إن توصيل الترانزستورات بالتوازي هو عملية يتم فيها توصيل مواسير متطابقة من ترانزستورات أو أكثر معًا في دائرة من أجل مضاعفة سعة معالجة الطاقة لمجموعة الترانزستور المتوازية المدمجة.
في هذا المنشور ، سوف نتعلم كيفية توصيل ترانزستورات متعددة بأمان في نفس الوقت ، يمكن أن تكون BJTs أو mosfets ، وسنناقش كليهما.
لماذا أصبح الترانزستور المتوازي ضروريًا
أثناء إنشاء الدوائر الإلكترونية للطاقة ، يصبح تكوين مرحلة خرج الطاقة بشكل صحيح أمرًا بالغ الأهمية. يتضمن ذلك إنشاء مرحلة طاقة يمكنها التعامل مع طاقة عالية بأقل جهد. عادة لا يكون هذا ممكنًا باستخدام ترانزستورات مفردة ، ويتطلب توصيل العديد منها بشكل متوازٍ.
قد تتكون هذه المراحل بشكل أساسي من أجهزة طاقة مثل طاقة BJTs أو MOSFETs . عادةً ، تصبح BJTs المفردة كافية للحصول على تيار خرج معتدل ، ولكن عندما يتطلب تيار خرج أعلى ، يصبح من الضروري إضافة عدد أكبر من هذه الأجهزة معًا. لذلك يصبح من الضروري توصيل هذه الأجهزة بالتوازي. رغم ذلك باستخدام BJTs واحد أسهل نسبيًا ، فربطها بالتوازي يحتاج إلى بعض الاهتمام بسبب العيب الوحيد في خصائص الترانزستور.
ما هو 'الهارب الحراري' في BJTs
وفقًا لمواصفاتها ، يجب تشغيل الترانزستورات (BJTs) في ظل ظروف أكثر برودة بشكل معقول ، بحيث لا يتجاوز تبديد طاقتها الحد الأقصى للقيمة المحددة. ولهذا السبب نقوم بتركيب خافضات حرارة عليهم للحفاظ على المعيار أعلاه.
علاوة على ذلك ، فإن BJTs لها خاصية معامل درجة حرارة سالبة تجبرها على زيادة معدل التوصيل بشكل متناسب مثل تزداد درجة حرارة العلبة .
نظرًا لأن درجة حرارة العلبة تميل إلى الزيادة ، يزداد أيضًا التيار عبر الترانزستور ، مما يجبر الجهاز على زيادة التسخين.
تدخل العملية في نوع من التفاعل المتسلسل يسخن الجهاز بسرعة حتى يصبح الجهاز ساخنًا جدًا بحيث لا يمكن تحمله ويتعرض للتلف الدائم. هذا الوضع يسمى الهروب الحراري ، في الترانزستورات.
عندما يتم توصيل اثنين أو أكثر من الترانزستورات بالتوازي ، نظرًا لاختلاف خصائصها الفردية (hFE) ، قد تتبدد الترانزستورات في المجموعة بمعدلات مختلفة ، بعضها أسرع قليلاً والبعض الآخر أبطأ قليلاً.
ونتيجة لذلك ، فإن الترانزستور الذي قد ينقل تيارًا أكثر قليلاً من خلاله قد يبدأ في التسخين أسرع من الأجهزة المجاورة ، وقريبًا قد نجد الجهاز يدخل في حالة هروب حراري يضر بنفسه وبالتالي ينقل الظاهرة إلى الأجهزة المتبقية أيضًا ، فى المعالجة.
يمكن معالجة الموقف بشكل فعال عن طريق إضافة المقاوم ذي القيمة الصغيرة في سلسلة مع توصيل باعث كل ترانزستور على التوازي. ال المقاوم يمنع ويتحكم في كمية التيار يمر عبر الترانزستورات ولا يسمح لها أبدًا بالذهاب إلى مستويات خطيرة.
يجب حساب القيمة بشكل مناسب ، وفقًا لحجم التيار الذي يمر عبرها.
