Транзисторы параллельно


16

Я хочу использовать несколько транзисторов параллельно для управления током через нагрузку. Это предназначено для распределения тока через нагрузку по транзисторам, так что отдельные транзисторы с номинальным током коллектора, меньшим, чем ток, проходящий через нагрузку, могут быть объединены для управления нагрузкой.

Два вопроса:

  1. Будет ли работать такая схема, как на схеме ниже? (Значения резистора только очень приблизительно).

  2. Как рассчитать значения резисторов? Я думал об использовании диапазона значений HFE для транзистора следующим образом: рассчитать два тока коллектора: для минимального значения VR, минимальный и максимальный ток коллектора для минимального и максимального значений HFE.

Благодарность

схематический

смоделировать эту схему - схема, созданная с использованием CircuitLab

Редактировать: На самом деле я бы убрал R-limit, и бы VR растянулся по рельсам, со стеклоочистителем, подключенным к R1-R3


1
Дополнительным бонусом к построению схемы, подобной этой, является добавленная избыточность. Если вы физически сконструируете схему так, чтобы параллельные резисторы / транзисторы были каждой частью съемного картриджа (например, вакуумной трубки / розетки), вы могли бы вытащить один и заменить его на идентичный без необходимости выключать его. (конечно, нужно учитывать безопасность в зависимости от того, какой источник питания и нагрузку вы используете).
AJMansfield

Ответы:


16

На самом деле это очень распространенный метод, как с BJT (традиционными транзисторами, как показано выше), так и с MOSFET. С BJT вам не нужно беспокоиться об отдельных усеченных базовых резисторах, все, что вам нужно сделать, это добавить токовые резисторы с разделением по току или иногда называемые балластными резисторами . Посмотрите на эту страницу, например, первый, который я нашел с Google, который объяснил этот дизайн:

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

Если вы используете МОП-транзисторы, вам вообще не нужны текущие разделяющие резисторы, их можно просто распараллелить «из коробки». МОП-транзисторы имеют встроенную отрицательную обратную связь: если один МОП-транзистор получает большую долю тока, он нагревается, что, в свою очередь, увеличивает его сопротивление и уменьшает количество проходящего через него тока. Вот почему полевые МОП-транзисторы обычно предпочтительнее для приложений, где требуется несколько параллельных транзисторов. Однако BJT легче встроить в источники тока, поскольку они имеют довольно постоянное усиление тока.


1
Фантастика, спасибо. Как рассчитать минимальное значение балластного резистора? (В таблицах данных, которые я нашел, единственные температурные графики, которые я нашел, это снижение мощности по сравнению с температурой корпуса). Есть ли формула, которая будет работать на всех моделях NPN?
CL22

Здесь нет хорошего или плохого ответа, это зависит от других вариантов дизайна, как правило. Резистор обычно выбирается таким образом, чтобы падение напряжения на резисторе было примерно на порядок меньше падения напряжения на BJT. Однако в некоторых конструкциях это может привести к появлению резисторов 10 Вт +, которые неприемлемо велики, поэтому вы можете пойти на еще меньшие значения.
user36129

6
В отличие от положительного временного коэффициента Rds, который уравновешивает ток между коммутируемыми полевыми транзисторами, отрицательный временный коэффициент Vth приведет к тому, что параллельные линейные полевые транзисторы не будут делиться.
Gsills

3
-1 для дезинформации текущего баланса в полевых транзисторах, работающих в линейном режиме.
Gsills

Ну, это зависит от того, что вы называете дезинформацией. Да, траншейные полевые транзисторы при высоких температурах будут иметь неравномерное распределение тока. Но это хорошая практика для параллельных полевых транзисторов. Горячие точки и неравномерное распределение тока не являются проблемой для большинства приложений, особенно если вы остаетесь в пределах SOA и убедитесь, что вы понизили ток при более высокой температуре, у вас все будет отлично. Только не пытайтесь управлять воротами с помощью потенциометра и держите их в прохладе. Это используется во многих, если не во всех низковольтных источниках питания.
user36129

11

Для приложений, в которых необходимо параллельное соединение транзисторов и управление током линейным способом (без полного включения и выключения транзисторов), BJT - ваш лучший выбор. Как говорит Олин Латроп, в схеме должны быть последовательно соединены резисторы с эмиттерами BJT, чтобы помочь сбалансировать ток.

Вот пример схемы запуска, показывающий размещение резистора эмиттера.

введите описание изображения здесь

γ

(β+1)(Vc-Vbeo(1-γΔT1))Rb1+Ке1(β+1)

β

βΔT1

введите описание изображения здесь

Таким образом, при Re1, равном 1 Ом, изменение составляет около 10% при повышении температуры на 100 градусов. В этом примере эмиттерные резисторы имели бы до 1,5 Вт. Можно использовать более низкие значения, но тогда вариация будет больше. Работа Q1 и Q2 будет в основном независимой, за исключением Vc и напряжения на Rload.

Чтобы реально контролировать ток, потребовалась бы петля обратной связи для регулирования Vc. И, чтобы действительно заставить ток в каждом транзисторе соответствовать, потребовалась бы петля обратной связи для каждого транзистора.

Не пытайтесь сделать это с MOSFETS. По крайней мере, не ожидайте, что МОП-транзисторы волшебным образом разделят ток.

ВгоВго

введите описание изображения здесь

ВгоTJграмме

ВгоВгсВгоВго

ВгоВго

Вгс

Параллельное управление линейно управляемыми полевыми транзисторами для разделения тока означает наличие обратной связи для каждого устройства.


ON Semiconductor AND8199 обсуждает это подробно.
Фил Фрост

@PhilFrost спасибо за ссылку, она мне больше нравится, чем у меня. Добавлено в ответ.
Gsills

10

Ваша схема, как показано, не очень хорошая идея, потому что все транзисторы не будут равны. Могут быть значительные различия в усилении от части к части, и падения BE также не будут точно совпадать. Что еще хуже, транзистор, который в конечном итоге получает наибольшее значение тока, станет горячим, что приведет к падению его BE, что приведет к увеличению тока ...

Самый простой способ обойти это с помощью биполярных транзисторов - это поставить небольшой отдельный резистор последовательно с каждым эмиттером. У вас нагрузка 50 Ом, поэтому резисторы эмиттера 1 Ом должны быть в порядке. Теперь вы связываете все основы вместе в направлении.

Когда транзистор несет больше тока, чем другие, напряжение на его эмиттерном резисторе будет расти. Это уменьшает его напряжение BE относительно других, что дает ему меньший базовый ток, что заставляет его пропускать меньший общий выходной ток. Резисторы эмиттера в основном вызывают некоторую отрицательную обратную связь, которая держит все транзисторы примерно сбалансированными.


1
+1 для добавления резисторов эмиттера для балансировки тока между BJT.
gsills
Используя наш сайт, вы подтверждаете, что прочитали и поняли нашу Политику в отношении файлов cookie и Политику конфиденциальности.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.