Paralelní připojení dvou nebo více tranzistorů

Paralelní připojení tranzistorů je proces, při kterém jsou identické vývody dvou nebo více tranzistorů spojeny dohromady v obvodu, aby se znásobila kapacita zpracování kombinované sady paralelních tranzistorů.

V tomto příspěvku se naučíme, jak bezpečně připojit více tranzistorů paralelně, mohou to být BJT nebo mosfety, budeme diskutovat o obou.

Proč je paralelní tranzistor nezbytný

Při výrobě výkonových elektronických obvodů se stává velmi důležitá správná konfigurace výkonového stupně. To zahrnuje vytvoření výkonové fáze, která zvládne vysoký výkon s minimálním úsilím. To obvykle není možné pomocí jednotlivých tranzistorů a vyžaduje to, aby bylo mnoho z nich zapojeno paralelně.

Tyto fáze mohou primárně sestávat z napájecích zařízení, jako je výkonové BJT nebo MOSFETy . Normálně jsou jednotlivé BJT dostačující pro získání mírného výstupního proudu, ale když je vyžadován vyšší výstupní proud, je nutné přidat více těchto zařízení dohromady. Proto je nutné tyto zařízení zapojit paralelně. Ačkoli pomocí jednotlivých BJT je relativně jednodušší, jejich paralelní připojení vyžaduje určitou pozornost kvůli jedné významné nevýhodě s charakteristikami tranzistorů.

Co je to „Thermal Runaway“ v BJT

Podle jejich specifikací musí být tranzistory (BJT) provozovány za přiměřeně chladnějších podmínek, aby jejich ztrátový výkon nepřekročil maximální specifikovanou hodnotu. A proto na ně instalujeme chladiče, abychom udrželi výše uvedené kritérium.

Kromě toho mají BJT negativní teplotní koeficient, který je nutí proporcionálně zvyšovat rychlost vedení teplota se zvyšuje .

Jak má teplota tendenci se zvyšovat, zvyšuje se také proud přes tranzistor, což nutí zařízení k dalšímu zahřívání.

Proces se dostává do jakési řetězové reakce, která zařízení rychle zahřívá, dokud se zařízení nestane příliš horkým na to, aby vydržel, a trvale se poškodí. Tato situace se v tranzistorech nazývá tepelný útěk.

Pokud jsou dva nebo více tranzistorů připojeny paralelně, kvůli jejich mírně odlišným individuálním charakteristikám (hFE) se mohou tranzistory ve skupině rozptýlit různými rychlostmi, některé o něco rychleji a jiné o něco pomaleji.

V důsledku toho by se tranzistor, který jím může vést o něco více proudu, mohl začít zahřívat rychleji než sousední zařízení a brzy zjistíme, že zařízení vstupuje do situace tepelného úniku a poškozuje se a následně přenáší jev také na zbývající zařízení , v průběhu.

Situaci lze účinně řešit přidáním malého hodnotového rezistoru do série s emitorem každého tranzistoru zapojeným paralelně. The rezistor inhibuje a řídí množství proudu procházející tranzistory a nikdy mu nedovolí jít na nebezpečnou úroveň.

Hodnota by měla být odpovídajícím způsobem vypočítána podle velikosti proudu, který jimi prochází.

Jak je to spojeno? Viz obrázek níže.

Jak vypočítat rezistor omezující proud vysílače v paralelních BJT

Je to ve skutečnosti velmi jednoduché a lze jej vypočítat pomocí Ohmova zákona:

R = V / I,

Kde V je napájecí napětí použité v obvodu a „I“ může představovat 70% maximální kapacity zpracování proudu tranzistoru.

Řekněme například, že pokud jste pro BJT použili 2N3055, protože maximální proudová kapacita zařízení je kolem 15 ampérů, 70% z toho by bylo kolem 10,5 A.

Proto za předpokladu V = 12V

R = 12 / 10,5 = 1,14 ohmů

Výpočet základního odporu

To lze provést pomocí následujícího vzorce

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

Předpokládejme, že hFE = 50, zátěžový proud = 3 ampéry, výše uvedený vzorec lze vyřešit jako níže:

Rb = 11,3 x 50/3 = 188 ohmů

Jak se vyhnout rezistorům emitoru v paralelních BJT

Ačkoli použití odporů omezovače proudu emitoru vypadá dobře a technicky správně, jednodušší a chytřejší přístup by mohl být namontovat BJT na společný chladič se spoustou chladicí pasty aplikované na jejich kontaktní povrchy.

Tato myšlenka vám umožní zbavit se špinavých odporů emitoru s drátovým vinutím.

Montáž přes běžný chladič zajistí rychlé a rovnoměrné sdílení tepla a eliminuje obávanou tepelnou situaci.

Navíc vzhledem k tomu, že kolektory tranzistorů mají být paralelní a vzájemně spojené, použití slídových izolátorů již není nezbytné a dělá věci mnohem pohodlnějšími, protože tělo tranzistorů je paralelně spojeno prostřednictvím samotného chladiče.

Je to jako situace win-win ... tranzistory, které se snadno paralelně kombinují přes chladičový kov, zbavují se objemných odporů emitoru a eliminují situaci tepelného úniku.

Paralelní připojení MOSFETů

Ve výše uvedené části jsme se naučili, jak bezpečně připojit BJT paralelně, pokud jde o mosfety, podmínky se stanou zcela opačnými, a to ve prospěch těchto zařízení.

Na rozdíl od BJT nemají mosfety problémy s negativním teplotním součinitelem, a proto nejsou vystaveny teplotním únikům v důsledku přehřátí.

Naopak, tato zařízení vykazují kladné charakteristiky teplotního koeficientu, což znamená, že zařízení začínají vést méně efektivně a začnou blokovat proud, jakmile se začne ohřívat.

Proto při připojování mosfetů paralelně se nemusíme o nic starat a můžete je jednoduše zapojit paralelně, bez závislosti na jakýchkoli omezujících rezistorech, jak je znázorněno níže. Mělo by se však zvážit použití samostatných hradlových rezistorů pro každou z mosfetů .... i když to není příliš kritické ..