Maîtriser les transistors en parallèle : Guide complet pour une conception de circuit sûre et efficace

Si un circuit consomme beaucoup de puissance, il aura besoin d'un transistor pour aider à réguler le courant. Cependant, un transistor individuel peut ne pas effectuer la tâche suffisamment, donc vous devrez peut-être implémenter des transistors en parallèle. Cela améliore la capacité de gestion de courant partagée et fournit de nombreux avantages clés pour votre circuit électronique. Par exemple, cela empêche un transistor de subir des dommages, selon votre méthode d'implémentation.

Comprendre comment cela fonctionne peut sembler assez complexe. Alors commençons ! Chez WELLPCB, nous visons à vous guider dans la bonne direction. Après la lecture de cet article, vous apprendrez sur les transistors en parallèle et ce qu'ils réalisent.

1. Que sont les transistors en parallèle ?

Sur un circuit, les broches correspondantes de deux transistors forment une connexion, connue sous le nom de transistors en parallèle. Atteindre cela augmente la quantité de capacité de courant que les transistors peuvent gérer. Après l'implémentation, vous n'aurez pas à vous soucier des transistors gérant trop de puissance.

2. Pourquoi connecter des transistors en parallèle ?

(Un circuit aura besoin de transistors en parallèle s'il consomme une grande quantité de puissance.)

Si vous construisez un circuit qui tirera un courant de sortie élevé, vous devrez connecter des transistors en parallèle. C'est parce qu'un seul transistor ne peut pas gérer cette quantité de puissance, menant potentiellement à des dommages permanents.

L'utilisation de cette méthode aide à fournir un équilibre de charge de courant. Cela se produit en distribuant la puissance d'un transistor, qui reste intact, au suivant. Ces deux types de transistors peuvent se connecter en parallèle : BJT ou MOSFET.

3. Implémentation des transistors en parallèle avec la bonne approche

(Les MOSFET en parallèle fournissent une haute conductivité, ce qui distribue le courant efficacement.)

Dans cette section, vous apprendrez comment connecter à la fois les BJT et les MOSFET en parallèle. Si vous connectez des transistors bipolaires en parallèle, vous devez intégrer les résistances de lest en série, une approche courante pour les amplificateurs audio. Généralement, cela traite de la haute consommation d'énergie et implique l'interconnexion des bases et des émetteurs ensemble. Et cela résout les problèmes de déséquilibre de courant. Les deux premières étapes ci-dessous démontrent comment vous pouvez calculer les valeurs en Ohms des deux résistances, vous permettant de les connecter en série.

Étape Un :

(Utilisez la loi d'Ohm pour calculer la valeur de la résistance.)

Premièrement, vous devrez effectuer des calculs pour les résistances. Utilisez la formule R = V/I pour la résistance de limitation de courant. V sert de tension du circuit. Pendant ce temps, la valeur « I » représente 70 % de la quantité de courant que le transistor stocke. Par exemple, un BJT 2N3055 peut stocker environ 15 A. Donc, 70 % de cette valeur équivaut à 10,5 A. Avec une alimentation de 12 V, le calcul ressemble à ceci : R = 12/10,5 = 1,14. Par conséquent, la valeur en Ohms devrait refléter la valeur 1,14.

Étape Deux :

(La résistance de base aide à équilibrer la charge de courant sur un transistor.)

Ensuite, vous devrez calculer les Ohms de la résistance de base. Utilisez cette formule : Rb = (12 - 0,7)hFE / Courant de charge. La valeur hFE équivaut à 50 tandis que le courant de charge est réglé à 3 A. Finalement, vous pouvez effectuer le calcul avec : Rb = 11,3 x 50 / 3. Le résultat équivaut à 188 Ohms.

Étape Trois :

(Vous pouvez placer les BJT sur le dissipateur thermique pour aider à la gestion du courant.)

Cependant, si vous ne voulez pas implémenter de résistances, vous pouvez installer un dissipateur thermique à la place. Pour cette technique, installez simplement un dissipateur thermique standard sous les BJT et ajoutez beaucoup de pâte thermique sur chaque surface. Cela permet une distribution égale de la chaleur tout en fournissant une solution à l'emballement thermique. De plus, les transistors se connectent facilement en parallèle via la structure métallique du dissipateur thermique.

Étape Quatre :

(Un MOSFET avec une résistance de grille fournit une solution sûre et efficace, prévenant l'emballement thermique.)

Les MOSFET peuvent aussi se connecter en parallèle. En réalisant cela, vous devriez implémenter une résistance de grille avec chaque dispositif. Cependant, certains avantages le gardent extrêmement sûr et efficace. Par exemple, lorsqu'ils chauffent, ils deviennent moins conductifs et empêchent progressivement le flux de courant. Du côté positif, ceux-ci n'exhibent pas d'emballement thermique. Ceux-ci se connectent directement via drain à drain, grille à grille, et source à source.

4. Solutions pour les erreurs de transistors en parallèle

Erreur 1 : Emballement thermique (Thermal Runaway)

Méthode d'évitement : L'emballement thermique se produit quand un transistor en parallèle ne correspond pas aux autres transistors. Généralement, cela signifie qu'il fera en sorte qu'un transistor tire plus de courant que le reste. À partir de là, il collecte plus de chaleur, qui s'accumule jusqu'à finalement subir des dommages permanents.

Pour prévenir cela, vous devez intégrer une résistance de faible valeur connectée en série avec chaque émetteur. Par exemple, si la charge équivaut à 50 Ohms, alors une résistance de 1 Ohm performera bien. Elle fournit une rétroaction négative qui maintient le courant modéré à cause de l'augmentation de tension dans sa résistance d'émetteur.

Erreur 2 : Fonctionnement linéaire MOSFET

Méthode d'évitement : Les MOSFET performent normalement bien comme interrupteur quand connectés en parallèle. Cependant, ceux-ci ne distribuent pas le courant sous mode linéaire. C'est parce que l'accumulation de chaleur augmente la conductivité à un taux plus rapide. Ensuite, la conductance augmentera en fréquence. En effet, cela cause la formation d'un point chaud, endommageant potentiellement le MOSFET. Cela fournit un problème pire comparé aux BJT en parallèle.

De plus, la transconductance augmente quand la température du dispositif monte. Les MOSFET en parallèle ne distribueront pas le courant jusqu'à ce qu'il atteigne 15 A. Ceux-ci n'atteignent généralement pas ce niveau quand ils performent sous linéaire.

La meilleure solution à ce problème implique l'utilisation d'une boucle de rétroaction sur chaque dispositif de courant MOSFET. Cela permet plus de contrôle de courant en opération linéaire.

Conclusion :

Pour conclure, cet article se concentre principalement sur l'implémentation correcte des transistors en parallèle. De plus, nous avons couvert comment vous pouvez éviter les erreurs courantes qui se produisent avec les BJT et MOSFET. Par exemple, les BJT devraient contenir une résistance en série pour le partage de courant. Pendant ce temps, ajouter une boucle de rétroaction sur les MOSFET empêche le dispositif de subir des dommages. De plus, vous pouvez intégrer des transistors en parallèle avec un dissipateur thermique, une approche plus efficace comparée aux BJT. Si vous avez des questions concernant les transistors en parallèle, n'hésitez pas à nous contacter !