Parallelschaltung von Bipolartransistoren

[Marcel Mueller]

Hallo,

wenn man normale Transistoren parallel schaltet braucht man getrennte
Emitterwiderstände, sonst geht's nicht. Kennt man, so steht's an allen
Ecken und Enden.

Jetzt habe ich gerade mal einen Test gemacht und zwei paar BD243/BD244
als Power-OP-Endstufe zusammengeschaltet, also direkt parallel, keine
getrennten Emitterwiderstände. 8Vss Sinus am Ausgang. Dann an ein altes
PC-Netzteil dran (12V) und asymmetrisch mit 2,2 Ohm mal nach Masse, mal
nach +12V belastet. Die Transistorpärchen hatte ich ungekühlt zwischen
den Fingern. Das wird erwartungsgemäß nach wenigen Sekunden recht
"kuschelig". Aber was nicht passiert ist, keiner von beiden war spürbar
wärmer als sein Kumpel. Heißt, der Strom hat sich trotzdem ungefähr
gleich verteilt. Jedenfalls in einem Fenster von 20%. Alles andere hätte
man an der Zeit bis zum Loslassen mühelos unterscheiden können.

Geht's jetzt auf einmal doch?


Marcel

 

[Bernd Mayer]

Am 02.04.2016 um 15:12 schrieb Marcel Mueller:

Hallo,

wenn man normale Transistoren parallel schaltet braucht man getrennte
Emitterwiderstände, sonst geht's nicht. Kennt man, so steht's an allen
Ecken und Enden.

Jetzt habe ich gerade mal einen Test gemacht und zwei paar BD243/BD244
als Power-OP-Endstufe zusammengeschaltet, also direkt parallel, keine
getrennten Emitterwiderstände. 8Vss Sinus am Ausgang. Dann an ein altes
PC-Netzteil dran (12V) und asymmetrisch mit 2,2 Ohm mal nach Masse, mal
nach +12V belastet. Die Transistorpärchen hatte ich ungekühlt zwischen
den Fingern. Das wird erwartungsgemäß nach wenigen Sekunden recht
"kuschelig". Aber was nicht passiert ist, keiner von beiden war spürbar
wärmer als sein Kumpel. Heißt, der Strom hat sich trotzdem ungefähr
gleich verteilt. Jedenfalls in einem Fenster von 20%. Alles andere hätte
man an der Zeit bis zum Loslassen mühelos unterscheiden können.

Geht's jetzt auf einmal doch?

Hallo,

die Betriebsspannung von +-6 V ist ja recht gering. Die Verlustleistung
und damit die Temperaturerhöhung hängt ja quadratisch von der
Betriebsspannung ab, vom Lastwiderstand nur linear. Das
Temperaturempfinden der Finger ist auch nicht sehr präzise.

Ich würde daher Messungen der Temperaturen vorziehen und auch der
Stromaufteilung. Der Temperaturgang beim Transistor verläuft ja
exponentiell!

Die Stromverstärkung kann dazu auch noch stark streuen.


Bernd Mayer

 

[Gerhard Hoffmann]

Am 02.04.2016 um 15:12 schrieb Marcel Mueller:

Jetzt habe ich gerade mal einen Test gemacht und zwei paar BD243/BD244
als Power-OP-Endstufe zusammengeschaltet, also direkt parallel, keine
getrennten Emitterwiderstände. 8Vss Sinus am Ausgang. Dann an ein altes
PC-Netzteil dran (12V) und asymmetrisch mit 2,2 Ohm mal nach Masse, mal
nach +12V belastet. Die Transistorpärchen hatte ich ungekühlt zwischen
den Fingern. Das wird erwartungsgemäß nach wenigen Sekunden recht
"kuschelig". Aber was nicht passiert ist, keiner von beiden war spürbar
wärmer als sein Kumpel. Heißt, der Strom hat sich trotzdem ungefähr
gleich verteilt. Jedenfalls in einem Fenster von 20%. Alles andere hätte
man an der Zeit bis zum Loslassen mühelos unterscheiden können.

Geht's jetzt auf einmal doch?

