Transistores em paralelo


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Eu quero usar vários transistores em paralelo para controlar a corrente através de uma carga. Isso é para distribuir a corrente através da carga entre os transistores, de modo que transistores individuais com uma corrente de coletor classificada menor que a que passa pela carga possam ser combinados para controlar a carga.

Duas questões:

  1. Um arranjo como no esquema abaixo funcionaria bem? (Valores do resistor apenas aproximados aproximadamente).

  2. Como os valores do resistor devem ser calculados? Eu estava pensando em usar a faixa de valores de hfe para o transistor da seguinte maneira: calcular duas correntes de coletor: para o valor mínimo de VR, a corrente mínima e máxima do coletor para os valores mínimo e máximo de hfe.

obrigado

esquemático

simular este circuito - esquemático criado usando o CircuitLab

Edit: Na verdade, eu removia o R-limit e fazia VR esticar pelos trilhos, com o limpador conectado ao R1-R3


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Um bônus adicional para construir o circuito como este é uma redundância adicional. Se você construir fisicamente o circuito para que os resistores / transistores paralelos façam parte de um cartucho removível (como um tubo / soquete de vácuo), você poderá retirar um e substituí-lo por um idêntico sem precisar desligá-lo (a segurança teria que ser considerada, é claro, dependendo do tipo de fonte de alimentação e carga que você está dirigindo).
AJMansfield

Respostas:


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Esta é realmente uma técnica muito comum de se fazer, tanto com BJTs (transistores tradicionais como os desenhados acima) quanto com MOSFETs. Com os BJTs, você não precisa se preocupar com resistores de base aparados separados, tudo o que você precisa fazer é adicionar resistores de compartilhamento de corrente ou, às vezes, chamados de resistores de lastro . Veja esta página, por exemplo, a primeira que encontrei no Google que explicava esse design:

http://www.allaboutcircuits.com/vol_3/chpt_4/16.html

Se você usa MOSFETs, não precisa dos resistores de compartilhamento atuais, eles podem ser paralelos 'fora da caixa'. Os MOSFETs têm feedback negativo "embutido": se um MOSFETs obtém uma parcela maior da corrente, fica mais quente, o que, por sua vez, aumenta sua resistência e reduz a quantidade de corrente que passa por ela. É por isso que os MOSFETs geralmente são preferidos para aplicações em que múltiplos transistores em paralelo são necessários. No entanto, os BJTs são mais fáceis de incorporar nas fontes atuais, pois possuem um ganho de corrente bastante constante.


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Fantástico, obrigado. Como eu calcularia o valor mínimo do resistor de lastro? (Nas planilhas de dados que encontrei, os únicos gráficos de temperatura que encontrei foram a redução de potência versus a temperatura da caixa). Existe uma fórmula que funcione em todos os modelos NPN?
CL22 26/07

Não há resposta boa ou ruim aqui, depende geralmente de outras opções de design. O resistor é geralmente escolhido para que a queda de tensão através do resistor seja aproximadamente uma ordem de magnitude menor que a queda de tensão sobre o BJT. No entanto, em alguns projetos, isso ainda pode produzir resistores de 10 W +, que são inaceitavelmente grandes, portanto, você pode optar por valores ainda menores.
user36129

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Diferentemente do coeficiente de temperatura positivo de Rds que equilibra a corrente entre os FETs comutados, o coeficiente de temperatura negativo de Vth fará com que os FETs lineares paralelos não sejam compartilhados.
gsills

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-1 para o saldo atual de desinformação nos FETs operados no modo linear.
gsills

Bem, isso depende do que você chama de desinformação. Sim, FETs de vala em altas temperaturas terão compartilhamento de corrente desigual. Mas é uma boa prática paralelizar FETs de modo linear. O hot spotting e o compartilhamento de corrente desigual não são um problema para a maioria dos aplicativos, especialmente se você permanecer bem dentro da SOA e se certificar de reduzir a corrente em temperaturas mais altas, você ficará perfeitamente bem. Apenas não tente operar o portão com um potenciômetro e mantê-lo fresco. Isso é empregado em muitos, se não em todos os sumidouros de tensão de baixa carga.
user36129

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Para uma aplicação em que você precisa paralelizar os transistores e controlar a corrente de maneira linear (sem ligar e desligar totalmente os transistores), os BJTs são sua melhor aposta. Como diz Olin Lathrop, o circuito precisará ter resistores em série com os emissores BJT para ajudar a equilibrar a corrente.

Aqui está um exemplo de circuito inicial para mostrar a colocação do resistor do emissor.

insira a descrição da imagem aqui

γ

(β+1)(Vc-Vbeo(1-γΔT1))Rb1+Re1(β+1)

β

βΔT1

insira a descrição da imagem aqui

Portanto, com Re1 de 1 Ohm, há uma mudança de 10% com aumento de 100 graus de temperatura. Os resistores de emissor neste exemplo teriam até cerca de 1,5W neles. Valores mais baixos poderiam ser usados, mas a variação seria maior. A operação de Q1 e Q2 seria principalmente independente, exceto Vc e tensão em Rload.

Para realmente controlar a corrente, seria necessário um loop de feedback para regular Vc. E, para realmente fazer corresponder a corrente em cada transistor, seria necessário um loop de feedback para cada transistor.

Não tente fazer isso com MOSFETS. Pelo menos, não espere que os MOSFETs compartilhem magicamente a corrente.

VºVº

insira a descrição da imagem aqui

VºTjgf

VºVgsVºVº

VºVº

Vgs

Paralelamente MOSFETs controlados linearmente para compartilhamento atual significa ter um loop de feedback para cada dispositivo.


O ON Semiconductor AND8199 discute isso em detalhes.
Phil Frost

@ PhilFrost obrigado pelo link, eu gosto mais do que o que eu tinha. Adicionado para responder.
gsills

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Seu circuito, como mostrado, não é uma boa ideia, porque todos os transistores não serão iguais. Pode haver variação significativa no ganho de uma parte para outra, e as quedas de BE também não corresponderão exatamente. Para piorar a situação, o transistor que acabar consumindo a maior corrente ficará mais quente, o que fará com que sua queda de BE diminua, o que a torna mais atual ...

A maneira mais simples de contornar isso com transistores bipolares é colocar um pequeno resistor separado em série com cada emissor. Você tem uma carga de 50,, portanto, resistores de 1 should devem ficar bem. Agora você amarra todas as bases juntas na direção.

Quando um transistor transporta mais corrente que os outros, a tensão no resistor do emissor aumenta. Isso reduz sua tensão BE em relação às demais, o que gera menos corrente de base, o que faz com que ela carregue menos da corrente de saída geral. Os resistores emissores basicamente causam algum feedback negativo que mantém todos os transistores equilibrados.


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+1 para adicionar resistores de emissor para equilibrar a corrente entre BJTs.
gsills
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