MOSFETs paralelos

Question

Cuando iba a la escuela, teníamos algo de diseño de circuitos básicos y cosas así. Aprendí que esto era una mala idea:

simular este circuito - Esquema creado con CircuitLab

Ya que es casi seguro que la corriente no fluya por igual sobre estos tres fusibles. Pero he visto múltiples circuitos que utilizan transistores y MOSFETs en paralelo, como este:

simular este circuito

¿Cómo fluye la corriente a través de ellos? ¿Está garantizado que fluya por igual? Si tengo tres MOSFETs que pueden manejar 1 A de corriente cada uno, ¿podré extraer 3 A de corriente sin freír uno de los MOSFETs?

Answer 1

Los MOSFET son un poco inusuales, ya que si se conectan varios de ellos en paralelo, comparten la carga bastante bien. Esencialmente, cuando se enciende el transistor, cada uno tendrá una resistencia de encendido y una corriente ligeramente diferentes. Los que lleven más corriente se calentarán más y aumentarán su resistencia de encendido. Esto redistribuye un poco la corriente. Siempre que la conmutación sea lo suficientemente lenta para que se produzca ese calentamiento, se produce un efecto natural de equilibrio de la carga.

Ahora bien, el equilibrio natural de la carga no es perfecto. Aún así, tendrás algún desequilibrio. La cantidad dependerá de lo bien emparejados que estén los transistores. Varios transistores en una misma matriz serán mejores que transistores separados, y los transistores de la misma edad, del mismo lote, o que hayan sido probados y emparejados con otro similar ayudarán. Pero como cifra muy aproximada, yo esperaría que pudieras conmutar unos 2,5A con tres MOSFETs de 1A. En un circuito real, sería prudente mirar las hojas de datos del fabricante y las notas de aplicación para ver lo que recomiendan.

Además, ese circuito no es exactamente lo que quieres. Sería mejor utilizar los MOSFETs de tipo N para la conmutación en el lado bajo. O, si quieres seguir con la conmutación en el lado alto, consigue algunos MOSFET de tipo P. También necesitarás una resistencia colocada adecuadamente para asegurarte de que las puertas no flotan cuando el interruptor está abierto.

Answer 2

Hay que tener en cuenta que los MOSFETs se basan en una distribución equitativa de la corriente incluso a escala de un solo dispositivo. A diferencia de los modelos teóricos, en los que el canal se representa como una línea entre la fuente y el drenaje, los dispositivos reales tienden a distribuir la región del canal por la matriz para aumentar la corriente máxima:

(la región del canal se distribuye bajo un patrón hexagonal. la imagen está tomada de aquí )

Algunas partes del canal pueden considerarse como MOSFETs separados conectados en paralelo. La distribución de la corriente en partes del canal es casi uniforme gracias al efecto natural de equilibrio de carga que describió @Jack B.

Answer 3

International Rectifier - Nota de aplicación AN-941 - MOSFETs de potencia en paralelo

Su "resumen" (énfasis añadido):

• Utilice resistencias de puerta individuales para eliminar el riesgo de oscilación parásita.
• Asegúrese de que los dispositivos en paralelo tienen un acoplamiento térmico estrecho .
• Igualar la inductancia de la fuente común y reducirla a un valor que no afecte mucho a las pérdidas totales de conmutación en la frecuencia de funcionamiento.
• Reduzca la inductancia parásita a valores que proporcionen sobreimpulsos aceptables a la corriente máxima de funcionamiento.
• Asegúrese de que la puerta del MOSFET está mirando a una fuente rígida (de tensión) con la menor impedancia posible.
• Los diodos Zener en los circuitos de accionamiento de la puerta pueden causar oscilaciones. Cuando sea necesario, deben colocarse en el lado del conductor de la(s) resistencia(s) de desacoplamiento de la puerta.
• Los condensadores en los circuitos de accionamiento de la puerta ralentizan la conmutación, por lo que aumentan el desequilibrio de conmutación entre los dispositivos y pueden causar oscilaciones.
• Los componentes dispersos se reducen al mínimo gracias a un diseño ajustado y se igualan mediante la posición simétrica de los componentes y el enrutamiento de las conexiones.

Answer 4

Casi 3 años después, para el que encuentre esto ahora... La pregunta ha sido respondida muy bien, pero también añadiría que la oscilación parásita puede ser un problema si las puertas están atadas directamente. Generalmente, verás una simple red RC en las puertas para evitarla. Así.

Los valores pueden ser bastante bajos; normalmente 470ohm Rs y 100pF Cs

Answer 5

Creo que la forma más fácil de ver este problema es mirar la resistencia de drenaje a fuente en la hoja de datos. El peor caso es cuando tienes un dispositivo con la menor resistencia de encendido y el resto con la mayor resistencia. Es un simple problema de resistencia en paralelo para calcular cuánta corriente pasará por cada transistor. Sólo hay que tener en cuenta, cuando se selecciona un dispositivo, que hay que dar una banda de seguridad para tener en cuenta la variación de la temperatura y los efectos del envejecimiento del dispositivo.