Nein. Kuschelig reicht nicht. Der Effekt wird mit steigender Temperatur
immer stärker. Das Supply muss auch die Energie für den Exitus liefern
können. Nimm mal Draht statt der 2.2 Ohm
Der mit dem besseren Beta oder dem schlimmeren hot spot im Kristall
stirbt zuerst. Nach dessen Ableben auch der andere.

Transistoren sind teilweise ganz schön leidensfähig. Ich hatte
mal einen BD130Y, damals noch von Siemens, dessen Collector war mit
einem gelötetem Kabelschuh angeschlossen. Das reichliche Zinn aus dem
Kabelschuh war über die gesamte Transistor-Oberfläche geflossen als
ich den Kurzschluss bemerkt habe. Der Transistor ging aber noch.

Die Widerstände braucht man übrigens auch für MOSFETs, und sogar
noch größer als bei BJTs wegen der geringeren Steilheit. Die Behauptung
bzgl. des negativen TKs bei FETs gilt nur im Schalterbetrieb,
nicht für "analoge" Endstufen.

Gruß, Gerhard

 

[Bernd Mayer]

Am 02.04.2016 um 15:38 schrieb Bernd Mayer:

[Paralleschalten von Leistungstransistoren für Audioverstärker,
Temperaturgang]

Nachtrag:

IIRC verringert sich die Basisemitterdiodenspannung um 26 mV/°C. Das
bedeutet, daß schon bei 4°C Temperaturunterschied die Differenz der
Basisspannung 100mV beträgt. Der Stromunterschied beträgt dann schon
mehr als eine Dekade bei direkter Parallelschaltung aller drei
Anschlüsse (siehe die Diodenkennlinie). Und der Leistungsunterschied
verhält sich dann entsprechend quadratisch dazu.

Siehe Abbildung 3.2 auf:
https://home.zhaw.ch/kunr/Elektronik/Skript_MVKuenzli_ab%20SS04/Kap_3.pdf

Die Datenblätter der genannten Transistoren die ich auf die Schnelle
gefunden habe enthielten zum Temperaturverhalten wenig Diagramme.

http://pdf.datasheetcatalog.com/datasheet/motorola/BD244C.pdf

In Figure 8 "DC current gain" kann man immerhin ablesen daß sich die
Stromverstärkung bei einem Temperaturanstieg von 25°C auf 150 °C bei
100 mA ca. verdreifacht. Figure 12 zeigt den Verlauf von
Basissemitterspannung/Kollektorstrom über die Temperatur.

Falls man keinen Wärmeschrank zur Verfügung hat kann man das
Temperaturverhalten zerstörungsfrei gut mit einem Fön plus Thermometer
messen. Man baut auf einem Steckbrett einfach eine Meßschaltung auf für
Stromverstärkung, Basisemitterspannung, Strom o.Ä. und bläst die
Transistoren passend mit einem Fön an.

Direkte Parallelschaltung diskreter Enstufentransistoren ohne
Emitterwiderstände habe noch kein einziges Mal gesehen.

Bei neuen Entwicklungen von Leistungstranistoren für analoge
Audioverstärker z.B. bei Onsemi und Sanken hat man aus den genannten
Gründen Messdioden integriert um die Temperatur direkt auf dem die zu
messen für die Ruhestromeinstellung.
http://www.onsemi.com/pub_link/Collateral/NJL0281D-D.PDF


Bernd Mayer

 

[Marcel Mueller]

On 02.04.16 15.52, Gerhard Hoffmann wrote:

Nein. Kuschelig reicht nicht. Der Effekt wird mit steigender Temperatur
immer stärker. Das Supply muss auch die Energie für den Exitus liefern
können. Nimm mal Draht statt der 2.2 Ohm

Hab ich schon, also Krokoklemme, vielleicht 0,5 Ohm. Das packt das olle
Netzteil nicht. Bei etwa 1,5 Ohm ist es nach höchstens einer Sekunde
aus. Darunter praktisch sofort. (Das Teil ist geschätzt 30 Jahre alt,
vmtl. aus einem XT.)

Der mit dem besseren Beta oder dem schlimmeren hot spot im Kristall
stirbt zuerst. Nach dessen Ableben auch der andere.

Schon klar. Die Frage ist halt /wie/ unsymmetrisch die Verteilung wird.
30/70 wäre für meine Zwecke noch OK, da es fast einer alleine schafft.

