Перейти к содержанию

Можно ли включить MOSFET параллельно для большего тока?

Обновлено Редакция GAW

Содержание

В открытом состоянии MOSFET ведёт себя как резистор RDS(on). Параллельные транзисторы — это параллельные резисторы: ток делится обратно пропорционально сопротивлениям. Главный вопрос — устойчиво ли такое деление, когда транзисторы греются.

Почему ток выравнивается сам

TI в SLUA618A объясняет: RDS(on) растёт с температурой примерно на 0,7–1 % на градус. Транзистор, который взял больше тока, сильнее греется, его сопротивление растёт, и часть тока переходит к соседу. Это медленная отрицательная обратная связь, и система приходит к равновесию. У биполярных транзисторов наоборот — нагрев открывает переход сильнее, и возможен тепловой разгон.

Сколько закладывать запаса

Разброс сопротивлений и разное охлаждение, по TI, дают ошибку распределения до 30 %. Наш расчёт для двух IRFZ44 при общем токе 40 А с RDS(on) 0,028 Ом (максимум при 25 °C; на горячем кристалле сопротивление больше):

РаспределениеТок более нагруженногоЕго потери
Идеальное20 А11,2 Вт
Перекос 30 %26 А18,9 Вт

Радиатор и запас по току считают по худшему транзистору, а не по среднему.

Где параллельное включение опасно

Линейный режим — электронная нагрузка, линейный стабилизатор, медленные фронты. Там ток задаёт не сопротивление канала, а напряжение затвор — исток относительно порога, а у IRFZ44 порог по даташиту от 2 до 4 В. При одном напряжении на затворе транзисторы могут нести токи, отличающиеся в разы (наш вывод). Хуже того, при малом напряжении на затворе температурная зависимость обратная: на рис. 3 даташита IRFZ44 кривые для 25 и 175 °C пересекаются около 5–6 В на затворе, и ниже этой точки горячий кристалл при том же напряжении проводит больший ток. Транзистор, который нагрелся сильнее, забирает ещё больше тока и греется дальше — возможен тепловой разгон (наш вывод по рисунку). Поэтому каждому такому транзистору нужна своя обратная связь по току, а режим проверяют по области безопасной работы.

Фронты. Если транзисторы переключаются в разное время, на фронте весь ток идёт через первый открывшийся. Поэтому параллельно ставят одинаковые транзисторы с короткими симметричными проводниками и отдельными резисторами в затворы. Параметры IRFZ44 и его логического варианта сравнивает карточка IRF540, IRFZ44, IRLZ44.

Похожие вопросы

Можно ли так же параллелить биполярные транзисторы?

Не напрямую: у p-n перехода коэффициент обратный, −2,2 мВ/°C по TI, и нагретый транзистор открывается сильнее и забирает ещё больше тока. Без резисторов в эмиттерах это ведёт к тепловому разгону одного из транзисторов.

Нужен ли каждому транзистору свой резистор в затвор?

Да, так делают обычно: затворы с общей ёмкостью и индуктивностями выводов образуют колебательные контуры, о которых предупреждает TI, и отдельные резисторы в несколько ом развязывают транзисторы друг от друга. Управляет ими один общий сигнал.

Можно ли соединять параллельно MOSFET разных марок?

Не стоит: ток делится обратно пропорционально RDS(on), и транзистор с меньшим сопротивлением возьмёт большую часть тока. Кроме того, у разных марок разные пороги и скорость переключения, и на фронтах один транзистор будет переключать весь ток.

Источники

  1. Texas Instruments. SLUA618A: Fundamentals of MOSFET and IGBT Gate Driver Circuits, L. Balogh (revised October 2018) — разд. 2 MOSFET Technology: падение на открытом MOSFET пропорционально току, RDS(on) имеет положительный температурный коэффициент около 0,7–1 %/°C, в отличие от −2,2 мВ/°C у p-n перехода; поэтому параллельные MOSFET делят ток сами — более нагруженный греется, его сопротивление растёт, ток падает; начальный разброс RDS(on) и разные тепловые сопротивления дают ошибку распределения до 30 %; разд. 2.8 — индуктивность истока и ёмкость затвора образуют резонансный контур
  2. Vishay. IRFZ44 Power MOSFET (Document Number 91291, S21-1045-Rev. C, 25-Oct-2021) — VGS(th) от 2,0 до 4,0 В; RDS(on) не больше 0,028 Ом при VGS = 10 В; ID 50 А при TC = 25 °C и 36 А при 100 °C; RthJC 1,0 °C/Вт; рис. 3 — передаточные характеристики при 25 и 175 °C пересекаются около VGS 5–6 В, ниже этой точки ток при нагреве растёт; рис. 4 — RDS(on) растёт с температурой

Нашли ошибку?

Смотрите также