Parallele MOSFETs

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Als ich zur Schule ging, hatten wir einige grundlegende Schaltungsentwürfe und ähnliches. Ich habe gelernt, dass dies eine schlechte Idee war:

schematisch

simulieren Sie diese Schaltung - Schaltplan erstellt mit CircuitLab

Da der Strom mit ziemlicher Sicherheit nicht gleichmäßig über diese drei Sicherungen fließt. Aber ich habe mehrere Schaltungen gesehen, die parallele Transistoren und MOSFETs verwenden, wie folgt:

schematisch

simulieren Sie diese Schaltung

Wie fließt der Strom durch diese? Fließt es garantiert gleichmäßig? Wenn ich drei MOSFETs habe, die jeweils 1 A Strom verarbeiten können, kann ich dann 3 A Strom ziehen, ohne einen der MOSFETs zu braten?

Pufferüberlauf
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Befanden sich in den von Ihnen gesehenen Schaltkreisen die Transistoren auf demselben Chip? In diesem Fall ist die Übereinstimmung besser (immer noch nicht perfekt).
Setzen Sie Monica
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Sie haben im Grunde 3 NMOS parallel. Angenommen, sie sind alle zu 100% gleich und haben dieselbe Temperatur, dann wird sich der Strom ja teilen, sodass jeder 1/3 der Gesamtsumme benötigt. Aber so betrieben, funktionieren die NMOSs nicht als Switches, sondern als Source-Follower und fallen um 2 bis 3 V.
Bimpelrekkie
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Zu Ihrer Information: Das Parallelschalten von Sicherungen ist gefährlich. Die Verkabelung sollte mit einer Sicherung geschützt werden.
Vofa
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Mir ist klar, dass Sie dies in Bezug auf die Stromverteilung zwischen ihnen fragen, aber wenn Sie jemals solche MOSFETs parallel schalten, müssen Sie einzelne Gate-Widerstände verwenden, oder Sie werden destruktive Oszillationen haben.
Winny
@winny: Wie ich in der Antwort von Jack B kommentiert habe, ist dies nur eine sehr vereinfachte Beispielschaltung, um zu veranschaulichen, worüber ich gefragt habe. Dies ist keine echte Rennstrecke.
BufferOverflow

Antworten:

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MOSFETs sind insofern etwas ungewöhnlich, als wenn Sie mehrere davon parallel schalten, sie sich die Last ziemlich gut teilen. Wenn Sie den Transistor einschalten, hat jeder einen etwas anderen Einschaltwiderstand und einen etwas anderen Strom. Diejenigen, die mehr Strom führen, erwärmen sich stärker und erhöhen ihren Einschaltwiderstand. Das verteilt dann den Strom ein wenig um. Vorausgesetzt, dass das Umschalten langsam genug ist, um diese Erwärmung zu ermöglichen, ergibt sich ein natürlicher Lastausgleichseffekt.

Nun ist der natürliche Lastausgleich nicht perfekt. Sie werden immer noch mit einem Ungleichgewicht enden. Wie viel davon abhängt, wie gut die Transistoren zusammenpassen. Mehrere Transistoren auf einem Chip sind besser als getrennte Transistoren und Transistoren desselben Alters aus derselben Charge oder Transistoren, die getestet und mit einem ähnlichen abgeglichen wurden. Aber als sehr grobe Zahl würde ich erwarten, dass Sie mit drei 1A-MOSFETs ungefähr 2,5 A schalten können. In einer realen Schaltung ist es ratsam, die Datenblätter und Anwendungshinweise des Herstellers zu lesen, um zu sehen, was sie empfehlen.

Auch diese Schaltung ist nicht ganz das, was Sie wollen. Es ist besser, wenn Sie die N-Typ-MOSFETs für das Low-Side-Schalten verwenden. Oder, wenn Sie beim High-Side-Schalten bleiben möchten, sollten Sie sich einige P-Typ-MOSFETs zulegen. Sie benötigen außerdem einen entsprechend platzierten Widerstand, um sicherzustellen, dass die Tore nicht schweben, wenn der Schalter geöffnet ist.

Jack B
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Es lohnt sich vielleicht hinzuzufügen, dass die Schaltung einen Gate-Entladewiderstand benötigt. Wohin es geht, hängt davon ab, ob Sie N- oder P-Kanal-MOSFETs verwenden.
Steve G
Guter Punkt. Bearbeitet
Jack B
Dies ist nur eine vereinfachte Beispielschaltung, um zu veranschaulichen, was ich gefragt habe. Dies wird im wirklichen Leben nicht verwendet.
BufferOverflow
Ich bin etwas verwirrt, wenn ich deine Antwort lese, da sie den Begriff "Mosfet" mit "Transistor" mischt. Für mich unterscheiden sich Mosfets (nmos und pmos) von Transistoren (npn und pnp).
K. Mulier
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MOSFET steht für Metal Oxide Field Effect Transistor. Der Begriff für npn- und pnp-Transistoren lautet Bipolar Junction Transistor (BJT). Ich denke, die gebräuchliche Verwendung des Wortes "Transistor" umfasst MOSFETs, BJTs, JFETs sowie esoterischere Dinge wie Tunneltransistoren, Nanodrahttransistoren und Einzelelektronentransistoren, die in der Unterhaltungselektronik selten vorkommen.
Jack B
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Beachten Sie, dass MOSFETs auch auf der Einzelgeräteskala auf eine gleichmäßige Stromverteilung angewiesen sind. Im Gegensatz zu theoretischen Modellen, bei denen der Kanal als Linie zwischen Source und Drain dargestellt wird, neigen reale Geräte dazu, den Kanalbereich über den Chip zu verteilen, um den Maximalstrom zu erhöhen:

Bildbeschreibung hier eingeben

(Die Kanalregion ist hexagonal verteilt. Das Bild wird von hier aus aufgenommen. )

Teile des Kanals können als separate, parallel geschaltete MOSFETs betrachtet werden. Die Stromverteilung in Teilen des Kanals ist dank des beschriebenen natürlichen Lastausgleichseffekts @Jack B nahezu gleichmäßig.

Dmitry Grigoryev
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Beachten Sie, dass es sich bei diesem Bild tatsächlich um einen Bipolar-Leistungstransistor handelt, nicht um einen MOSFET. Vergleichen Sie mit dem Foto weiter oben auf der Seite , das ein HEXFET ist. Die strukturellen Unterschiede sind geringfügig, es ist jedoch zu beachten, dass der Gate-Bonddraht mit einem dünnen Metallisierungsstreifen um den Umfang des Chips verbunden ist.
Dave Tweed
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@DaveTweed Es scheint , dass ich irgendwie das Wort assoziiert kostenlos mit CMOS und CMOS mit MOSFET. Hoffentlich ist das neue Image themenbezogener.
Dmitry Grigoryev
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International Rectifier - Application Note AN-941 - Parallelschaltung von Leistungs-MOSFETs

Ihre "Zusammenfassung" (Hervorhebung hinzugefügt):

  • Verwenden Sie einzelne Gate-Widerstände , um die Gefahr von parasitären Schwingungen auszuschließen.
  • Stellen Sie sicher, dass parallel geschaltete Geräte eine dichte Wärmekopplung haben .
  • Entzerren Sie die Induktivität der gemeinsamen Quelle und reduzieren Sie sie auf einen Wert, der die gesamten Schaltverluste bei der Betriebsfrequenz nicht wesentlich beeinflusst.
  • Reduzieren Sie die Streuinduktivität auf Werte, die bei maximalem Betriebsstrom akzeptable Überschwinger verursachen.
  • Stellen Sie sicher, dass das Gate des MOSFETs in eine steife (Spannungs-) Quelle mit einer so geringen Impedanz wie möglich blickt.
  • Zenerdioden in Gate-Treiberschaltungen können Oszillationen verursachen. Bei Bedarf sollten sie auf der Treiberseite der Gate-Entkopplungswiderstände platziert werden.
  • Kondensatoren in Gate-Ansteuerschaltungen verlangsamen das Schalten, wodurch das Schaltungleichgewicht zwischen Geräten erhöht wird und Oszillationen verursacht werden können.
  • Streukomponenten werden durch ein enges Layout minimiert und durch symmetrische Anordnung der Komponenten und Verlegung der Verbindungen ausgeglichen.
Nick T
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Fast 3 Jahre später, zum Nutzen aller, die dies jetzt finden ... Die Frage wurde sehr gut beantwortet, aber ich möchte auch hinzufügen, dass parasitäre Schwingungen ein Problem sein können, wenn die Tore nur direkt miteinander verbunden sind. Im Allgemeinen sehen Sie ein einfaches RC-Netz an den Toren, um dies zu verhindern. Wie so.

Mosfets parallel

Die Werte können ziemlich niedrig sein; typischerweise 470 Ohm Rs und 100 pF Cs

Harley Burton
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Ich denke, der einfachste Weg, um dieses Problem zu betrachten, besteht darin, den Widerstand zwischen Drain und Source auf dem Datenblatt zu betrachten. Der schlimmste Fall ist, wenn Sie ein Gerät mit dem niedrigsten Widerstand und den Rest mit dem höchsten Widerstand haben. Es ist nur ein einfaches Parallelwiderstandsproblem, zu berechnen, wie viel Strom durch jeden Transistor fließt. Denken Sie bei der Auswahl eines Geräts daran, dass Sie sich ein Schutzband geben, um Temperaturschwankungen und Alterungseffekte des Geräts zu berücksichtigen.

E. Gibson
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Dies ist keine qualitativ hochwertige Antwort, und es fügt nichts zu dem hinzu, was andere Antworten bereits gesagt haben. Sie vernachlässigen wichtige Effekte wie den positiven Temperaturkoeffizienten des Widerstands, der den von anderen erwähnten Selbstausgleich bewirkt, vollständig.
Dave Tweed