Dominando Transistores en Paralelo: Guía Completa para Diseño de Circuitos Seguro y Eficiente

Si un circuito consume mucha potencia, necesitará un transistor para ayudar a regular la corriente. Sin embargo, un transistor individual puede no realizar la tarea suficientemente, así que puedes necesitar implementar transistores en paralelo. Mejora la capacidad de manejo de corriente compartida y proporciona muchos beneficios clave para tu circuito electrónico. Por ejemplo, previene que un transistor sufra daño, dependiendo de tu método de implementación.

Entender cómo funciona puede parecer bastante complejo. ¡Así que empecemos! En WELLPCB, nuestro objetivo es guiarte en la dirección correcta. Después de leer este artículo, aprenderás sobre transistores en paralelo y qué logra.

1. ¿Qué son Transistores en Paralelo?

En un circuito, los pinouts coincidentes de dos transistores forman una conexión, conocida como transistores en paralelo. Lograr esto aumenta la cantidad de capacidad de corriente que los transistores pueden manejar. Después de la implementación, no tendrás que preocuparte por los transistores lidiando con demasiada potencia.

2. ¿Por Qué Conectar Transistores en Paralelo?

(Un circuito necesitará transistores en paralelo si consume una gran cantidad de potencia.)

Si estás construyendo un circuito que consumirá alta corriente de salida, necesitarás conectar transistores en paralelo. Eso es porque un solo transistor no puede manejar esa cantidad de potencia, potencialmente llevando a daño permanente.

Usar este método ayuda a proporcionar un equilibrio de carga de corriente. Ocurre distribuyendo la potencia de un transistor, que permanece sin daño, al siguiente en su lugar. Estos dos tipos de transistores pueden conectarse en paralelo: BJTs o MOSFETs.

3. Implementando Transistores en Paralelo con el Enfoque Correcto

(MOSFETs en paralelo proporcionan alta conductividad, que distribuye la corriente efectivamente.)

En esta sección, aprenderás cómo conectar tanto BJTs como MOSFETs en paralelo. Si conectas transistores bipolares en paralelo, debes integrar resistencias de lastre en serie, un enfoque común para amplificadores de audio. Generalmente, trata con alto consumo de potencia e involucra interconectar las bases y emisores juntos. Y resuelve problemas de desequilibrio de corriente. Los primeros dos pasos abajo demuestran cómo puedes calcular ambos valores de Ohmios de la resistencia, permitiéndote conectarlos en serie.

Paso Uno:

(Usa la ley de Ohm para calcular la clasificación del resistor.)

Primero, necesitarás realizar cálculos para las resistencias. Usa la fórmula R = V/I para la limitadora de corriente. V sirve como el voltaje del circuito. Mientras tanto, el valor "I" representa el 70% de la cantidad de corriente que el transistor almacena. Por instancia, un BJT 2N3055 puede almacenar aproximadamente 15A. Así, el 70% de ese valor equivale a 10.5A. Con un suministro de 12V, el cálculo se ve así: R = 12/10.5 = 1.14. Por tanto, la clasificación en Ohmios debe reflejar el valor 1.14.

Paso Dos:

(La resistencia de base ayuda a equilibrar la carga de corriente en un transistor.)

Luego, necesitarás calcular los Ohmios de la resistencia de base. Usa esta fórmula: Rb = (12 – 0.7)hFE / Corriente de carga. El valor hFE equivale a 50 mientras la corriente de carga se establece en 3A. Finalmente, puedes realizar el cálculo con: Rb = 11.3 x 50 / 3. El resultado es igual a 188 Ohmios.

Paso Tres:

(Puedes colocar los BJTs sobre el disipador de calor para ayudar con el manejo de corriente.)

Sin embargo, si no quieres implementar resistencias, puedes instalar un disipador de calor en su lugar. Para esta técnica, solo coloca un disipador de calor estándar debajo de los BJTs y añade mucha pasta térmica a cada superficie. Permite distribución de calor igual mientras proporciona una solución a la fuga térmica. Además, los transistores se conectan fácilmente en paralelo a través de la estructura metálica del disipador de calor.

Paso Cuatro:

(Un MOSFET con una resistencia de compuerta proporciona una solución segura y eficiente, previniendo fuga térmica.)

Los MOSFETs también pueden conectarse en paralelo. Al lograr esto, deberías implementar una resistencia de compuerta con cada dispositivo. Sin embargo, algunas ventajas lo mantienen extremadamente seguro y eficiente. Por ejemplo, al calentarse, se vuelven menos conductivos y gradualmente previenen el flujo de corriente. Por el lado positivo, estos no exhiben fuga térmica. Estos se conectan directamente vía drenaje a drenaje, compuerta a compuerta y fuente a fuente.

4. Soluciones para Errores de Transistores en Paralelo

Error 1: Fuga Térmica

Método para evitar: La fuga térmica ocurre cuando un transistor en paralelo no coincide con los otros transistores. Generalmente, esto significa que causará que un transistor consuma más corriente que el resto. Desde allí, recoge más calor, que se acumula hasta finalmente sufrir daño permanente.

Para prevenir que esto ocurra, debes integrar una resistencia de bajo valor conectada en serie con cada emisor. Por ejemplo, si la carga equivale a 50 Ohmios, entonces una resistencia de 1 Ohmio funcionará bien. Proporciona retroalimentación negativa que mantiene la corriente moderada debido al aumento de voltaje en su resistencia de emisor.

Error 2: Operación lineal de MOSFET

Método para evitar: Los MOSFETs normalmente funcionan bien como interruptor cuando se conectan en paralelo. Sin embargo, estos no distribuyen corriente bajo modo lineal. Eso es porque la acumulación de calor aumenta la conductividad a una tasa más rápida. Luego, la conductancia aumentará en frecuencia. En efecto, eso causa la formación de un punto caliente, potencialmente dañando el MOSFET. Proporciona un problema peor comparado a BJTs en paralelo.

Adicionalmente, la transconductancia aumenta cuando la temperatura del dispositivo sube. Los MOSFETs en paralelo no distribuirán corriente hasta que alcance 15A. Estos no suelen alcanzar ese nivel al operar bajo lineal.

La mejor solución a este problema involucra utilizar un bucle de retroalimentación en cada dispositivo de corriente MOSFET. Permite más control de corriente en operación lineal.

Conclusión:

Para concluir, este artículo se centra principalmente en la implementación correcta de transistores en paralelo. Además, cubrimos cómo puedes evitar errores comunes que ocurren con BJTs y MOSFETs. Por ejemplo, los BJTs deben contener una resistencia en serie para compartir corriente. Mientras tanto, añadir un bucle de retroalimentación en MOSFETs previene que el dispositivo sufra daños. Adicionalmente, puedes integrar transistores en paralelo con un disipador de calor, un enfoque más eficiente comparado a BJTs. Si tienes alguna pregunta sobre transistores en paralelo, ¡no dudes en contactarnos!