导言
双极结型晶体管(BJT)看起来像旧式的电子元件,但由于具有低本钱和杰出参数的长处,它们可以处理许多问题。咱们可以发现曩昔由于这些元件太高本钱而不或许完成的新运用,比方咱们可以在某些状况下用多个并联的小功率晶体管替代更大功率的晶体管(带或不带散热器),并从中收成许多长处。
一般来说,与更大功率特别是带大块散热器的晶体管比较,小功率晶体管速度更快,具有更高的作业频率、更低的噪声、更小的总谐波失真,并且它们的封装更便利人工和主动焊接。
功耗最高1W左右的许多晶体管选用相似于TO-92的封装。这些晶体管大多数价格比较低,可以大批量购买,并且TO-92那样的封装很便利运用。
从这些封装发生的热量很简单经过冷却电扇乃至正常的空气对流高效地发出掉。别的,咱们可以运用这些晶体管周边较大的铜表面积进步它们的功耗。针对这些电子元件的不同封装,它们的数据手册和文献资料中记载有很多散热信息和核算办法,因而咱们这儿不再具体评论。
比方TO-126、TO-220之类的功率晶体管封装又大又重,很难装置在PCB上,并且为了发挥这些功率晶体管的悉数功能和可靠性,还要额定运用散热器。
这些封装和散热器会堵塞冷却空气的活动,并且额定散热器的运用会发生机械和电气问题,比方在振荡设备中散热器不是很安稳,它们需求电气阻隔等。
晶体管电路
让咱们考虑以下这些经常在音频驱动器运用的NPN/PNP晶体管对:
TIP29/TIP30 (NPN/PNP, 40V, 1A, 2W, Ftmin = 3MHz, TO-220),
BD139/BD140 (NPN/PNP, 80V, 1.5A, 1.25W, Ftmin >3MHz or not specified, TO-126)
BC639/BC640 (NPN/PNP, 80V, 1A, 0.8W, Ft=130MHz/50MHz, TO-92)
BC327/BC337 (NPN/PNP, 45V, 0.8A, 0.625W, Ft(typ). 100MHz/100MHz, TO-92)
BC550/BC560 (NPN/PNP, 45V, 0.1A, 0.5W, Ftmin =100MHz/100MHz, TO-92)
这些晶体管的其间一些参数或许在不同制造商那里有所不同,也有些参数或许一切制造商都不标。
咱们可以看到,两个并联BC639的功耗大约是1.6W,超越了单个BD135/137/139 1.25W的功耗。
别的,BC639/BC640对有保证的转化频率远高于BD139/BD140对的Ft (在数据手册中并不总是有保证的)。小功率晶体管的直流增益一般远高于更大晶体管的增益。因而咱们可以测验运用两个或多个小功率晶体管替代带或不带小型散热器的一个更大功率的晶体管。
图1画出了选用1个运放(OA)和6个小功率晶体管的音频放大器电路,它可以取代用一个运放和一对不带散热器的更大功率晶体管(比方BD135/BD136)组成的放大器电路。

衔接发射极的均衡电阻R6到R11是必需求的。这些电阻可以在必定程度上减小并联晶体管之间的差异。它们的阻值一般在放大器公共负载的2%至10%之间。为了保证输出电流在一切并联晶体管之间得到适宜的分配,应该监测这些电阻上的压降。
电阻R5也是有必要的,并且应该具有最小的适用值。它能减小放大器的交越失真。
IC1可以是任何适宜的放大器,如NE5534/A。最好是运用可以驱动至少600Ω负载的运放。假如需求调整放大器的输出偏移量,可以运用带偏移调整引脚的运放。
在运放和晶体管不过载的条件下可以得到运放的整个供电电压规模。
咱们应该注意到,许多运放有很大的会使运放发热的静态电流。举例来说:
NE5534/A的最大静态电流Iqmax = 8mA,
LF355的最大静态电流Iqmax = 4mA,
LF356的最大静态电流Iqmax = 10mA,
NE5532的最大静态电流Iqmax = 16mA,
RC4560的最大静态电流Iqmax = 5.7mA,
假如咱们在±15V或更高的电源电压下运用这些和相似的运放,那么在没有任何输入信号的状况下这些运放也会有明显的功耗。关于选用表贴封装的运放来说这种状况特别糟糕,比方NE5532的功耗将达30V*16mA = 540mW,这一点应该加以慎重考虑。
