Transistores en paralelo

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Quiero usar varios transistores en paralelo para controlar la corriente a través de una carga. Esto es para distribuir la corriente a través de la carga a través de los transistores para que los transistores individuales con una corriente de colector nominal menor que la que pasa a través de la carga se puedan combinar para controlar la carga.

Dos preguntas:

  1. ¿Funcionaría bien un arreglo como el que se muestra a continuación? (Los valores de resistencia solo son muy aproximados).

  2. ¿Cómo deben calcularse los valores de resistencia? Estaba pensando en usar el rango de valores de hfe para el transistor de la siguiente manera: calcular dos corrientes de colector: para el valor mínimo de VR, la corriente de colector mínima y máxima para los valores de hfe mínimo y máximo.

Gracias

esquemático

simular este circuito : esquema creado con CircuitLab

Editar: en realidad, eliminaría el límite R y haría que VR se extendiera por los rieles, con el limpiador conectado a R1-R3

CL22
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Una ventaja adicional para construir el circuito como este es la redundancia añadida. Si construye físicamente el circuito de manera que las resistencias / transistores paralelos sean cada parte de un cartucho extraíble (como un tubo / toma de vacío), podría extraer uno y reemplazarlo por uno idéntico sin necesidad de apagarlo (la seguridad tendría que considerarse, por supuesto, dependiendo de qué tipo de fuente de alimentación y carga esté conduciendo).
AJMansfield

Respuestas:

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En realidad, esta es una técnica muy común, tanto con BJT (transistores tradicionales como los dibujados anteriormente) como con MOSFET. Con los BJT, no necesita molestarse con resistencias de base recortadas por separado, todo lo que necesita hacer es agregar resistencias de intercambio de corriente o, a veces, llamadas resistencias de lastre . Mire esta página, por ejemplo, la primera que encontré con google que explica este diseño:

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

Si usa MOSFET, no necesita las resistencias compartidas actuales, solo se pueden poner en paralelo 'fuera de la caja'. Los MOSFET tienen retroalimentación negativa 'incorporada': si un MOSFET obtiene una mayor parte de la corriente, se calienta más, lo que a su vez aumenta su resistencia y reduce la cantidad de corriente que lo atraviesa. Esta es la razón por la cual los MOSFET generalmente se prefieren para aplicaciones donde se requieren múltiples transistores en paralelo. Sin embargo, los BJT son más fáciles de incorporar a las fuentes de corriente, ya que tienen una ganancia de corriente bastante constante.

usuario36129
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Fantástico, gracias. ¿Cómo calcularía el valor mínimo de resistencia de lastre? (En las hojas de datos que he encontrado, los únicos gráficos de temperatura que he encontrado son la reducción de potencia frente a la temperatura de la carcasa). ¿Existe una fórmula que funcione en todos los modelos NPN?
CL22
Aquí no hay una respuesta buena o mala, generalmente depende de otras opciones de diseño. La resistencia generalmente se elige de modo que la caída de voltaje a través de la resistencia sea aproximadamente un orden de magnitud menor que la caída de voltaje sobre el BJT. Sin embargo, en algunos diseños esto aún puede producir resistencias de 10W + que son inaceptablemente grandes, por lo que puede optar por valores aún más pequeños.
user36129
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A diferencia del coeficiente de temperatura positivo de Rds que equilibra la corriente entre los FET conmutados, el coeficiente de temperatura negativo de Vth hará que los FET lineales paralelos no se compartan.
gsills
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-1 para el balance de corriente de desinformación en FET operados en modo lineal.
gsills
Bueno, eso depende de lo que llames desinformación. Sí, los FET de trinchera a altas temperaturas tendrán un intercambio de corriente desigual. Pero es una buena práctica poner en paralelo FET de modo lineal. La detección de puntos calientes y el intercambio desigual de corriente no es un problema para la mayoría de las aplicaciones, especialmente si se mantiene dentro del SOA y se asegura de reducir la corriente a temperaturas más altas, estará perfectamente bien. Simplemente no intente operar la puerta con un potenciómetro y mantenerlos frescos. Esto se emplea en muchos, si no en todos, los sumideros de voltaje de baja carga.
user36129
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Para una aplicación en la que necesita poner en paralelo los transistores y controlar la corriente de forma lineal (sin encender o apagar los transistores por completo), los BJT son su mejor opción. Como dice Olin Lathrop, el circuito necesitará resistencias en serie con los emisores BJT para ayudar a equilibrar la corriente.

Aquí hay un circuito de ejemplo inicial para mostrar la colocación de la resistencia del emisor.

ingrese la descripción de la imagen aquí

γ

(β+1)(Vc-Vbeo(1-γΔT1))Rb1+Re1(β+1)

β

βΔT1

ingrese la descripción de la imagen aquí

Entonces, con Re1 de 1 Ohm, hay aproximadamente un cambio del 10% con 100 grados de aumento de temperatura. Las resistencias de emisor en este ejemplo tendrían hasta aproximadamente 1.5W en ellas. Se podrían usar valores más bajos, pero la variación sería mayor. La operación de Q1 y Q2 sería en su mayoría independiente, excepto por Vc y voltaje a través de Rload.

Sin embargo, controlar realmente la corriente requeriría un ciclo de retroalimentación para regular Vc. Y, para realmente hacer coincidir la corriente en cada transistor, se requeriría un ciclo de retroalimentación para cada transistor.

No intentes esto con MOSFETS. Al menos no esperes que los MOSFET compartan mágicamente la corriente.

VthVth

ingrese la descripción de la imagen aquí

VthTjsolF

VthVgsVthVth

VthVth

Vgs

Paralelamente a los MOSFET controlados linealmente para compartir en la actualidad significa tener un circuito de retroalimentación para cada dispositivo.

gsills
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ON Semiconductor AND8199 analiza esto en detalle.
Phil Frost
@ PhilFrost gracias por el enlace, me gusta más que el que tenía. Añadido a la respuesta.
gsills
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Su circuito como se muestra no es una buena idea porque todos los transistores no serán iguales. Puede haber una variación significativa en la ganancia de parte a parte, y las caídas de BE tampoco coincidirán exactamente. Para empeorar las cosas, el transistor que termina tomando la mayor cantidad de corriente se calentará más, lo que hace que su BE caiga, lo que hace que tome más corriente ...

La forma más sencilla de solucionar esto con los transistores bipolares es colocar una pequeña resistencia separada en serie con cada emisor. Tiene una carga de 50 Ω, por lo que las resistencias de emisor de 1 Ω deberían estar bien. Ahora atas todas las bases juntas en dirección.

Cuando un transistor lleva más corriente que los otros, el voltaje a través de su resistencia de emisor aumentará. Esto reduce su voltaje BE en relación con los demás, lo que le da menos corriente de base, lo que hace que transporte menos corriente de salida general. Las resistencias de emisor básicamente provocan una retroalimentación negativa que mantiene a todos los transistores aproximadamente en equilibrio.

Olin Lathrop
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+1 para agregar resistencias de emisor para equilibrar la corriente entre BJT.
gsills