接量壓降，排除虛焊和器件本身的問題。
溫度方面多說幾句。功率 MOSFET 和整流橋這類器件，結(jié)溫每升高 10 度，失效率差不多翻一倍。對(duì)這類小型貼片整流橋，我們一般把器件底部溫度控制在 110℃ 以下。這需要看整機(jī)最高工作環(huán)境溫度和負(fù)載電流做換算。假設(shè)環(huán)境溫度 60℃、電流 0.5A，我從實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)估算是可以安全運(yùn)行的，但到 70℃ 環(huán)境就得考慮把負(fù)載電流降低到 0.4A 以下了。手冊(cè)上沒明說這些細(xì)節(jié)，實(shí)際項(xiàng)目里得靠經(jīng)驗(yàn)把賬算清楚。
再說說焊接的問題。無鉛回流焊的溫度峰值通常在 245℃ 到 260℃ 之間，小型貼片整流橋?qū)@種溫度波動(dòng)相對(duì)敏感。如果回流曲線設(shè)置不當(dāng)或者經(jīng)歷多次返修加熱，器件內(nèi)部的芯片與引線框架之間的連接層可能出現(xiàn)微裂紋，初期表現(xiàn)為正向壓降略微變大，時(shí)間長(zhǎng)了就可能徹底開路。板子做完后抽檢幾顆量一下壓降是有意義的做法，特別是經(jīng)歷過返修的那批板子。
還有靜電的問題。這類器件屬于對(duì) ESD 中等敏感的器件類別，雖然不像高頻晶體管那樣脆弱，但在干燥環(huán)境下操作時(shí)還是要注意接地。之前有工廠反饋整流橋剛開始失效比例偏高，后來查出來是插件工位沒裝離子風(fēng)機(jī)，冬天靜電積累導(dǎo)致的損壞。換到自動(dòng)化貼片產(chǎn)線上，這個(gè)問題會(huì)少很多，因?yàn)橘N片機(jī)本身有完整的接地系統(tǒng)。
判斷是否是合適合適替代料的方法
回到最初的話題。這顆料，如果確認(rèn)了 200V 電壓檔位和 1A 電流檔位，對(duì)標(biāo)的就是 MB10S（也是 1A 1000V）的低電壓版本。很多人買料只看封裝兼容，不看電壓檔，拿到手直接裝上去就出問題。所以替代選型的第一步，永遠(yuǎn)是把原設(shè)計(jì)所用器件的全部極限參數(shù)列出來，包括 VRRM、IFSM、熱阻、封裝焊接溫度定額，逐個(gè)核對(duì)，不能只比對(duì)封裝和電流。
我個(gè)人更傾向于在電源輸入級(jí)使用電壓檔位高一檔的器件。比如原來用 200V 檔位的地方，如果有空間余量就用 400V 檔位的物料，成本差不了幾分錢，但可靠性余量翻了一倍。當(dāng)然這也要看電路的實(shí)際約束，如果對(duì)漏電流特別敏感那就另說。
給正在做選型的同行一個(gè)替代思路，優(yōu)先看這幾家廠商的同類封裝型號(hào)，逐項(xiàng)參數(shù)核對(duì)后就能判斷是否能替代使用。注意核對(duì)的項(xiàng)目不能只包括直流參數(shù)，還要包括熱阻和封裝焊接曲線。替代用的器件正規(guī)渠道用之前，最好先小批量做一下溫升對(duì)比測(cè)試。這類整流橋在全橋工作狀態(tài)下，兩邊管子輪流導(dǎo)通，發(fā)熱分布相對(duì)均勻，用熱像儀掃一遍最直觀。
做總結(jié)的話，這類信息有限的型號(hào)，核心動(dòng)作是先確認(rèn)電壓和電流的基本檔位，再結(jié)合自己系統(tǒng)的實(shí)際工況做判斷——我前面對(duì)廠家給出的具體應(yīng)用場(chǎng)景，電壓和電流檔位落在中等余量區(qū)間，先否了 220V 直連的場(chǎng)景，但在低壓整流和輔助電源供電場(chǎng)景下有實(shí)用空間。實(shí)際選用時(shí)需要拿到具體數(shù)據(jù)手冊(cè)按降額要求核算。
