并联还是串联？MDD稳压二极管多颗配置的使用技巧与注意事项

在电子系统中，当单颗MDD稳压二极管（Zener Diode）无法满足电压、电流或功率要求时，多颗二极管并联或串联使用便成为一种常见解决方案。然而，多颗配置虽然看似简单，实则隐藏着诸多设计陷阱。如果未加以合理匹配或保护，反而可能引起电压不稳、热失控、器件损坏等问题。作为现场应用工程师（FAE），我们必须深刻理解其工作机制，指导客户合理使用多颗Zener配置，提升电路可靠性。
一、串联使用：提升稳压电压的有效手段
1.应用场景
当所需稳压电压高于单颗Zener击穿电压上限（如需15V、24V或更高电压）时，可采用多颗Zener串联叠加电压。例如，两个6.8V Zener串联后可获得约13.6V的稳压电压。
2.设计要点
选型配对：尽量选用同型号、同批次的器件，以减少电压偏差。
温度一致性：串联器件应靠近布置，确保受热一致，防止某颗器件因温漂特性不同而承担不均压。
加平衡电阻：为防止电压不均匀分担，可在每颗Zener并联一个高阻值电阻（如100kΩ~1MΩ）进行电压均衡。
总功耗计算：串联后，总电压为各Zener之和，但电流一致，因此各颗器件的功耗需分别计算，确保不超额。
3.注意事项
电压容差累计：Zener二极管本身存在±5%或±10%的容差，串联后会叠加误差，需考虑整体稳压精度。
总功率限制：若单颗Zener最大功率为1W，串联后总功耗不能超过每颗额定功率。
二、并联使用：扩展电流能力与冗余备份手段
1.应用场景
在高电流钳位、浪涌吸收等场合，单颗Zener的功耗不足以承受负载，可将多颗相同电压的Zener并联分担电流，例如在TVS应用中。
2.并联的核心挑战：分流不均
由于Zener的击穿电压具有微小差异，哪怕相差几十毫伏，也会导致电流集中在压值最低的那颗器件上，使其提前过热击穿，继而失效，电流转移至下一颗，最终形成“多米诺失效”。
3.解决办法
选型严格匹配：使用同型号、同批次器件，同时优选“精密等级”（如±2%以内）的Zener。
加限流电阻：为每颗Zener串联小电阻（如1Ω~10Ω），帮助电流自动均衡。
选择专用器件：如大功率单体Zener或TVS阵列芯片，避免分立并联导致的问题。
用热设计辅助均流：避免某一颗散热效果过好或过差导致负载不均。
4.实战举例
在某客户设计的RS485通信口浪涌保护电路中，采用了两颗18V/1W Zener并联用于共模浪涌抑制。但实测发现其中一颗Zener异常发热并失效。通过分析，发现两颗器件Vz存在40mV偏差，且未加入限流电阻。后续通过在每颗Zener前串联4.7Ω电阻后，电流明显均分，器件温升显著降低，系统恢复稳定运行。
三、替代与进阶方案
串联Zener替代高压参考源：对于需要精确电压源的应用，推荐改用TL431等可调精密参考源，其输出更稳定，温漂更小。
并联使用时优先考虑TVS阵列器件：如ESD、浪涌吸收等应用，TVS二极管在制造中已进行电压匹配，远比人工分立匹配更可靠。
所以说，多颗MDD Zener二极管串并联使用虽然可以突破单器件的电压、电流或功率限制，但若设计不当，则容易因参数差异导致不均压、不均流、器件热失控等问题。作为FAE，我们应深入理解其电气行为，引导客户在产品选型、布局设计、热管理等方面采取有效措施，提升系统稳定性与可靠性。真正做到“用对一颗二极管，守住一整个系统”。