كيف هو متصل؟ انظر الشكل أدناه.
كيفية حساب المقاوم الحد الحالي للباعث في BJTs المتوازية
إنه في الواقع بسيط للغاية ، ويمكن حسابه باستخدام قانون أوم:
R = V / I ،
حيث V هو جهد الإمداد المستخدم في الدائرة ، ويمكن أن يكون 'I' 70٪ من أقصى قدرة معالجة تيار للترانزستور.
على سبيل المثال ، لنفترض أنك إذا استخدمت 2N3055 لـ BJT ، نظرًا لأن الحد الأقصى لسعة المعالجة الحالية للجهاز حوالي 15 أمبير ، فإن 70 ٪ منها سيكون حوالي 10.5 أ.
لذلك ، بافتراض أن V = 12V ، إذن
R = 12 / 10.5 = 1.14 أوم
حساب المقاوم الأساسي
يمكن القيام بذلك باستخدام الصيغة التالية
Rb = (12 - 0.7) hFE / تيار المجمع (Ic)
لنفترض أن hFE = 50 ، الحمل الحالي = 3 أمبير ، يمكن حل الصيغة أعلاه على النحو التالي:
Rb = 11.3 × 50/3 = 188 أوم
كيفية تجنب مقاومات الباعث في BJTs المتوازية
على الرغم من أن استخدام مقاومات محدد التيار الباعث يبدو جيدًا وصحيحًا من الناحية الفنية ، إلا أن الطريقة الأبسط والأكثر ذكاءً قد تتمثل في تركيب BJTs على مبدد حراري مشترك مع الكثير من معجون المبدد الحراري المطبق على أسطح التلامس الخاصة بهم.
ستسمح لك هذه الفكرة بالتخلص من مقاومات باعث الأسلاك الفوضوية.
سيضمن التركيب فوق مبدد حراري مشترك مشاركة سريعة وموحدة للحرارة والقضاء على حالة الهروب الحراري المخيفة.
علاوة على ذلك ، نظرًا لأنه من المفترض أن تكون مجمعات الترانزستورات على التوازي ومتصلة مع بعضها البعض ، فإن استخدام عوازل الميكا لم يعد ضروريًا ويجعل الأشياء أكثر ملاءمة حيث يتم توصيل جسم الترانزستورات بالتوازي من خلال معدن المشتت الحراري نفسه.
إنه مثل وضع مربح للجانبين ... تتحد الترانزستورات بسهولة بالتوازي من خلال معدن غرفة التبريد ، وتتخلص من مقاومات الباعث الضخمة ، فضلاً عن التخلص من حالة الهروب الحراري.
توصيل MOSFETs بالتوازي
في القسم أعلاه ، تعلمنا كيفية توصيل BJTs بأمان بالتوازي ، عندما يتعلق الأمر بالموسفيت ، تصبح الظروف معاكسة تمامًا ، وتؤيد كثيرًا هذه الأجهزة.
على عكس BJTs ، لا تعاني mosfets من مشاكل معامل درجة الحرارة السلبية ، وبالتالي فهي خالية من حالات الهروب الحراري بسبب ارتفاع درجة الحرارة.
على العكس من ذلك ، تُظهر هذه الأجهزة خصائص معامل درجة حرارة موجبة ، مما يعني أن الأجهزة تبدأ في إجراء أقل كفاءة وتبدأ في منع التيار عندما يبدأ في الارتفاع.
وبالتالي أثناء توصيل mosfets في موازاة ذلك ، لا داعي للقلق كثيرًا بشأن أي شيء ، ويمكنك ببساطة المضي قدمًا في ربطها بالتوازي ، دون الاعتماد على أي مقاومات حصر حالية ، كما هو موضح أدناه. ومع ذلك ، ينبغي النظر في استخدام مقاومات بوابة منفصلة لكل من mosfets .... على الرغم من أن هذا ليس حرجًا للغاية ..
التالي: كيفية عمل دائرة صفارات الإنذار ثنائية النغمة
