A conexão de transistores em paralelo é um processo no qual as pinagens idênticas de dois ou mais transistores são conectadas em um circuito para multiplicar a capacidade de manipulação de energia do conjunto combinado de transistores paralelos.
Neste post vamos aprender como conectar com segurança vários transistores em paralelo, estes podem ser BJTs ou mosfets, discutiremos ambos.
Por que o transistor paralelo se torna necessário
Ao fazer circuitos eletrônicos de potência, configurar corretamente o estágio de saída de potência se torna muito crucial. Isso envolve a criação de um estágio de energia que pode lidar com alta potência com menos esforço. Isso geralmente não é possível usando transistores únicos e requer que muitos deles sejam conectados em paralelo.
Esses estágios podem consistir principalmente em dispositivos de energia como os BJTs ou MOSFETs de energia. Normalmente, BJTs únicos tornam-se suficientes para obter uma corrente de saída moderada, no entanto, quando uma corrente de saída mais alta é necessária, torna-se necessário adicionar mais número desses dispositivos juntos. Portanto, torna-se necessário conectar esses dispositivos em paralelo. Embora o uso de BJTs únicos seja relativamente mais fácil, conectá-los em paralelo precisa de alguma atenção devido a uma desvantagem significativa com as características do transistor.
O que é “Thermal Runaway” em BJTs
De acordo com suas especificações, os transistores (BJTs) precisam ser operados em condições razoavelmente mais frias, para que sua dissipação de energia não exceda o valor máximo especificado. E é por isso que instalamos dissipadores de calor neles para manter o critério acima.
Além disso, os BJTs têm uma característica de coeficiente de temperatura negativo que os força a aumentar sua taxa de condução proporcionalmente à medida que a temperatura do gabinete aumenta.
À medida que a temperatura do gabinete tende a aumentar, a corrente através do transistor também aumenta, o que força o dispositivo a aquecer ainda mais.
O processo entra em uma espécie de reação em cadeia aquecendo o dispositivo rapidamente até que o dispositivo fique muito quente para sustentar e fique permanentemente danificado. Esta situação é chamada de fuga térmica, em transistores.
Quando dois ou mais transistores são conectados em paralelo, devido às suas características individuais ligeiramente diferentes (hFE), os transistores do grupo podem se dissipar em taxas diferentes, alguns um pouco mais rápidos e outros um pouco mais lentos.
Consequentemente, o transistor que pode estar conduzindo um pouco mais de corrente através dele pode começar a se aquecer mais rapidamente do que os dispositivos vizinhos, e logo podemos encontrar o dispositivo entrando em uma situação de fuga térmica danificando-se e posteriormente transferindo o fenômeno para os dispositivos restantes também , no processo.
A situação pode ser efetivamente resolvida adicionando um resistor de pequeno valor em série com o emissor de cada transistor conectado em paralelo. O resistor inibe e controla a quantidade de corrente que passa pelos transistores e nunca permite que ela vá para níveis perigosos.
O valor deve ser calculado adequadamente, de acordo com a magnitude da corrente que passa por eles.
Como está conectado? Veja a figura abaixo.
Como calcular o resistor limitador de corrente do emissor em BJTs paralelos
Na verdade, é muito simples e pode ser calculado usando a Lei de Ohm:
R = V/I,
Onde V é a tensão de alimentação usada no circuito e “I” pode ser 70% da capacidade máxima de manuseio de corrente do transistor.
Por exemplo, digamos que se você usasse 2N3055 para o BJT, já que a capacidade máxima de manuseio de corrente do dispositivo é de cerca de 15 amperes, 70% disso seria em torno de 10,5 A.
Portanto, assumindo V = 12V, então
R = 12/10,5 = 1,14 Ohms
Calculando o resistor de base
Isso pode ser feito usando a seguinte fórmula
Rb = (12 – 0,7)hFE / Corrente do Coletor (Ic)
Vamos assumir hFE = 50, corrente de carga = 3 amperes, a fórmula acima pode ser resolvida como abaixo:
Rb = 11,3 x 50 / 3 = 188 Ohms
Como evitar resistores de emissor em BJTs paralelos
Embora o uso de resistores limitadores de corrente de emissor pareça bom e tecnicamente correto, uma abordagem mais simples e inteligente poderia ser montar os BJTs sobre um dissipador de calor comum com muita pasta de dissipador de calor aplicada em suas superfícies de contato.
Essa ideia permitirá que você se livre dos resistores de emissor de fio enrolado bagunçados.
A montagem sobre um dissipador de calor comum garantirá um compartilhamento rápido e uniforme de calor e eliminará a temida situação de fuga térmica.
Além disso, como os coletores dos transistores devem estar em paralelo e unidos entre si, o uso de isoladores de mica não se torna mais essencial e torna as coisas muito convenientes, pois o corpo dos transistores é conectado em paralelo através do próprio metal do dissipador de calor.
É como uma situação ganha-ganha… transistores combinando facilmente em paralelo através do metal do dissipador de calor, eliminando os volumosos resistores do emissor, bem como eliminando a situação de fuga térmica.
Conectando MOSFETs em paralelo
Na seção acima aprendemos como conectar BJTs em paralelo com segurança, quando se trata de mosfets as condições se tornam totalmente opostas, e muito a favor desses dispositivos.
Ao contrário dos BJTs, os mosfets não têm problemas de coeficiente de temperatura negativo e, portanto, estão livres das situações de fuga térmica devido ao superaquecimento.
Pelo contrário, esses dispositivos exibem características de coeficiente de temperatura positivo, o que significa que os dispositivos começam a conduzir com menos eficiência e começam a bloquear a corrente à medida que começa a aquecer.
Portanto, ao conectar mosfets em paralelo, não precisamos nos preocupar muito com nada, e você pode simplesmente conectá-los em paralelo, sem depender de nenhum resistor limitador de corrente, conforme mostrado abaixo. No entanto, o uso de resistores de porta separados para cada um dos mosfets deve ser considerado… embora isso não seja muito crítico.
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