Transistoren sind teilweise ganz schön leidensfähig. Ich hatte
mal einen BD130Y, damals noch von Siemens, dessen Collector war mit
einem gelötetem Kabelschuh angeschlossen. Das reichliche Zinn aus dem
Kabelschuh war über die gesamte Transistor-Oberfläche geflossen als
ich den Kurzschluss bemerkt habe. Der Transistor ging aber noch.

Kenne ich. Ich habe mal eine Schaltung gebaut, die den thermischen
Sperrschichtdurchbruch abfängt und dann einen 3055 ohne Kühlung dran
gehängt. Da ist das komplette Gehäuse aufgeschmolzen, bevor der
Sperrstrom deutlich angestiegen ist und die Schaltung ihn erlöst hat.
Auch der lief nacher noch. Wie oft er das macht und welche Parameter er
nachher hat, ist eine andere Frage.

Die Widerstände braucht man übrigens auch für MOSFETs, und sogar
noch größer als bei BJTs wegen der geringeren Steilheit. Die Behauptung
bzgl. des negativen TKs bei FETs gilt nur im Schalterbetrieb,
nicht für "analoge" Endstufen.

Klingt logisch. Wobei es da hinreichend wäre, welche mit nahezu gleichen
Parametern, also aus einer Charge zu nehmen. Die unterscheiden sich dann
auch nicht viel mehr als die verschiedenen Bereiche des Chip im inneren.
Den Rest regelt die Temperatur. ;-)


Marcel

 

[Axel Berger]

Marcel Mueller wrote on Sat, 16-04-02 15:12:
>Geht's jetzt auf einmal doch?

Für kurze Zeit ja. Der Temperaturkoeffizient ist negativ.

 

[Volker Borchert]

Bernd Mayer wrote:

> IIRC verringert sich die Basisemitterdiodenspannung um 26 mV/°C. Das

IIRC pro 10K

--

"I'm a doctor, not a mechanic." Dr Leonard McCoy <mccoy@ncc1701.starfleet.fed>
"I'm a mechanic, not a doctor." Volker Borchert <v_borchert@despammed.com>

 

[Bernd Mayer]

Am 02.04.2016 um 18:37 schrieb Volker Borchert:

Bernd Mayer wrote:

IIRC verringert sich die Basisemitterdiodenspannung um 26 mV/°C. Das

IIRC pro 10K

Hallo,

danke für die Korrektur, siehe Seite 3 auf

https://home.zhaw.ch/kunr/Elektronik/Skript_MVKuenzli_ab%20SS04/Kap_3.pdf

Es sind ca -2 mV/°K


Bernd Mayer

 

[Rolf Bombach]

Marcel Mueller schrieb:

Hallo,

wenn man normale Transistoren parallel schaltet braucht man getrennte Emitterwiderstände, sonst geht's nicht. Kennt man, so steht's an allen Ecken und Enden.

Jetzt habe ich gerade mal einen Test gemacht und zwei paar BD243/BD244 als Power-OP-Endstufe zusammengeschaltet, also direkt parallel, keine getrennten
Emitterwiderstände. 8Vss Sinus am Ausgang. Dann an ein altes PC-Netzteil dran (12V) und asymmetrisch mit 2,2 Ohm mal nach Masse, mal nach +12V belastet. Die
Transistorpärchen hatte ich ungekühlt zwischen den Fingern. Das wird erwartungsgemäß nach wenigen Sekunden recht "kuschelig". Aber was nicht passiert ist,
keiner von beiden war spürbar wärmer als sein Kumpel. Heißt, der Strom hat sich trotzdem ungefähr gleich verteilt. Jedenfalls in einem Fenster von 20%. Alles
andere hätte man an der Zeit bis zum Loslassen mühelos unterscheiden können.

Geht's jetzt auf einmal doch?

Ging schon immer, kam aber auch schon immer drauf an.
Leistung(mittlere), thermische Kopplung Transistor-Umwelt
AKA Kühlung und thermische Kopplung der Transistoren
untereinander entscheiden, ob die Temperaturen divergieren.
Im neuesten AoE wird das ebenfalls (endlich) mal diskutiert
und an Diagrammen gezeigt.

