Transistor secara paralel

16

Saya ingin menggunakan beberapa transistor secara paralel untuk mengontrol arus melalui beban. Ini untuk mendistribusikan arus melalui beban melintasi transistor sehingga masing-masing transistor dengan arus pengumpul pengenal kurang dari yang mengalir melalui beban dapat digabungkan untuk mengontrol beban.

Dua pertanyaan:

  1. Apakah pengaturan seperti dalam skema di bawah ini berfungsi dengan baik? (Nilai-nilai resistor hanya diperkirakan secara kasar).

  2. Bagaimana seharusnya nilai-nilai resistor dihitung? Saya berpikir untuk menggunakan kisaran nilai hfe untuk transistor sebagai berikut: menghitung dua arus kolektor: untuk nilai minimum VR, arus kolektor minimum dan maksimum untuk nilai hfe minimum dan maksimum.

Terima kasih

skema

mensimulasikan rangkaian ini - Skema dibuat menggunakan CircuitLab

Sunting: Sebenarnya saya akan menghapus R-limit, dan memiliki VR stretch di rails, dengan wiper terhubung ke R1-R3

CL22
sumber
1
Bonus tambahan untuk membangun sirkuit seperti ini ditambahkan redundansi. Jika Anda secara fisik membuat rangkaian sehingga resistor / transistor paralel adalah setiap bagian dari kartrid yang dapat dilepas (seperti tabung vakum / soket), Anda akan dapat menarik keluar dan menggantinya dengan yang identik tanpa harus mematikannya. (Tentu saja keselamatan harus dipertimbangkan, tergantung pada jenis catu daya dan beban apa yang Anda kendarai).
AJMansfield

Jawaban:

16

Ini sebenarnya adalah teknik yang sangat umum untuk dilakukan, baik dengan BJT (transistor tradisional seperti yang digambarkan di atas) dan MOSFET. Dengan BJT, Anda tidak perlu repot dengan resistor basis terpangkas terpisah, yang perlu Anda lakukan adalah menambahkan resistor berbagi saat ini atau kadang-kadang disebut resistor pemberat . Lihat halaman ini misalnya, yang pertama saya temukan dengan google yang menjelaskan desain ini:

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

Jika Anda menggunakan MOSFET, Anda tidak memerlukan resistor berbagi saat ini sama sekali, mereka hanya bisa diparalel 'di luar kotak'. MOSFET memiliki umpan balik negatif 'bawaan': jika satu MOSFET mendapat bagian lebih besar dari arus, ia menjadi lebih panas yang pada gilirannya meningkatkan resistansi dan mengurangi jumlah arus yang melewatinya. Inilah sebabnya mengapa MOSFET biasanya lebih disukai untuk aplikasi yang membutuhkan banyak transistor secara paralel. Namun, BJT lebih mudah untuk dibangun menjadi sumber arus karena mereka memiliki keuntungan arus yang cukup konstan.

pengguna36129
sumber
1
Fantastis, terima kasih. Bagaimana saya menghitung nilai resistor ballast minimum? (Dalam lembar data yang saya temukan, satu-satunya grafik suhu yang saya temukan adalah power derating vs case case). Apakah ada formula yang akan bekerja di semua model NPN?
CL22
Tidak ada jawaban yang baik atau buruk di sini, itu tergantung pada pilihan desain lainnya, umumnya. Resistor biasanya dipilih sehingga drop tegangan melintasi resistor kira-kira satu urutan besarnya kurang dari drop tegangan di atas BJT. Namun, dalam beberapa desain ini mungkin masih menghasilkan 10W + resistor yang terlalu besar, sehingga Anda mungkin akan mencari nilai yang lebih kecil.
user36129
6
Berbeda dengan koefisien temp positif dari RDS yang menyeimbangkan arus antara FET yang diaktifkan, koefisien temp negatif dari Vth akan menyebabkan FET linear paralel agar tidak berbagi.
gsills
3
-1 untuk keseimbangan arus informasi yang salah dalam FET yang dioperasikan dalam mode linear.
gsills
Yah, itu tergantung pada apa yang Anda sebut salah informasi. Ya, parit FET pada suhu tinggi akan memiliki pembagian saat ini yang tidak sama. Tetapi itu adalah praktik yang baik untuk FET linear-mode paralel. Bercak-bercak panas dan pembagian yang tidak merata saat ini bukan masalah untuk sebagian besar aplikasi, terutama jika Anda tetap berada dalam SOA dan memastikan Anda menurunkan arus pada suhu yang lebih tinggi, Anda akan baik-baik saja. Hanya saja, jangan mencoba mengoperasikan gerbang dengan potensiometer dan tetap tenang. Ini digunakan dalam banyak, jika tidak semua, wastafel daya tegangan rendah.
user36129
11

