salve a tutti, avrei un dubbio da porvi..
so che per mettere in parallelo 2 o piu transistor è necessario mettere una resistenza sull'emettitore per la differenza di hfe tra i transistori... come si calcola questa resistenza? ho trovato questa formula ma non sono riuscito ad interpretarla... grazie in anticipo a tutti!!
(La resistenza va posta tra l'emettitore e massa. Va calcolata in modo che dissipi qualche per cento della potenza utile con la formula 0.01Pu=1/2ReIM*IM. Quando la corrente su un transistor tende ad aumentare, la tensione su Re si oppone e tende a ripartire la corrente in eccesso sugli altri Bjt)
maxmix69
postato il: 09.06.2013, alle ore 19:45
PU = Potenza Utile
Re = Resistenza di emettitore
IM = corrente massima
La soluzione del Prof. Volfango Furgani su ElectroYou (sempre citare le fonti pada), è una equazione con l'incognita in Re, dopo pochi passaggi si ricava:
L'equazione da voi proposta non l'ho mai vista e nemmeno fornisce risultati per me validi. La caduta di tensione e' spropositata rispetto alle reali necessita'.
Quando occorre fare un parallelo di due o piu' transitor allo scopo di aumentarne la corrente massima di uscita, si inserisce in serie all'emettitore di ogni bjt un resitore detto di ballasting o equalizing resistor.
Questi resistori servono ANCHE per compensare le inevitabili differenze tra gli hfe dei transistor, ma in realta' il loro scopo e' di minimizzare le differenze di Vbe dei vari transitor durante il funzionamento.
Le differenze di Vbe sono dovute, oltre alle differenze costruttive tra i vari bjt, anche alla temperatura.La Vbe diminuisce all'aumentare della temperatura, (2,5mV/grado centigrado)cosicche' se un transistor si surriscalda prima degli altri (a causa di un maggiore passaggio di corrente attraverso di esso), si verifica un effetto a catena che ne provoca la distruzione.
I resistori di equalizzazione vanno previsti se la corrente e/o la potenza dissipata prevista per ciascuno di essi supera la meta' della potenza/corrente massima.
Il valore di tali resistenze viene detrminato stimando la massima differenza prevedibile tra le Vbe dei vari transistor e imponendo che un tale valore (eventualmente un poco maggiorato) cada su ciascuna resistenza in serie all'emettitore.
Tali differenze nelle Vbe tra i vari transistor sono dell'ordine dei 75-100 mV. Come regola empirica, si sceglie una caduta di tensione compresa tra 100 e 200 mV.
Come esempio pratico, assumiamo una deltaVbe di 100mV e una corrente massima di 30 A totali, da venire ripartita su 3 bjt identici.
Ogni bjt condurra' 10 A max, e quindi la Re di ballast varra': R = 0,1 / 10 = 0,01 ohm.
Nel caso proposto da pada, supponendo di avere 1 A max per ogni bjt in parallelo, la Re sarebbe di R = 0,1/1 = 0,1 ohm.
Le resistenze di equalizzazione sono in generale di valore compreso tra 0,01 ohm e 0,2-0,5 ohm e si calcolano col semplice ragionamento di cui sopra, senza formule oscure.
La resistenza di 2 ohm funzionerebbe egualmente bene, ma dissiperebbe ben 2W alla max corrente e causerebbe una caduta di 2V, valori decisamente non pratici.
Diciamo che 2 ohm sono un valore MOLTO di sicurezza, forse decisamente troppo: tenderebbe a compensare differenze di Vbe massima intorno ai 2 volt, cosa decisamente irrealistica e fisicamente impossibile.
Max
schottky
postato il: 10.06.2013, alle ore 09:22
banjoman: L'equazione da voi proposta non l'ho mai vista e nemmeno fornisce risultati per me validi. La caduta di tensione e' spropositata rispetto alle reali necessita'.
Quando occorre fare un parallelo di due o piu' transitor allo scopo di aumentarne la corrente massima di uscita, si inserisce in serie all'emettitore di ogni bjt un resitore detto di ballasting o equalizing resistor.
Questi resistori servono ANCHE per compensare le inevitabili differenze tra gli hfe dei transistor, ma in realta' il loro scopo e' di minimizzare le differenze di Vbe dei vari transitor durante il funzionamento.
