并联晶体管


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我想使用多个并联的晶体管来控制通过负载的电流。这是为了使流过负载的电流跨晶体管分布,以便可以将额定集电极电流小于流过负载的单个晶体管进行组合,以控制负载。

两个问题:

  1. 如下图所示的布置是否可以正常工作?(电阻值仅非常粗略地近似)。

  2. 电阻值应如何计算?我当时正在考虑将晶体管的hfe值范围如下:计算两个集电极电流:对于VR的最小值,对于最小和最大hfe值,最小和最大集电极电流。

谢谢

原理图

模拟该电路 –使用CircuitLab创建的原理图

编辑:实际上,我将删除R限制,并使VR越过导轨延伸,将抽头连接到R1-R3


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这样构造电路的额外好处是增加了冗余。如果您以物理方式构造电路,以使并联电阻器/晶体管成为可移动盒式磁带的一部分(例如真空管/插座),则可以将其中一个拉出并用相同的替换,而无需将其关闭(当然,必须根据所驱动的电源和负载类型来考虑安全性)。
AJMansfield

Answers:


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实际上,对于BJT(如上图所示的传统晶体管)和MOSFET而言,这都是非常常见的技术。使用BJT时,您无需打扰单独的经过调整的基极电阻,您所需要做的就是添加均流电阻或有时称为镇流电阻。例如,请看此页面,这是我在google上找到的第一个页面,它解释了这种设计:

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

如果使用MOSFET,则根本不需要均流电阻,它们可以“开箱即用”地并联。MOSFET具有“内置”的负反馈:如果一个MOSFET获得较大的电流份额,则温度会升高,这反过来会增加其电阻并减少流过它的电流量。这就是为什么在需要多个并联晶体管的应用中通常首选MOSFET的原因。但是,由于BJT具有相当恒定的电流增益,因此更易于内置到电流源中。


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太好了,谢谢。我将如何计算最小镇流电阻值?(在我发现的数据表中,我发现的唯一温度曲线图是功率降额与外壳温度的关系)。是否有适用于所有NPN模型的公式?
2013年

这里没有好的或坏的答案,通常取决于其他设计选择。通常选择电阻器,以使电阻器两端的电压降比BJT上的电压降小大约一个数量级。但是,在某些设计中,它可能仍会产生10W +的电阻,该电阻过大,因此您可能会选择更小的值。
user36129 2013年

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与Rds的正温度系数平衡开关FET之间的电流不同,Vth的负温度系数将导致并联的线性FET不共享。
gsills

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-1用于线性模式下工作的FET中的错误信息电流平衡。
gsills 2013年

好吧,这取决于您所说的错误信息。是的,高温下的沟槽FET具有不均等的电流分配。但是,最好是采用并联线性模式FET。对于大多数应用而言,热点和不均等的电流分配都不是问题,尤其是如果您在SOA内保持良好状态,并确保在较高温度下降低电流额定值就可以了。只是不要尝试用电位器操作门并保持其凉爽。这在许多(如果不是全部)低负载电压功率吸收器中都采用。
user36129

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对于需要并联晶体管并以线性方式控制电流(而不是完全打开和关闭晶体管)的应用,BJT是最好的选择。正如Olin Lathrop所说,该电路将需要与BJT发射极串联的电阻器,以帮助平衡电流。

这是显示发射极电阻位置的示例电路。

在此处输入图片说明

γ

β+1Vc-Vbeo1-γΔT1b1+Re1β+1

β

βΔT1

在此处输入图片说明

因此,在Re1为1欧姆的情况下,温度上升100度大约有10%的变化。在此示例中,发射极电阻器中的最高功率约为1.5W。可以使用较低的值,但是变化会更大。除了Vc和Rload两端的电压外,Q1和Q2的操作通常是独立的。

为了真正控制电流,需要一个反馈环路来调节Vc。并且,要真正使每个晶体管中的电流匹配,将需要每个晶体管的反馈环路。

不要尝试使用MOSFET。至少不要期望MOSFET神奇地共享电流。

VVth

在此处输入图片说明

VthTjgf

VthVgsVthVth

VthVth

Vs

用于电流共享的并联线性控制MOSFET意味着每个器件都有一个反馈环路。


安森美半导体AND8199对此进行了详细讨论。
Phil Frost

@PhilFrost感谢您的链接,我比我以前的链接更喜欢它。已添加至答案。
gsills 2013年

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所示电路并不是一个好主意,因为所有晶体管都不相等。各个部分的增益可能会有很大差异,并且BE下降也不会完全匹配。更糟糕的是,最终消耗最大电流的晶体管将变得最热,这使其BE压降下降,从而需要更多的电流...

解决双极性晶体管问题的最简单方法是在每个发射极串联一个单独的小电阻。您的负载为50,所以发射极电阻应为1。现在,您将所有基准线绑在一起。

当晶体管承载的电流大于其他晶体管时,其发射极电阻两端的电压将升高。这相对于其他电压降低了其BE电压,从而使其基极电流更少,从而使其携带的总输出电流更少。发射极电阻器基本上会引起一些负反馈,使所有晶体管大致保持平衡。


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+1用于增加发射极电阻以平衡BJT之间的电流。
gsills
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