Параллельное соединение биполярных и полевых транзисторов

Методы предварительного подбора биполярных и полевых транзис- торов для их последующего параллельного соединения в выходных каскадах усилителей мощности, линейных стабилизаторов и прочих устройств

Параллельное соединение транзисторов, будь то усилитель мощности, линейный стабилизатор или какое-либо иное силовое устройство, применяется в тех случаях, когда один полупроводник не в состоянии (в силу своих электрических характеристик) передать в нагрузку требуемую величину тока, а соответственно, и мощности. Именно для увеличения предельного суммарного тока транзисторов и служит их параллельное соединение.

Однако простое соединение одноименных выводов транзисторов не даёт положительных результатов из-за неравномерного распределения тока между полупроводниками, связанного с относительно большим разбросом их характеристик. При повышении рабочей температуры неравномерное распределение тока между транзисторами становится ещё большим до тех пор, пока практически весь ток нагрузки не потечет через один из транзисторов (с наибольшим коэффициентом усиления), что неизбежно приведёт к его пробою. А далее выход из строя одного из транзисторов неизбежно приведёт к выходу из строя и других транзисторов в цепочке.

Для выравнивания распределения токов через несколько параллельно соединённых полупроводников необходимо выполнить два действия:
1. Подобрать транзисторы с максимально близкими характеристиками;
2. Включить в их эмиттерные (или истоковые) цепи дополнительные выравнивающие резисторы небольшого сопротивления (Рис.1).

Рис.1 Параллельное соединение биполярных и полевых транзисторов

Величину сопротивлений выравнивающих резисторов следует выбирать одного номинала, исходя из падения напряжения на них при максимальном рабочем токе – около 0,7 вольта.

Теперь, что касается тщательного подбора транзисторов с максимально близкими характеристиками.

Для биполярных транзисторов нужно стремиться использовать приборы с близкими параметрами коэффициента усиления по току h21э.
Измерять h21э транзисторов желательно при токах коллектора, не сильно отличающихся от рабочих. Если это выходные транзисторы усилителя мощности – то хотя бы при токах, близких к току покоя транзисторов выходного каскада.
Поскольку мультиметры с возможностью измерения параметров транзисторов предназначены в основном для работы с маломощными полупроводниками, то для корректного результата имеет смысл воспользоваться схемой измерения, приведённой на Рис.2.

Рис.2 Измерение параметра h21э мощных биполярных транзисторов

В приведённой схеме h21_э = I_к/I_б = I_к/[(5v - 0,7v)/R1] ≈ I_к/0,52.
Производить проверку транзистора надо как можно быстрее, потому что уже при токах коллектора свыше 100 мА он начинает нагреваться и тем самым вносить погрешности в результаты измерений.

Параллельно соединённые MOSFET или иные полевые транзисторы необходимо предварительно подобрать по идентичности величины напряжения Uзи при заданном токе стока. Без особых затрат это можно сделать, соорудив схему, приведённую на Рис.3.

Рис.3 Предварительный подбор МОСФЕТ-транзисторов

Ток истока, при котором производиться измерение напряжения Uзи, задаётся резистором R1 и при номинале 200 Ом составляет:
I_c = (12v - U_зи)/R1 ≈ 9v/0,2k ≈ 45mA.
Резистор R1 должен быть рассчитан на мощность 0,5...1 Вт.