--
mfg Rolf Bombach

 

[Kai-Martin]

Rolf Bombach wrote:

Im neuesten AoE wird das ebenfalls (endlich) mal diskutiert
und an Diagrammen gezeigt.

Wie ist eigentlich das bisherige kollektive Urteil zur neuen Ausgabe
von Art of Electronics? Lohnt sich eine Anschaffung wenn man die alte
Ausgabe schon im Regal stehen hat?
Wie sind die Digital-Themen geraten?
Sind kdie Autorem ihrem erfrischenden Stil treu geblieben?

---&ltkaimartin(>---

 

[Axel Berger]

Bernd Mayer wrote on Sat, 16-04-02 20:06:
>Es sind ca -2 mV/K

Die schönste und eleganteste Anwendung, die ich dafür kenne, ist eine
beheizte und temperaturgeregelte Spannungsreferenz aus einem LM-723.

 

[Myn Seudop]

Kai-Martin <kmk@lilalaser.de> wrote:

Wie ist eigentlich das bisherige kollektive Urteil zur neuen Ausgabe
von Art of Electronics?

Das Lektorat hätte besser sein können. Du solltest dir auf alle Fälle
die lange Liste der Fehler ausgedruckt zum Buch dazulegen:
http://artofelectronics.net/errata/

Myn

 

[Volker Borchert]

Axel Berger wrote:

Bernd Mayer wrote on Sat, 16-04-02 20:06:
Es sind ca -2 mV/K

Die schönste und eleganteste Anwendung, die ich dafür kenne, ist eine
beheizte und temperaturgeregelte Spannungsreferenz aus einem LM-723.

Gibts den Schaltplan irgendwo onlain?

--

"I'm a doctor, not a mechanic." Dr Leonard McCoy <mccoy@ncc1701.starfleet.fed>
"I'm a mechanic, not a doctor." Volker Borchert <v_borchert@despammed.com>

 

[Rolf Bombach]

Kai-Martin schrieb:

Rolf Bombach wrote:

Im neuesten AoE wird das ebenfalls (endlich) mal diskutiert
und an Diagrammen gezeigt.


Wie ist eigentlich das bisherige kollektive Urteil zur neuen Ausgabe
von Art of Electronics? Lohnt sich eine Anschaffung wenn man die alte
Ausgabe schon im Regal stehen hat?
Wie sind die Digital-Themen geraten?
Sind kdie Autorem ihrem erfrischenden Stil treu geblieben?

Ich hatte noch die erste, daher hielt ich es für angebracht, upzudaten.
Das Ding ist ein Wälzer, ungewohntes Format, dick. Die gefühlte
Hälfte des Textes sind Fussnoten, das ist zumindest gewöhnungsbedürftig.
Liest sich aber immer noch sehr flüssig. Letztendlich ist aber mindestens
das doppelte an Information im Vergleich zur ersten Auflage drin.

OpAmp und Rauschen ist endlich erschöpfend dargestellt. Auch etwas
mehr über Schaltregler. Digital hält sich in Grenzen, wobei das
Programmieren von Controllern ja eigentlich nicht Elektronik ist.
Trotzdem hat es einige Beispiele, insbesondere Nebeneinanderstellungen
von analogen und digitalen Lösungen für das selbe Problem.

--
mfg Rolf Bombach

 

[Bernd Mayer]

Am 03.04.2016 um 00:06 schrieb Axel Berger:

Bernd Mayer wrote on Sat, 16-04-02 20:06:
Es sind ca -2 mV/K

Die schönste und eleganteste Anwendung, die ich dafür kenne, ist eine
beheizte und temperaturgeregelte Spannungsreferenz aus einem LM-723.

Hallo,

ja - die habe ich auch mal aufgebaut und mit dem Fön ausgiebig getestet.


Bernd Mayer

 

[Marcel Mueller]

On 02.04.16 17.48, Bernd Mayer wrote:

Am 02.04.2016 um 15:38 schrieb Bernd Mayer:

[Paralleschalten von Leistungstransistoren für Audioverstärker,
Temperaturgang]

Nachtrag:

IIRC verringert sich die Basisemitterdiodenspannung um 26 mV/°C. Das
bedeutet, daß schon bei 4°C Temperaturunterschied die Differenz der
Basisspannung 100mV beträgt.

