Transistors en parallèle

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Je veux utiliser plusieurs transistors en parallèle pour contrôler le courant à travers une charge. Il s'agit de répartir le courant à travers la charge à travers les transistors de sorte que des transistors individuels avec un courant de collecteur nominal inférieur à celui traversant la charge puissent être combinés pour contrôler la charge.

Deux questions:

  1. Un arrangement tel que dans le schéma ci-dessous fonctionnerait-il bien? (Les valeurs des résistances ne sont que très approximativement approximatives).

  2. Comment calculer les valeurs des résistances? Je pensais utiliser la plage de valeurs hfe pour le transistor comme suit: calculer deux courants de collecteur: pour la valeur minimale de VR, le courant collecteur minimum et maximum pour les valeurs hfe minimum et maximum.

Merci

schématique

simuler ce circuit - Schéma créé à l'aide de CircuitLab

Edit: En fait, je supprimerais la limite R et je ferais étirer VR sur les rails, avec l'essuie-glace connecté à R1-R3

CL22
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Un bonus supplémentaire à la construction du circuit comme celui-ci est une redondance supplémentaire. Si vous construisez physiquement le circuit de sorte que la résistance / les transistors parallèles fassent chacun partie d'une cartouche amovible (comme un tube / une prise à vide), vous pourrez en retirer une et la remplacer par une identique sans avoir besoin de l'arrêter. (la sécurité devrait être prise en compte, bien sûr, en fonction du type d'alimentation et de charge que vous conduisez).
AJMansfield

Réponses:

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C'est en fait une technique très courante à faire, à la fois avec les BJT (transistors traditionnels comme illustré ci-dessus) et les MOSFET. Avec les BJT, vous n'avez pas besoin de vous embêter avec des résistances de base découpées séparées, tout ce que vous avez à faire est d'ajouter des résistances de partage de courant ou parfois appelées résistances de ballast . Regardez cette page par exemple, la première que j'ai trouvée avec google qui expliquait cette conception:

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

Si vous utilisez des MOSFET, vous n'avez pas du tout besoin des résistances de partage actuelles, elles peuvent simplement être mises en parallèle `` prêtes à l'emploi ''. Les MOSFET ont une rétroaction négative `` intégrée '': si un MOSFET obtient une plus grande part du courant, il devient plus chaud, ce qui augmente sa résistance et réduit la quantité de courant qui le traverse. C'est pourquoi les MOSFET sont généralement préférés pour les applications où plusieurs transistors en parallèle sont nécessaires. Cependant, les BJT sont plus faciles à intégrer dans les sources de courant car ils ont un gain de courant assez constant.

user36129
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Fantastique, merci. Comment calculer la valeur minimale de la résistance de ballast? (Dans les fiches techniques que j'ai trouvées, les seuls graphiques de température que j'ai trouvés sont le déclassement de puissance par rapport à la température du boîtier). Existe-t-il une formule qui conviendrait à tous les modèles NPN?
CL22
Il n'y a pas de bonne ou de mauvaise réponse ici, cela dépend généralement d'autres choix de conception. La résistance est généralement choisie de sorte que la chute de tension aux bornes de la résistance soit environ un ordre de grandeur inférieure à la chute de tension sur le BJT. Cependant, dans certaines conceptions, cela peut toujours produire des résistances de 10 W + qui sont trop grandes, vous pouvez donc opter pour des valeurs encore plus petites.
user36129
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Contrairement au coefficient de température positif de Rds qui équilibre le courant entre les transistors FET commutés, le coefficient de température négatif de Vth empêchera les FET linéaires en parallèle de se partager.
gsills
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-1 pour l'équilibre des courants de désinformation dans les transistors à effet de champ fonctionnant en mode linéaire.
gsills
Eh bien, cela dépend de ce que vous appelez la désinformation. Oui, les FET de tranchée à des températures élevées auront un partage de courant inégal. Mais il est recommandé de mettre en parallèle des transistors FET en mode linéaire. Les points chauds et le partage de courant inégal ne sont pas un problème pour la plupart des applications, surtout si vous restez bien dans la SOA et assurez-vous de réduire le courant à une température plus élevée, tout ira bien. N'essayez pas de faire fonctionner la porte avec un potentiomètre et gardez-les au frais. Ceci est utilisé dans de nombreux, sinon tous, les puits de puissance à faible tension de charge.
user36129
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Pour une application où vous devez mettre en parallèle des transistors et contrôler le courant de manière linéaire (sans allumer et éteindre complètement les transistors), les BJT sont votre meilleur choix. Comme le dit Olin Lathrop, le circuit devra avoir des résistances en série avec les émetteurs BJT pour aider à équilibrer le courant.

