Równoległe tranzystory MOSFET

Kiedy poszedłem do szkoły, mieliśmy podstawowe projekty obwodów i takie tam. Dowiedziałem się, że to zły pomysł:

^{symulacja tego obwodu - Schemat utworzony za pomocą CircuitLab}

Ponieważ prąd prawie na pewno nie przepłynie równo przez te trzy bezpieczniki. Ale widziałem wiele obwodów, które wykorzystują tranzystory równoległe i tranzystory MOSFET, takie jak to:

^{zasymuluj ten obwód}

Jak przepływa przez nie prąd? Czy gwarantuje to równomierny przepływ? Jeśli mam trzy tranzystory MOSFET, z których każdy może obsłużyć 1 A prądu, czy będę w stanie pobierać 3 A prądu bez smażenia jednego z tranzystorów MOSFET?

MOSFET są nieco niezwykłe, ponieważ jeśli podłączysz kilka z nich równolegle, całkiem dobrze dzielą obciążenie. Zasadniczo po włączeniu tranzystora każdy z nich będzie miał nieco inny opór rezystancyjny i nieco inny prąd. Te przewodzące więcej prądu będą się bardziej nagrzewać i zwiększą swoją oporność. To następnie trochę rozdziela prąd. Pod warunkiem, że przełączanie jest wystarczająco wolne, aby mogło nastąpić ogrzewanie, daje to naturalny efekt równoważenia obciążenia.

Naturalne równoważenie obciążenia nie jest idealne. Nadal będziesz mieć brak równowagi. Ile będzie zależeć od tego, jak dobrze dopasowane są tranzystory. Kilka tranzystorów na jednej matrycy będzie lepszych niż osobne tranzystory, a tranzystory w tym samym wieku, z tej samej partii lub które zostały przetestowane i dopasowane do podobnego pomogą. Ale jako bardzo zgrubna liczba, spodziewam się, że będziesz w stanie przełączyć około 2,5A z trzema tranzystorami MOSFET 1A. W prawdziwym obwodzie dobrze byłoby zajrzeć do kart danych producenta i notatek aplikacyjnych, aby zobaczyć, co zalecają.

Ponadto ten obwód nie jest dokładnie tym, czego chcesz. Lepiej byłoby użyć tranzystorów MOSFET typu N do przełączania niskich częstotliwości. Lub, jeśli chcesz pozostać przy przełączaniu high-side, zdobądź kilka tranzystorów MOSFET typu P. Będziesz także potrzebował odpowiednio umieszczonego rezystora, aby upewnić się, że bramki nie pływają, gdy przełącznik jest otwarty.

Należy pamiętać, że tranzystory MOSFET opierają się na równomiernym rozkładzie prądu nawet w skali pojedynczego urządzenia. W przeciwieństwie do modeli teoretycznych, w których kanał jest reprezentowany jako linia między źródłem a drenem, rzeczywiste urządzenia mają tendencję do rozmieszczania obszaru kanału w matrycy, aby zwiększyć maksymalny prąd:

^{(region kanału jest rozłożony w układzie heksagonalnym. Zdjęcie pochodzi stąd )}

Części kanału można traktować jako osobne MOSFET połączone równolegle. Rozkład prądu w częściach kanału jest prawie równomierny dzięki opisanemu naturalnemu efektowi równoważenia obciążenia @Jack B.

Międzynarodowy prostownik - Nota aplikacyjna AN-941 - MOSFET mocy równoległej

Ich „Podsumowanie” (wyróżnienie dodane):

• Użyj indywidualnych rezystorów bramkowych, aby wyeliminować ryzyko drgań pasożytniczych.
• Upewnij się, że równoległe urządzenia mają szczelne połączenie termiczne .
• Wyrównaj wspólną indukcyjność źródła i zredukuj ją do wartości, która nie ma większego wpływu na całkowite straty przełączania przy częstotliwości pracy.
• Zmniejszyć indukcyjność błądzącą do wartości, które zapewniają dopuszczalne przekroczenia maksymalnego prądu roboczego.
• Upewnij się, że bramka MOSFET patrzy w źródło sztywne (napięciowe) o tak małej impedancji, jak to praktycznie możliwe.
• Diody Zenera w obwodach napędowych bram mogą powodować drgania. W razie potrzeby należy je umieścić po stronie kierowcy rezystora (ów) odsprzęgającego bramę.
• Kondensatory w obwodach napędowych bram spowalniają przełączanie, zwiększając w ten sposób asymetrię przełączania między urządzeniami i mogą powodować oscylacje.
• Zbłąkane komponenty są zminimalizowane przez ciasny układ i wyrównane przez symetryczne położenie komponentów i trasy połączeń.

Prawie 3 lata później, z korzyścią dla każdego, kto to teraz znajdzie ... Odpowiedź została udzielona bardzo dobrze, ale dodam również, że pasożytnicza oscylacja może być problemem, jeśli bramy są tylko bezpośrednio powiązane. Zasadniczo przy bramie zobaczysz prostą siatkę RC, aby temu zapobiec. Podoba mi się.

Wartości mogą być dość niskie; typowo 470 Ω Rs i 100 pF Cs

Myślę, że najłatwiejszym sposobem spojrzenia na ten problem jest przyjrzenie się oporności na źródło w arkuszu danych. Najgorszy przypadek ma miejsce, gdy jedno urządzenie ma najniższy opór, a pozostałe ma najwyższy opór. Jest to prosty problem z rezystancją równoległą, aby obliczyć, ile prądu będzie płynąć przez każdy tranzystor. Pamiętaj o tym, wybierając urządzenie, które zapewni sobie opaskę ochronną, aby uwzględnić zmiany temperatury i skutki starzenia się urządzenia.