Untuk aplikasi di mana Anda perlu transistor paralel dan mengontrol arus secara linear (tidak mengaktifkan dan menonaktifkan transistor sepenuhnya), BJT adalah pilihan terbaik Anda. Seperti yang dikatakan Olin Lathrop, rangkaian harus memiliki resistor secara seri dengan pemancar BJT untuk membantu menyeimbangkan arus.

Berikut ini adalah contoh rangkaian awal untuk menunjukkan penempatan resistor emitor.

masukkan deskripsi gambar di sini

γ

(β+1)(VcVbeo(1γΔT1))Rb1+Re1(β+1)

β

βΔT1

masukkan deskripsi gambar di sini

Jadi, dengan Re1 dari 1 Ohm, ada sekitar 10% perubahan dengan kenaikan suhu 100 derajat. Resistor emitor dalam contoh ini akan memiliki sekitar 1,5W di dalamnya. Nilai yang lebih rendah dapat digunakan, tetapi variasi akan lebih besar. Pengoperasian Q1 dan Q2 sebagian besar akan independen kecuali untuk Vc dan tegangan melintasi Rload.

Untuk benar-benar mengendalikan arus akan memerlukan loop umpan balik untuk mengatur Vc. Dan, untuk benar-benar menyebabkan arus di setiap transistor sesuai akan membutuhkan loop umpan balik untuk setiap transistor.

Jangan Coba Ini Dengan MOSFET. Setidaknya jangan berharap MOSFET secara ajaib berbagi saat ini.

VthVth tentang ini). Berikut adalah bagan karakteristik transfer untuk diilustrasikan.

masukkan deskripsi gambar di sini

VthTjgf ) secara efektif akan lebih tinggi untuk sebagian panas. Perangkat paralel tidak akan mulai berbagi arus sampai melewati titik crossover yang ditunjukkan pada grafik di sekitar 15 amp. Merupakan hal yang tidak biasa bagi FET yang beroperasi dalam mode linier untuk sampai pada titik crossover.

VthVgsVthVth

VthVth

Vgs

Paralel yang dikendalikan secara linear MOSFET untuk berbagi saat ini berarti memiliki loop umpan balik untuk setiap perangkat.

gsills
sumber
PADA Semikonduktor AND8199 membahas ini secara terperinci.
Phil Frost
@ PhilFrost terima kasih untuk tautannya, saya menyukainya lebih baik daripada yang saya miliki. Ditambahkan ke jawaban.
gsills
10

Sirkuit Anda seperti yang ditunjukkan bukan ide yang baik karena semua transistor tidak akan sama. Mungkin ada variasi yang signifikan dalam perolehan dari bagian ke bagian, dan tetes BE tidak akan sama persis. Lebih buruk lagi, transistor yang akhirnya mengambil arus paling banyak akan menjadi terpanas, yang membuat drop BE-nya turun, yang membuatnya mengambil lebih banyak arus ...

Cara paling sederhana untuk menyiasatinya dengan transistor bipolar adalah dengan meletakkan resistor terpisah kecil secara seri dengan masing-masing emitor. Anda memiliki 50 Ω Muat, jadi 1 Ω emitor resistor harus baik-baik saja. Sekarang Anda mengikat semua pangkalan bersama arah.

Ketika transistor membawa lebih banyak arus daripada yang lain, tegangan yang melintasi resistor emitornya akan naik. Ini mengurangi tegangan BE relatif terhadap yang lain, yang membuatnya lebih sedikit arus basis, yang menyebabkan ia membawa lebih sedikit dari arus keluaran keseluruhan. Resistor emitor pada dasarnya menyebabkan beberapa umpan balik negatif yang membuat semua transistor secara kasar naik.

Olin Lathrop
sumber
1
+1 untuk menambahkan resistor emitor untuk menyeimbangkan arus antara BJT.
gsills