La conexión de transistores en paralelo es un proceso en el que los pines idénticos de dos o más transistores se conectan juntos en un circuito para multiplicar la capacidad de manejo de potencia del conjunto combinado de transistores en paralelo.
En este post aprenderemos cómo conectar de forma segura varios transistores en paralelo, estos pueden ser BJTs o mosfets, hablaremos de ambos.
Por qué el transistor paralelo se vuelve necesario
Al fabricar circuitos electrónicos de potencia, configurar correctamente la etapa de salida de potencia se vuelve muy importante. Esto implica crear una etapa de potencia que pueda manejar alta potencia con el mínimo esfuerzo. Por lo general, esto no es posible usando transistores individuales y requiere que muchos de ellos estén conectados en paralelo.
Estas etapas pueden consistir principalmente en dispositivos de potencia como el BJT de potencia o MOSFET . Normalmente, los BJT individuales se vuelven suficientes para obtener una corriente de salida moderada, sin embargo, cuando se requiere una corriente de salida más alta, es necesario agregar más cantidad de estos dispositivos juntos. Por tanto, es necesario conectar estos dispositivos en paralelo. Aunque usando BJT individuales es relativamente más fácil, conectarlos en paralelo necesita algo de atención debido al único inconveniente importante de las características del transistor.
¿Qué es 'Thermal Runaway' en BJTs
Según sus especificaciones, los transistores (BJT) deben operarse en condiciones razonablemente más frías, de modo que su disipación de potencia no exceda el valor máximo especificado. Y por eso les instalamos disipadores de calor para mantener el criterio anterior.
Además, los BJT tienen una característica de coeficiente de temperatura negativo que los obliga a aumentar su tasa de conducción proporcionalmente a su la temperatura de la caja aumenta .
Como la temperatura de la carcasa tiende a aumentar, la corriente a través del transistor también aumenta, lo que obliga al dispositivo a calentarse más.
El proceso entra en una especie de reacción en cadena que calienta el dispositivo rápidamente hasta que se calienta demasiado para sostenerlo y se daña permanentemente. Esta situación se llama fuga térmica, en transistores.
Cuando dos o más transistores están conectados en paralelo, debido a sus características individuales ligeramente diferentes (hFE), los transistores del grupo pueden disiparse a diferentes velocidades, algunos un poco más rápido y otros un poco más lento.
En consecuencia, el transistor que puede estar conduciendo un poco más de corriente a través de él podría comenzar a calentarse más rápido que los dispositivos vecinos, y pronto podemos encontrar que el dispositivo entra en una situación de fuga térmica dañándose y posteriormente transfiriendo el fenómeno a los dispositivos restantes también. , en el proceso.
La situación se puede abordar de manera efectiva agregando una resistencia de pequeño valor en serie con el emisor de cada transistor conectado en paralelo. los resistencia inhibe y controla la cantidad de corriente pasando por los transistores y nunca le permite ir a niveles peligrosos.
El valor debe calcularse adecuadamente, de acuerdo con la magnitud de la corriente que los atraviesa.
¿Cómo está conectado? Consulte la figura siguiente.
Cómo calcular la resistencia limitadora de corriente del emisor en BJT en paralelo
En realidad, es muy simple y podría calcularse usando la Ley de Ohm:
R = V / I,
Donde V es el voltaje de suministro utilizado en el circuito, y 'I' podría ser el 70% de la capacidad máxima de manejo de corriente del transistor.
Por ejemplo, digamos que si usó 2N3055 para el BJT, dado que la capacidad máxima de manejo de corriente del dispositivo es de alrededor de 15 amperios, el 70% de esto sería alrededor de 10,5 A.
Por lo tanto, suponiendo que V = 12V, entonces
R = 12 / 10,5 = 1,14 ohmios
Cálculo de la resistencia base
Esto se puede hacer usando la siguiente fórmula
Rb = (12 - 0,7) hFE / Corriente de colector (Ic)
Supongamos que hFE = 50, corriente de carga = 3 amperios, la fórmula anterior podría resolverse como se indica a continuación:
Rb = 11,3 x 50/3 = 188 ohmios
Cómo evitar resistencias emisoras en BJT en paralelo
Aunque el uso de resistencias limitadoras de corriente de emisor se ve bien y técnicamente correcto, un enfoque más simple e inteligente podría ser montar los BJT sobre un disipador de calor común con una gran cantidad de pasta de disipador de calor aplicada a sus superficies de contacto.
Esta idea le permitirá deshacerse de las desordenadas resistencias del emisor de alambre enrollado.
El montaje sobre un disipador de calor común asegurará un intercambio rápido y uniforme del calor y eliminará la temida situación de fuga térmica.
Además, dado que se supone que los colectores de los transistores están en paralelo y unidos entre sí, el uso de aisladores de mica ya no se vuelve esencial y hace las cosas mucho más convenientes ya que el cuerpo de los transistores se conecta en paralelo a través de su propio metal disipador de calor.
Es como una situación en la que todos ganan ... los transistores se combinan fácilmente en paralelo a través del metal del disipador de calor, eliminando las voluminosas resistencias del emisor y eliminando la situación de fuga térmica.
Conexión de MOSFET en paralelo
En la sección anterior aprendimos cómo conectar de forma segura BJT en paralelo, cuando se trata de mosfets, las condiciones se vuelven completamente opuestas y muy a favor de estos dispositivos.
A diferencia de los BJT, los mosfets no tienen los problemas de coeficientes de temperatura negativos y, por lo tanto, están libres de situaciones de fuga térmica debido al sobrecalentamiento.
Por el contrario, estos dispositivos exhiben características de coeficiente de temperatura positivo, lo que significa que los dispositivos comienzan a conducir de manera menos eficiente y comienzan a bloquear la corriente a medida que comienza a calentarse.
Por lo tanto mientras conecta mosfets en paralelo no tenemos que preocuparnos mucho por nada, y puede simplemente continuar conectándolos en paralelo, sin depender de ninguna resistencia limitadora de corriente, como se muestra a continuación. Sin embargo, se debe considerar el uso de resistencias de puerta separadas para cada uno de los mosfets ... aunque esto no es demasiado crítico ...
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