Zwei oder mehr Transistoren parallel schalten

Das parallele Verbinden von Transistoren ist ein Prozess, bei dem die identischen Pinbelegungen von zwei oder mehr Transistoren in einer Schaltung miteinander verbunden werden, um die Belastbarkeit des kombinierten parallelen Transistorsatzes zu multiplizieren.

In diesem Beitrag erfahren Sie, wie Sie mehrere Transistoren sicher parallel schalten können. Dies können BJTs oder Mosfets sein. Wir werden beide diskutieren.

Warum Paralleltransistoren notwendig werden

Bei der Herstellung leistungselektronischer Schaltungen ist die korrekte Konfiguration der Leistungsendstufe sehr wichtig. Dies beinhaltet die Schaffung einer Leistungsstufe, die mit geringstem Aufwand hohe Leistung bewältigen kann. Dies ist normalerweise mit einzelnen Transistoren nicht möglich und erfordert, dass viele von ihnen parallel geschaltet werden.

Diese Stufen können hauptsächlich aus Leistungsgeräten wie dem bestehen Leistungs-BJTs oder MOSFETs . Normalerweise reichen einzelne BJTs aus, um einen moderaten Ausgangsstrom zu erhalten. Wenn jedoch ein höherer Ausgangsstrom erforderlich ist, muss eine größere Anzahl dieser Geräte addiert werden. Daher ist es notwendig, diese Geräte parallel zu schalten. Obwohl mit einzelnen BJTs ist relativ einfach, das parallele Verbinden erfordert aufgrund des einen wesentlichen Nachteils bei den Transistoreigenschaften einige Aufmerksamkeit.

Was ist 'Thermal Runaway' in BJTs?

Transistoren (BJTs) müssen gemäß ihren Spezifikationen unter angemessen kühleren Bedingungen betrieben werden, damit ihre Verlustleistung den maximal angegebenen Wert nicht überschreitet. Und deshalb installieren wir Kühlkörper auf ihnen, um das oben genannte Kriterium beizubehalten.

Darüber hinaus haben BJTs eine negative Temperaturkoeffizientenkennlinie, die sie dazu zwingt, ihre Leitungsrate proportional zu ihrer zu erhöhen Gehäusetemperatur steigt .

Wenn die Gehäusetemperatur tendenziell ansteigt, steigt auch der Strom durch den Transistor an, wodurch die Vorrichtung gezwungen wird, sich weiter zu erwärmen.

Der Prozess gerät in eine Art Kettenreaktion, die das Gerät schnell erwärmt, bis das Gerät zu heiß wird, um es aufrechtzuerhalten, und dauerhaft beschädigt wird. Diese Situation wird in Transistoren als thermisches Durchgehen bezeichnet.

Wenn zwei oder mehr Transistoren aufgrund ihrer leicht unterschiedlichen individuellen Eigenschaften (hFE) parallel geschaltet werden, können sich die Transistoren in der Gruppe mit unterschiedlichen Raten auflösen, einige etwas schneller und andere etwas langsamer.

Infolgedessen kann sich der Transistor, der möglicherweise etwas mehr Strom durch ihn leitet, schneller erwärmen als die benachbarten Geräte, und bald kann das Gerät in eine thermische Durchlaufsituation geraten, die sich selbst beschädigt und das Phänomen anschließend auch auf die verbleibenden Geräte überträgt dabei.

Die Situation kann effektiv angegangen werden, indem ein Widerstand mit kleinem Wert in Reihe mit dem Emitter jedes parallel geschalteten Transistors geschaltet wird. Das Der Widerstand sperrt und regelt die Strommenge Durchlaufen der Transistoren und niemals zulassen, dass sie gefährliche Werte erreichen.

Der Wert sollte entsprechend der Größe des durch sie fließenden Stroms angemessen berechnet werden.

Wie ist es verbunden? Siehe die Abbildung unten.

Berechnung des Emitterstrombegrenzungswiderstands in parallelen BJTs

Es ist eigentlich sehr einfach und könnte nach dem Ohmschen Gesetz berechnet werden:

R = V / I,

Wobei V die in der Schaltung verwendete Versorgungsspannung ist und 'I' 70% der maximalen Strombelastbarkeit des Transistors betragen kann.

Angenommen, Sie haben 2N3055 für den BJT verwendet, da die maximale Stromhandhabungskapazität des Geräts etwa 15 Ampere beträgt, wären 70% davon etwa 10,5 A.

Daher wird unter der Annahme von V = 12 V angenommen

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

Berechnung des Basiswiderstands

Dies kann mit der folgenden Formel erfolgen

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

Nehmen wir an, hFE = 50, Laststrom = 3 Ampere, könnte die obige Formel wie folgt gelöst werden:

Rb = 11,3 · 50/3 = 188 Ohm

So vermeiden Sie Emitterwiderstände in parallelen BJTs

Obwohl die Verwendung von Emitterstrombegrenzungswiderständen gut und technisch korrekt aussieht, könnte ein einfacherer und intelligenterer Ansatz darin bestehen, die BJTs über einem gemeinsamen Kühlkörper zu montieren, wobei viel Kühlkörperpaste auf ihre Kontaktflächen aufgetragen wird.

Diese Idee ermöglicht es Ihnen, die unordentlichen drahtgewickelten Emitterwiderstände loszuwerden.

Die Montage über einem gemeinsamen Kühlkörper gewährleistet eine schnelle und gleichmäßige Wärmeverteilung und beseitigt die gefürchtete thermische Ausreißersituation.

Da außerdem die Kollektoren der Transistoren parallel und miteinander verbunden sein sollen, wird die Verwendung von Glimmerisolatoren nicht mehr wesentlich und macht die Sache sehr bequem, da der Körper der Transistoren durch ihr Kühlkörpermetall selbst parallel geschaltet wird.

Es ist wie eine Win-Win-Situation ... Transistoren, die sich leicht parallel durch das Kühlkörpermetall kombinieren lassen, um die sperrigen Emitterwiderstände zu beseitigen und die thermische Ausreißersituation zu beseitigen.

Paralleles Anschließen von MOSFETs

Im obigen Abschnitt haben wir gelernt, wie BJTs sicher parallel geschaltet werden können. Wenn es um Mosfets geht, sind die Bedingungen genau umgekehrt und sehr zugunsten dieser Geräte.

Im Gegensatz zu den BJTs weisen Mosfets keine Probleme mit dem negativen Temperaturkoeffizienten auf und sind daher aufgrund von Überhitzung frei von thermischen Ausreißersituationen.

Im Gegenteil, diese Geräte weisen positive Temperaturkoeffizienteneigenschaften auf, was bedeutet, dass die Geräte weniger effizient leiten und den Strom blockieren, wenn es wärmer wird.

Deshalb beim Anschließen von Mosfets Parallel dazu müssen wir uns um nichts kümmern, und Sie können sie einfach parallel anschließen, ohne von Strombegrenzungswiderständen abhängig zu sein, wie unten gezeigt. Die Verwendung separater Gate-Widerstände für jeden der Mosfets sollte jedoch in Betracht gezogen werden ... obwohl dies nicht zu kritisch ist.