Kết nối hai hoặc nhiều bóng bán dẫn song song

Kết nối các bóng bán dẫn song song là một quá trình trong đó các sơ đồ chân giống hệt nhau của hai hoặc nhiều bóng bán dẫn được kết nối với nhau trong một mạch để nhân khả năng xử lý điện của bộ bóng bán dẫn song song kết hợp.

Trong bài đăng này, chúng ta sẽ tìm hiểu cách kết nối an toàn nhiều bóng bán dẫn song song, chúng có thể là BJT hoặc mosfet, chúng ta sẽ thảo luận về cả hai.

Tại sao Transistor song song trở nên cần thiết

Trong khi chế tạo các mạch điện tử công suất, việc cấu hình chính xác giai đoạn đầu ra công suất trở nên rất quan trọng. Điều này liên quan đến việc tạo ra một tầng công suất có thể xử lý công suất cao với ít nỗ lực nhất. Điều này thường không thể thực hiện được khi sử dụng các bóng bán dẫn đơn lẻ và yêu cầu nhiều bóng bán dẫn trong số chúng được kết nối song song.

Các giai đoạn này chủ yếu có thể bao gồm các thiết bị điện như cấp nguồn cho BJT hoặc MOSFET . Thông thường, các BJT đơn lẻ trở nên đủ để có được dòng điện đầu ra vừa phải, tuy nhiên khi yêu cầu dòng điện đầu ra cao hơn, thì cần phải thêm nhiều thiết bị này lại với nhau. Do đó, nó trở nên cần thiết để kết nối các thiết bị này song song. Tuy nhiên sử dụng BJT đơn lẻ tương đối dễ dàng hơn, việc kết nối chúng song song cần một số chú ý do một nhược điểm đáng kể với các đặc tính của bóng bán dẫn.

'Thermal Runaway' trong BJTs là gì

Theo thông số kỹ thuật của họ, các bóng bán dẫn (BJT) cần phải được vận hành trong điều kiện mát hơn hợp lý, để công suất tiêu tán của chúng không vượt quá giá trị quy định tối đa. Và đó là lý do tại sao chúng tôi lắp đặt tản nhiệt trên chúng để duy trì tiêu chí trên.

Hơn nữa, các BJT có đặc tính hệ số nhiệt độ âm buộc chúng phải tăng tốc độ dẫn tương ứng với nhiệt độ trường hợp tăng .

Khi nhiệt độ trường hợp của nó có xu hướng tăng lên, dòng điện qua bóng bán dẫn cũng tăng lên, điều này buộc thiết bị phải nóng lên thêm.

Quá trình trở thành một loại phản ứng dây chuyền làm nóng thiết bị nhanh chóng cho đến khi thiết bị trở nên quá nóng để duy trì và bị hỏng vĩnh viễn. Tình trạng này được gọi là sự chạy trốn nhiệt, trong các bóng bán dẫn.

Khi hai hoặc nhiều bóng bán dẫn được kết nối song song, do các đặc điểm riêng lẻ (hFE) hơi khác nhau của chúng, các bóng bán dẫn trong nhóm có thể tiêu tán ở các tốc độ khác nhau, một số nhanh hơn một chút và một số khác chậm hơn một chút.

Do đó, bóng bán dẫn có thể đang dẫn dòng điện qua nó nhiều hơn một chút có thể bắt đầu nóng lên nhanh hơn các thiết bị lân cận và chúng ta có thể sớm thấy thiết bị rơi vào tình trạng thoát nhiệt làm hỏng chính nó và sau đó chuyển hiện tượng này sang các thiết bị còn lại , trong quá trình.

Tình huống có thể được giải quyết một cách hiệu quả bằng cách thêm một điện trở có giá trị nhỏ mắc nối tiếp với bộ phát của mỗi bóng bán dẫn được kết nối song song. Các điện trở ức chế và kiểm soát lượng dòng điện đi qua các bóng bán dẫn và không bao giờ cho phép nó đi đến mức nguy hiểm.

Giá trị phải được tính toán một cách thích hợp, theo độ lớn của dòng điện đi qua chúng.

Nó được kết nối như thế nào? Xem hình bên dưới.

Cách tính điện trở giới hạn dòng phát của máy phát trong BJT song song

Nó thực sự rất đơn giản và có thể được tính toán bằng cách sử dụng Định luật Ohm:

R = V / I,

Trong đó V là điện áp cung cấp được sử dụng trong mạch và 'I' có thể là 70% khả năng xử lý dòng điện tối đa của bóng bán dẫn.

Ví dụ: giả sử nếu bạn sử dụng 2N3055 cho BJT, vì công suất xử lý hiện tại tối đa của thiết bị là khoảng 15 amps, 70% trong số này sẽ là khoảng 10,5 A.

Do đó, giả sử V = 12V, thì

R = 12 / 10,5 = 1,14 Ohms

Tính toán điện trở cơ bản

Điều này có thể được thực hiện bằng công thức sau

Rb = (12 - 0,7) hFE / Dòng thu (Ic)

Giả sử hFE = 50, Dòng tải = 3 amps, công thức trên có thể được giải quyết như sau:

Rb = 11,3 x 50/3 = 188 Ohms

Cách tránh điện trở phát trong BJT song song

Mặc dù việc sử dụng điện trở giới hạn dòng phát có vẻ tốt và đúng kỹ thuật, nhưng một cách tiếp cận đơn giản và thông minh hơn có thể là gắn các BJT qua một bộ tản nhiệt thông thường với rất nhiều miếng dán tản nhiệt được dán lên bề mặt tiếp xúc của chúng.

Ý tưởng này sẽ cho phép bạn loại bỏ các điện trở phát quấn dây lộn xộn.

Gắn trên một bộ tản nhiệt chung sẽ đảm bảo chia sẻ nhiệt nhanh chóng và đồng đều và loại bỏ tình trạng thoát nhiệt đáng sợ.

Hơn nữa, vì các bộ thu của bóng bán dẫn được cho là song song và nối với nhau, việc sử dụng bộ cách ly mica không còn trở nên cần thiết và làm cho mọi thứ thuận tiện hơn nhiều vì thân của bóng bán dẫn được kết nối song song thông qua chính kim loại tản nhiệt của chúng.

Nó giống như một tình huống đôi bên cùng có lợi ... các bóng bán dẫn dễ dàng kết hợp song song thông qua kim loại tản nhiệt, loại bỏ các điện trở bộ phát cồng kềnh, cũng như loại bỏ tình trạng chạy trốn nhiệt.

Kết nối MOSFET song song

Trong phần trên, chúng ta đã học cách kết nối song song các BJT một cách an toàn, khi nói đến các mosfet, các điều kiện trở nên hoàn toàn ngược lại và có lợi cho các thiết bị này.

Không giống như BJT, mosfet không gặp vấn đề về hệ số nhiệt độ âm, và do đó không bị các tình huống thoát nhiệt do quá nóng.

Ngược lại, các thiết bị này có đặc điểm hệ số nhiệt độ dương, có nghĩa là các thiết bị bắt đầu dẫn điện kém hiệu quả hơn và bắt đầu chặn dòng điện khi nó bắt đầu ấm hơn.

vì thế trong khi kết nối các mosfet song song, chúng ta không phải lo lắng nhiều về bất cứ điều gì, và bạn có thể tiếp tục nối chúng song song mà không phụ thuộc vào bất kỳ điện trở hạn chế hiện tại nào, như hình dưới đây. Tuy nhiên, việc sử dụng điện trở cổng riêng biệt cho từng mosfet nên được xem xét .... mặc dù điều này không quá quan trọng ..