Két vagy több tranzisztor párhuzamos csatlakoztatása

A tranzisztorok párhuzamos összekapcsolása olyan folyamat, amelyben két vagy több tranzisztor azonos kivezetéseit kapcsolják össze egy áramkörben annak érdekében, hogy megsokszorozzák a kombinált párhuzamos tranzisztorkészlet teljesítmény-kezelési kapacitását.

Ebben a bejegyzésben megtudhatjuk, hogyan lehet biztonságosan összekapcsolni több tranzisztort párhuzamosan, ezek lehetnek BJT-k vagy mosfetek, mindkettőt megbeszéljük.

Miért válik szükségessé a párhuzamos tranzisztor?

A teljesítmény-elektronikus áramkörök gyártása közben a kimeneti fokozat helyes konfigurálása nagyon fontos. Ez egy olyan teljesítményfokozat létrehozását jelenti, amely a legnagyobb teljesítményt a legkevesebb erőfeszítéssel képes kezelni. Ez általában nem lehetséges egyetlen tranzisztor használatával, és sokukat párhuzamosan kell csatlakoztatni.

Ezek a szakaszok elsősorban olyan elektromos eszközökből állhatnak, mint a teljesítmény BJT-k vagy MOSFET-ek . Normális esetben az egyes BJT-k elegendőek lesznek a mérsékelt kimeneti áram eléréséhez, azonban ha nagyobb kimeneti áramra van szükség, szükségessé válik ezen eszközök több számának összeadása. Ezért szükségessé válik ezen eszközök párhuzamos összekapcsolása. Bár egyetlen BJT-k segítségével viszonylag könnyebb, párhuzamosan történő összekapcsolásuk némi figyelmet igényel a tranzisztor jellemzőivel járó egyetlen jelentős hátrány miatt.

Mi a „Thermal Runaway” a BJT-kben

Specifikációik szerint a tranzisztorokat (BJT) ésszerűen hűvösebb körülmények között kell működtetni, hogy az energiaeloszlás ne haladja meg a maximálisan megadott értéket. És ezért telepítünk rájuk hűtőbordákat a fenti kritérium fenntartása érdekében.

Ezenkívül a BJT-k negatív hőmérsékleti együtthatóval rendelkeznek, ami arra kényszeríti őket, hogy a vezetési sebességüket arányosan növeljék eset hőmérséklet emelkedik .

Ahogy az eset hőmérséklete növekszik, a tranzisztoron átáramló áram is növekszik, ami a készülék további felmelegedésére kényszerül.

A folyamat egyfajta láncreakcióba kerül, amely gyorsan hevíti a készüléket, amíg az eszköz túlságosan felforrósodik ahhoz, hogy fenntartsa és véglegesen károsodjon. Ezt a helyzetet nevezzük termikus elszabadulásnak a tranzisztorokban.

Ha két vagy több tranzisztort párhuzamosan csatlakoztatnak, kissé eltérő egyéni jellemzőik (hFE) miatt a csoportban lévő tranzisztorok különböző sebességgel oszlanak el, némelyikük valamivel gyorsabban, mások pedig kissé lassabban.

Következésképpen az a tranzisztor, amely valamivel nagyobb áramot vezet át rajta, gyorsabban kezd felmelegedni, mint a szomszédos készülékek, és hamarosan azt tapasztalhatjuk, hogy a termikus elszabadulási helyzetbe lépő eszköz károsítja önmagát, és ezt követően átviszi a jelenséget a többi eszközre is , a folyamat.

A helyzet hatékonyan megoldható, ha egy kis értékű ellenállást sorozatosan hozzáadunk az egyes tranzisztorok párhuzamosan csatlakoztatott emitteréhez. A ellenállás gátolja és szabályozza az áram mennyiségét áthaladva a tranzisztorokon, és soha nem engedi, hogy veszélyes szintekre kerüljön.

Az értéket megfelelően kell kiszámítani, a rajtuk áthaladó áram nagysága szerint.

Hogyan kapcsolódik? Lásd az alábbi ábrát.

Hogyan számoljuk ki az emitter áramkorlátozó ellenállását párhuzamos BJT-kben

Valójában nagyon egyszerű, és Ohm-törvény alapján kiszámítható:

R = V / I,

Ahol V az áramkörben alkalmazott tápfeszültség, és az 'I' lehet a tranzisztor maximális áramkezelési kapacitásának 70% -a.

Tegyük fel például, hogy ha a 2N3055-et használta a BJT-hez, mivel az eszköz maximális áramkezelési kapacitása körülbelül 15 amper, ennek 70% -a 10,5 A körül lenne.

Ezért feltételezve, hogy a V = 12 V, akkor

R = 12 / 10,5 = 1,14 ohm

Az alapellenállás kiszámítása

Ezt a következő képlet segítségével tehetjük meg

Rb = (12 - 0,7) hFE / kollektoráram (Ic)

Tegyük fel, hogy hFE = 50, terhelési áram = 3 amper, a fenti képletet meg lehet oldani az alábbiak szerint:

Rb = 11,3 x 50/3 = 188 Ohm

Hogyan lehet elkerülni a sugárzó ellenállásokat a párhuzamos BJT-kben

Bár a sugárzó áramkorlátozó ellenállások használata jónak és technikailag helyesnek tűnik, egyszerűbb és okosabb megközelítés lehet a BJT-k közös hűtőbordára történő felszerelése, sok érintkező felületükre hűtött hűtőborda pasztával.

Ez az ötlet lehetővé teszi, hogy megszabaduljon a rendetlen huzaltekercses emitteres ellenállásoktól.

A közös hűtőbordára történő felszerelés biztosítja a hő gyors és egyenletes megosztását, és kiküszöböli a rettegett hőmenekülési helyzetet.

Sőt, mivel a tranzisztorok kollektorai állítólag párhuzamosak és egymással vannak összekötve, a csillámszigetelők használata már nem válik elengedhetetlenné és sokkal kényelmesebbé teszi a dolgokat, mivel a tranzisztorok teste párhuzamosan kapcsolódik magához a hűtőbordájukhoz.

Olyan ez, mint egy win-win helyzet ... a tranzisztorok könnyen párhuzamosan kombinálhatók a hűtőborda fémén keresztül, megszabadulva a terjedelmes emitteres ellenállásoktól, valamint kiküszöbölve a termikus kifutó helyzetet.

MOSFET-ek csatlakoztatása párhuzamosan

A fenti részben megtanultuk, hogyan lehet biztonságosan összekapcsolni a BJT-ket párhuzamosan, amikor a mosfetekről a körülmények teljesen ellentétesek lesznek, és sokkal inkább ezeknek az eszközöknek kedveznek.

A BJT-kkel ellentétben a mosfeteknek nincsenek negatív hőmérsékleti együtthatói problémáik, ezért a túlmelegedés miatt mentesek a termikus elszabadulás helyzeteitől.

Éppen ellenkezőleg, ezek az eszközök pozitív hőmérsékleti együtthatóval rendelkeznek, ami azt jelenti, hogy az eszközök kevésbé hatékonyan kezdenek vezetni és blokkolni kezdik az áramot, amikor melegszik.

Ezért miközben összekötötte a mosfeteket ezzel párhuzamosan nem kell sokat aggódnunk semmitől, és egyszerűen folytathatja őket párhuzamosan, anélkül, hogy az áramkorlátozó ellenállásoktól függene, az alábbiak szerint. Meg kell azonban fontolni a különálló ellenállások használatát az egyes mosfeteknél .... bár ez nem túl kritikus ..