Освоение параллельных транзисторов: Полное руководство по безопасному и эффективному проектированию схем

Если схема потребляет много мощности, ей понадобится транзистор для помощи в регулировке тока. Однако отдельный транзистор может не выполнить задачу достаточно, поэтому вам может понадобиться реализовать транзисторы параллельно. Это улучшает совместную способность обработки тока и обеспечивает множество ключевых преимуществ для вашей электронной схемы. Например, это предотвращает повреждение транзистора в зависимости от вашего метода реализации.

Понимание того, как это работает, может показаться довольно сложным. Так давайте начнем! В WELLPCB мы стремимся направить вас в правильном направлении. После прочтения этой статьи вы узнаете о параллельных транзисторах и том, чего они достигают.

1. Что такое транзисторы в параллели?

На схеме, совпадающие выводы двух транзисторов формируют соединение, известное как параллельные транзисторы. Достижение этого повышает количество тока, который транзисторы могут обрабатывать. После реализации вам не придется беспокоиться о том, что транзисторы имеют дело с слишком большой мощностью.

2. Почему соединять транзисторы в параллели?

(Схема будет нуждаться в транзисторах в параллели, если она потребляет большое количество мощности.)

Если вы строите схему, которая будет потреблять высокий выходной ток, вам нужно соединить транзисторы в параллели. Это потому, что отдельный транзистор не может справиться с таким количеством мощности, потенциально приводя к постоянному повреждению.

Использование этого метода помогает обеспечить баланс нагрузки тока. Это происходит от распределения мощности от одного транзистора, который остается неповрежденным, к следующему. Эти два типа транзисторов могут соединяться в параллели: BJT или MOSFET.

3. Реализация транзисторов в параллели с правильным подходом

(MOSFETы в параллели обеспечивают высокую проводимость, которая эффективно распределяет ток.)

В этом разделе вы узнаете, как соединить как BJT, так и MOSFET в параллели. Если вы соединяете биполярные транзисторы в параллели, вы должны интегрировать балластные резисторы последовательно, общий подход для аудиоусилителей. Обычно он имеет дело с высоким потреблением мощности и включает взаимное соединение баз и эмиттеров вместе. И он решает проблемы дисбаланса тока. Первые два шага ниже демонстрируют, как вы можете рассчитать оба омических значения резистора, позволяя соединить их последовательно.

Шаг один:

(Используйте закон Ома для расчета рейтинга резистора.)

Во-первых, вам понадобится выполнить расчеты для резисторов. Используйте формулу R = V/I для токоограничивающего. V служит напряжением схемы. Тем временем значение "I" представляет 70% от количества тока, которое транзистор хранит. Например, BJT 2N3055 может хранить примерно 15А. Так, 70% от этого значения равняется 10,5А. С питанием 12В расчет выглядит так: R = 12/10,5 = 1,14. Следовательно, омический рейтинг должен отражать значение 1,14.

Шаг два:

(Базовый резистор помогает балансировать нагрузку тока на транзисторе.)

Далее вам понадобится рассчитать омическое значение базового резистора. Используйте эту формулу: Rb = (12 - 0,7)hFE / Ток нагрузки. Значение hFE равняется 50, в то время как ток нагрузки устанавливается на 3А. Наконец, вы можете выполнить расчет с: Rb = 11,3 x 50 / 3. Результат равняется 188 Ом.

Шаг три:

(Вы можете разместить BJT над радиатором для помощи в обработке тока.)

Однако если вы не хотите реализовывать резисторы, вы можете установить радиатор вместо этого. Для этой техники просто установите стандартный радиатор под BJT и добавьте много термопасты на каждую поверхность. Это обеспечивает равномерное распределение тепла, предоставляя решение для термического разгона. Кроме того, транзисторы легко соединяются в параллели через металлическую структуру радиатора.

Шаг четыре:

(MOSFET с затворным резистором предоставляет безопасное и эффективное решение, предотвращающее термический разгон.)

MOSFETы также могут соединяться в параллели. Пока вы этого добиваетесь, вы должны реализовать затворной резистор с каждым устройством. Однако некоторые преимущества держат его крайне безопасным и эффективным. Например, при нагреве они становятся менее проводящими и постепенно предотвращают поток тока. На плюсной стороне, они не демонстрируют термический разгон. Они напрямую соединяются через сток-к-стоку, затвор-к-затвору и источник-к-источнику.

4. Решения для ошибок транзисторов в параллели

Ошибка 1: Термический разгон

Метод избегания: Термический разгон происходит, когда один транзистор в параллели не соответствует другим транзисторам. Обычно это означает, что он заставит один транзистор потреблять больше тока, чем остальные. Оттуда он собирает больше тепла, которое накапливается до тех пор, пока не понесет постоянное повреждение.

Чтобы предотвратить это, вы должны интегрировать резистор низкого рейтинга, соединенный последовательно с каждым эмиттером. Например, если нагрузка равна 50 Ом, то резистор 1 Ом будет работать хорошо. Он обеспечивает отрицательную обратную связь, которая удерживает ток в умеренном состоянии из-за увеличения напряжения в его эмиттерном резисторе.

Ошибка 2: Линейная работа MOSFET

Метод избегания: MOSFETы обычно работают хорошо как выключатель при соединении в параллели. Однако они не распределяют ток в линейном режиме. Это потому, что накопление тепла увеличивает проводимость более быстрой скоростью. Затем проводимость увеличится в частоте. В результате это вызывает образование горячей точки, потенциально повреждающей MOSFET. Это предоставляет более серьезную проблему по сравнению с BJT в параллели.

Кроме того, транскондуктность увеличивается, когда температура устройства повышается. MOSFETы в параллели не будут распределять ток до тех пор, пока он не достигнет 15А. Обычно они не достигают этого уровня при работе в линейном режиме.

Лучшее решение этой проблемы включает использование петли обратной связи на каждом устройстве тока MOSFET. Это позволяет больше контроля тока в линейной работе.

Заключение:

Для заключения, эта статья в основном фокусируется на правильной реализации транзисторов в параллели. Плюс мы охватили, как вы можете избежать распространенных ошибок, возникающих с BJT и MOSFET. Например, BJT должны содержать резистор последовательно для разделения тока. Тем временем добавление петли обратной связи на MOSFET предотвращает устройство от повреждений. Кроме того, вы можете интегрировать транзисторы в параллели с радиатором, более эффективным подходом по сравнению с BJT. Если у вас есть вопросы по транзисторам в параллели, не стесняйтесь связаться с нами!