新加的高增益小功率晶体管要求运放输出很小的电流,因而可以下降运放IC的散热危险。事实上,这些新增晶体管还可以用来运用运放的最大峰峰值电压下降运放IC的功耗,由于它向负载供给更小的输出电流。
小功率晶体管的速度更快,并且基极-发射极结点中的阈值电压也更低。它们一般是为前置放大器规划的,与更大功率的晶体管比较,用它们可以获得更低的总谐波失真(THD)和互调失真(IMD)。小功率晶体管一般还具有更高的增益,增益规模在400至800之间,这也是更低THD和IMD的一个原因。并联更小功率的线性稳压器替代单个大功率稳压器
并联运用更小功率的线性稳压器有许多长处。并联小功率晶体管替代单个大功率晶体管(带或不带散热器)的上述办法相同适用于线性稳压器,如78xx、79xx、LM317x、LM337x和相似器材。
图2给出了4个选用TO-92封装的78Lxx的并联电路,它们可以替代单个选用TO-220或相似封装的78Mxx电路。不需求在每种状况下都运用C1到C8一切的电容。只需咱们规划正确的PCB地图,咱们就可以在一切并联稳压器组的输入输出端运用单个电解电容和单个高频电容。但是,这些电容的运用取决于并联IC的要求。在某些状况下咱们应该将这些%&&&&&%紧靠每个%&&&&&%放置。

图2:4个选用TO-92封装的78Lxx的并联电路,可替代单个选用TO-220封装的78Mxx电路。
电阻R1到R4是有必要的。这些电阻的实践阻值取决于稳压器的容差,稳压器的数量、以及每个稳压器的均匀输出电流和最大输出电流。
从这个视点看,最好是运用容差为±2%或更好的稳压器。
在这个事例中可以运用规范的R1至R4均衡电阻核算进程。举例来说,假如咱们并联运用两个输出电压为15V±2%的78L15稳压器,这两个稳压器的输出电压或许从14.7V至15.3V。
在最坏的状况下,第一个稳压器的输出是15.3V,另一个稳压器的输出是14.7V。
咱们期望两个稳压器的输出电流都在它们各自的最大电流以下,比方每个稳压器在100mA以下。
假如均衡电阻阻值为10Ω,稳压器最大输出电流为100mA,那么第一个稳压器在输出电压为14.3V时将发生100mA电流,第二个稳压器输出相同14.3V电压时将在负载上发生40mA电流。(仅仅为了参阅,咱们可以以为15V±10%是从13.5V至16.5V,15V±5%是从14.25V至15.75V。)
此外,第一个稳压器将发生更多的热量,其输出电压将由于输出电压具有负温度系数而下降。因而第一个稳压器将发生不到100mA的电流,第二个稳压器将发生超越40mA的电流。总归,两个稳压器将在14.3V或更高电压时发生至少140mA的电流。
尽管两个稳压器没有相同的输出电流,但这不是问题,由于它们不会过载,并且咱们运用的是比78M15体积更小、价格更低的稳压器78L15。别的一个长处是,假如其间一个稳压器由于某个原因呈现了开路毛病,那么别的一个稳压器还可以作业一段时间。
本文小结
这篇短文主张考虑运用多个并联的小功率晶体管或小功率稳压器或其它小功率元件替代需求额定散热器的单个大功率晶体管或大功率稳压器。
当运用运放时这种并联计划更具优势。将多个运放并联起来运用有许多长处,还可以下降每个运放的功耗。
这种办法也适用于线性稳压器,如78xx、79xx、LM317x、LM337x和相似器材。
这种办法有极多长处,上面提到了一些,比方:
*更简单拼装更小、更廉价和更快的元件,
*可以获得更好的拼装力阻
*可以将均衡电阻用于确诊意图,比方丈量并联元件之间的电流等
需求时咱们可以运用并联的达林顿晶体管。
在体系机箱内经常会有一个或多个长时间工作的冷却电扇。在这种状况下,运用像TO-92这样不带散热器的很多更小封装也更有利,由于更小封装对冷却空气活动的阻止更小。咱们还可以从封装的五湖四海发出电子元件发生的热量,然后进步PCB上一切元件的冷却功率。
装置更小封装的PCB开发和出产要比装置带或不带散热器的更大功率和更重封装的PCB开发和出产简单得多。
装置更小封装的PCB可以更好地接受机械振荡和冲击,这点对移动设备来说特别重要。