Le differenze di Vbe sono dovute, oltre alle differenze costruttive tra i vari bjt, anche alla temperatura.La Vbe diminuisce all'aumentare della temperatura, (2,5mV/grado centigrado)cosicche' se un transistor si surriscalda prima degli altri (a causa di un maggiore passaggio di corrente attraverso di esso), si verifica un effetto a catena che ne provoca la distruzione.
I resistori di equalizzazione vanno previsti se la corrente e/o la potenza dissipata prevista per ciascuno di essi supera la meta' della potenza/corrente massima.
Il valore di tali resistenze viene detrminato stimando la massima differenza prevedibile tra le Vbe dei vari transistor e imponendo che un tale valore (eventualmente un poco maggiorato) cada su ciascuna resistenza in serie all'emettitore.
Tali differenze nelle Vbe tra i vari transistor sono dell'ordine dei 75-100 mV. Come regola empirica, si sceglie una caduta di tensione compresa tra 100 e 200 mV.
Come esempio pratico, assumiamo una deltaVbe di 100mV e una corrente massima di 30 A totali, da venire ripartita su 3 bjt identici.
Ogni bjt condurra' 10 A max, e quindi la Re di ballast varra': R = 0,1 / 10 = 0,01 ohm.
Nel caso proposto da pada, supponendo di avere 1 A max per ogni bjt in parallelo, la Re sarebbe di R = 0,1/1 = 0,1 ohm.
Le resistenze di equalizzazione sono in generale di valore compreso tra 0,01 ohm e 0,2-0,5 ohm e si calcolano col semplice ragionamento di cui sopra, senza formule oscure.
La resistenza di 2 ohm funzionerebbe egualmente bene, ma dissiperebbe ben 2W alla max corrente e causerebbe una caduta di 2V, valori decisamente non pratici.
Diciamo che 2 ohm sono un valore MOLTO di sicurezza, forse decisamente troppo: tenderebbe a compensare differenze di Vbe massima intorno ai 2 volt, cosa decisamente irrealistica e fisicamente impossibile.
Max
Premetto che non mi sono mai occupato della cosa, ho sempre visto usare valori della "tradizione" (duo o tre decimi di ohm per amplifiatori audio con duo o tre BJT in parallelo)
Sono d'accordo che 2 volt sulla resistenza di emettitore può essere considerata (anzi è sicuramente) una caduta elevata, ma stiamo parlando di un sistema alimentato ad almeno 100V
Comunque non riesco a seguire il tuo ragionamento, continuiamo a parlare del tuo esempio se i due transistor hanno una differenza di 0.1 sulla Vbe diciamo che per uno vale 0.65 e per l'altro 0.75 lo sbilanciamento è del 14%, introducendo le resistenze da te calcolate si avrebbe una variazione di 0.1 Volt per le Vbe di ogni transistor che così andrebbero a 0.75V e 0.85V rispettivamente, lo sbilanciamento sarebbe a valle della "cura" 12.5% non mi pare che si sia "equalizzato" un granchè
Se invece si avessero i 2V di caduta ipotizzati da bios con la formula di pata allora si che lo sbilanciamento si riduce a poco più del 3% e abbiamo equalizzato.
Quello che io penso è che le differenze nella Vbe di transistor uguali sono molto minori del valore che abbiamo ipotizzato per cui servono resistenze più piccole di quelle della formula di pata ma più grandi di quelle che ti calcoli tu.
Il vantaggio di essere intelligente e' che si puo' sempre fare l'imbecille, mentre il contrario e' del tutto impossibile. -- W. Allen
banjoman
postato il: 10.06.2013, alle ore 10:46
La caduta su Re compensa la diminuizione di Vbe. Se la Vbe tende a diminuire a causa della temperatura, la corrente di collettore aumenta, ma aumenterebbe anche la caduta su Re, introducendo come ci si aspetta una rezione negativa.
Come risultato, la corrente in quel particolare bjt che altrimenti diventerebbe eccessiva viene limitata. Le resistenze non fanno "aumentare la Vbe".
Il transistor con la Vbe minore tra tutti si becca la corrente maggiore. La Re introduce una caduta che lo riporta a lavorare entro la zona di sicurezza di funzionamento.
Lo scopo primario delle resistenze e' quello di evitare che uno dei transistor superi la potenza massima tollerabile ma ovviamente le correnti non sono ripartite uguali in maniera perfetta, per le tolleranze dell'hfe.