Voici un exemple de circuit de départ pour montrer le placement de la résistance de l'émetteur.

entrez la description de l'image ici

γ ) d'environ -1,6 mV / C. Au fur et à mesure que les pièces chauffent, Vbe diminuera, ce qui permettra plus de commande de base au transistor à partir de la valeur fixe de Vc. Avec un modèle de premier ordre du changement de Vbe avec la température, une équation simple pour le courant dans Re1 est:

(β+1)(VcVbeo(1γΔT1))Rb1+Re1(β+1)

β

βΔT1

entrez la description de l'image ici

Donc, avec Re1 de 1 Ohm, il y a un changement d'environ 10% avec 100 degrés de montée en température. Les résistances d'émetteur de cet exemple auraient jusqu'à environ 1,5 W en elles. Des valeurs plus faibles pourraient être utilisées, mais alors la variation serait plus grande. Le fonctionnement de Q1 et Q2 serait principalement indépendant, sauf pour Vc et la tension aux bornes de Rload.

Pour vraiment contrôler le courant, il faudrait une boucle de rétroaction pour réguler Vc. Et, pour vraiment faire correspondre le courant dans chaque transistor, il faudrait une boucle de rétroaction pour chaque transistor.

N'essayez pas cela avec des MOSFETS. Au moins, ne vous attendez pas à ce que les MOSFET partagent magiquement le courant.

Bien que les MOSFET soient très bons pour la mise en parallèle en mode de fonctionnement commuté, ils ne partageront pas le courant en fonctionnement linéaire. En effet, la tension de seuil grille-source (VthVth

entrez la description de l'image ici

VthTjgf ) sera effectivement plus élevée pour la partie la plus chaude. Les appareils parallèles ne commenceront pas à partager le courant avant d'avoir dépassé le point de croisement indiqué sur le graphique à environ 15 ampères. Il est inhabituel que les transistors à effet de champ fonctionnant en mode linéaire atteignent jamais le point de croisement.

VthVgsVthVth

Si le partage entre les cellules d'un dé est médiocre, imaginez à quel point le partage sera mauvais entre des appareils séparés avec des correspondances mal adaptées VthVth

Vgs

Paralléliser les MOSFET à commande linéaire pour le partage de courant signifie avoir une boucle de rétroaction pour chaque appareil.

gsills
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ON Semiconductor AND8199 en discute en détail.
Phil Frost
@PhilFrost merci pour le lien, je l'aime mieux que celui que j'avais. Ajouté pour répondre.
gsills
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Votre circuit tel que montré n'est pas une bonne idée car tous les transistors ne seront pas égaux. Il peut y avoir une variation significative du gain d'une partie à l'autre, et les baisses BE ne correspondent pas exactement non plus. Pour aggraver les choses, le transistor qui finit par prendre le plus de courant devient le plus chaud, ce qui fait baisser sa baisse BE, ce qui le fait prendre plus de courant ...

Le moyen le plus simple de contourner ce problème avec les transistors bipolaires est de mettre une petite résistance séparée en série avec chaque émetteur. Vous avez une charge de 50 Ω, donc les résistances d'émetteur de 1 Ω devraient convenir. Maintenant, vous liez toutes les bases ensemble.

Lorsqu'un transistor transporte plus de courant que les autres, la tension à travers sa résistance d'émetteur augmente. Cela réduit sa tension BE par rapport aux autres, ce qui lui donne moins de courant de base, ce qui l'amène à transporter moins du courant de sortie global. Les résistances d'émetteur provoquent essentiellement une rétroaction négative qui maintient tous les transistors à peu près équilibrés.

Olin Lathrop
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+1 pour l'ajout de résistances d'émetteur pour équilibrer le courant entre les BJT.
gsills