In questo caso ci viene in aiuto il fatto che lo spread di tale parametro, per i transistor di potenza, e' molto minore di quello dei transistor per piccoli segnali, cosi' generalmente la Re aiuta a compensare anche queste differenze di hfe, eventualmente aumentandole di poco.
Esiste un procedimento di calcolo esatto per stabilire il valore esatto di tale resistenza, che tiene conto di tutto: variazione di Vbe con la temperatura, variazione di hfe/beta ecc. ma e' molto laborioso e poco conveniente. Si usa generalmente il procedimento empirico, eventualmente facendo aggiustaggi finali in fase di prototipo per maggiore sicurezza.
Per gli alimentatori stabilizzati generalmente basta il procedimento da me descritto. Nel caso di amplificatori audio, si puo' limitare al massimo lo spread dell'hfe usando transistor selezionati che abbiano il beta il piu' simile possibile.
E' giusto come dici tu
schottky:
Quello che io penso è che le differenze nella Vbe di transistor uguali sono molto minori del valore che abbiamo ipotizzato per cui servono resistenze più piccole di quelle della formula di pata ma più grandi di quelle che ti calcoli tu.
pero' almeno io spiego come si dovrebbe procedere e perche'.
banjoman: La caduta su Re compensa la diminuizione di Vbe. Se la Vbe tende a diminuire a causa della temperatura, la corrente di collettore aumenta, ma aumenterebbe anche la caduta su Re, introducendo come ci si aspetta una rezione negativa.
Come risultato, la corrente in quel particolare bjt che altrimenti diventerebbe eccessiva viene limitata. Le resistenze non fanno "aumentare la Vbe".
Il transistor con la Vbe minore tra tutti si becca la corrente maggiore. La Re introduce una caduta che lo riporta a lavorare entro la zona di sicurezza di funzionamento.
Lo scopo primario delle resistenze e' quello di evitare che uno dei transistor superi la potenza massima tollerabile ma ovviamente le correnti non sono ripartite uguali in maniera perfetta, per le tolleranze dell'hfe.
In questo caso ci viene in aiuto il fatto che lo spread di tale parametro, per i transistor di potenza, e' molto minore di quello dei transistor per piccoli segnali, cosi' generalmente la Re aiuta a compensare anche queste differenze di hfe, eventualmente aumentandole di poco.
Esiste un procedimento di calcolo esatto per stabilire il valore esatto di tale resistenza, che tiene conto di tutto: variazione di Vbe con la temperatura, variazione di hfe/beta ecc. ma e' molto laborioso e poco conveniente. Si usa generalmente il procedimento empirico, eventualmente facendo aggiustaggi finali in fase di prototipo per maggiore sicurezza.
Per gli alimentatori stabilizzati generalmente basta il procedimento da me descritto. Nel caso di amplificatori audio, si puo' limitare al massimo lo spread dell'hfe usando transistor selezionati che abbiano il beta il piu' simile possibile.
Quanto hai esposto ha un ottimo valore accademico, in quanto aiuta a capire un qualcosa in più a riguardo della giusta polarizzazione da applicare ad un bjt affinchè su di esso non si scatenino pericolosi effetti valanga dovuti all'alterazione termica del suo hfe.
Però nel caso specifico del topic, il resistore di BASSISSIMO valore ohnico posto a polarizzazione dell'emettitore serve esclusivamente ad equalizzare per quanto possibile fra loro i rispettivi valori hfe dei transistori parallelati.
Questo fa si che ogni transistore amplifichi in equal modo a tutti gli altri del gruppo, evitando così tutti i problemi che potrebbero insorgere nel caso di disparità di amplificazione, specie nel campo audio ove si potrebbero verificare anche problemi di fase generale.
Premettendo che ho solo interpretato e risolto per Re la formula tratta da electroyou e proposta da pada ma ho seguito gli stessi ragionamenti di schottky e banjoman verificando la predittività della espressione prima di postare.
L'esempio proposto era didattico, riproponendo qualcosa di più concreto e meno accademico:
- IM=4A
- Pu=200W
(2) Re=200[W]/(50*4[A]*4[A])= 0.25[Ohm]
Notare che il valore del resistore rientra rapidamente a consueto valore all'aumentare della corrente.
Saluti,
Bios.
p.s.: i resistori di equalizzazione li ho sempre messi al massimo di mezzo ohm, seguendo la consuetutine empirica e verificando/ritoccando quando e dove necessario.
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