Ach! Und bei 28°C Temperaturunterschied geht sie dann durch null und der
Transistor beginnt mit der Energieerzeugung. ;-)
Ich halte die Angabe für unplausibel.

Wenn ich mir VBEsat bei einem Leistungstransistor anschaue, wo das drin
steht, ist der Unterschied eher vielleicht 60mV bei 60°C
Temperaturdifferenz, was dann etwas einem Faktor 2 bei (höherem)
Basisstrom entspricht.

Der Stromunterschied beträgt dann schon
mehr als eine Dekade bei direkter Parallelschaltung aller drei
Anschlüsse (siehe die Diodenkennlinie). Und der Leistungsunterschied
verhält sich dann entsprechend quadratisch dazu.

Nein, linear. U ist gleich.

Siehe Abbildung 3.2 auf:
https://home.zhaw.ch/kunr/Elektronik/Skript_MVKuenzli_ab%20SS04/Kap_3.pdf

Ähm, in der Grafik ist aber nur der Strom um einen Faktor 1000 Skaliert.
Nix Temperatur.

http://pdf.datasheetcatalog.com/datasheet/motorola/BD244C.pdf

In Figure 8 "DC current gain" kann man immerhin ablesen daß sich die
Stromverstärkung bei einem Temperaturanstieg von 25°C auf 150 °C bei
100 mA ca. verdreifacht.

Ja, aber bei ein paar Ampere lässt das schwer nach.

Figure 12 zeigt den Verlauf von
Basissemitterspannung/Kollektorstrom über die Temperatur.

30V und 75°C Unterschied für die unteren Kurven ist allerdings auch
schon eine Nummer. In Fig. 11 ist aber ganz gut zu sehen, dass man eher
mit 1,5mV/°C rechnen muss.

Falls man keinen Wärmeschrank zur Verfügung hat kann man das
Temperaturverhalten zerstörungsfrei gut mit einem Fön plus Thermometer
messen. Man baut auf einem Steckbrett einfach eine Meßschaltung auf für
Stromverstärkung, Basisemitterspannung, Strom o.Ä. und bläst die
Transistoren passend mit einem Fön an.

Muss ich mal ausprobieren. Man weiß halt dabei nie, auf welche
Temperatur man kommt.

Direkte Parallelschaltung diskreter Enstufentransistoren ohne
Emitterwiderstände habe noch kein einziges Mal gesehen.

Kenne ich eigentlich auch nur von FETs. War halt mal neugierig.

Bei neuen Entwicklungen von Leistungstranistoren für analoge
Audioverstärker z.B. bei Onsemi und Sanken hat man aus den genannten
Gründen Messdioden integriert um die Temperatur direkt auf dem die zu
messen für die Ruhestromeinstellung.
http://www.onsemi.com/pub_link/Collateral/NJL0281D-D.PDF

Halte ich für übertrieben. Die Ruhestromeinstellung ist nicht eben
kritisch. Ein Faktor 5 hin und wieder hat bei modernen
Verstärkerschaltungen mit hohem Open-Loop-Gain kaum Auswirkungen. Das
Thema wird m.E. überbewertet.

Außerdem reichen heute ja auf einmal auch die viel schlechteren Class D
Verstärker. Vor dem Hintergrund muten die Diskussionen um die
Übernahmeverzerrungen im AB-Betrieb geradezu albern an.


Ich hatte so etwas ähnliches vor vielen Jahren auch mal mit normalen
Transistoren gefummelt, allerdings nicht wegen dem Ruhestrom, sondern
zum Schutz. Man muss halt die CE-Diode in der unbelasteten Phase
rückwärts messen, also den Leckstrom. Das ist schaltungstechnisch nicht
ganz ohne und funktioniert natürlich nur bei hohen Temperaturen und
entsprechend Pegel am Ausgang. Am Ende des Tages hat der Aufwand nicht
gelohnt, zumal auch die Bauteileigenschaften in der Disziplin extrem
streuen.


Marcel

 

[Bernd Mayer]

Am 03.04.2016 um 12:38 schrieb Marcel Mueller:

On 02.04.16 17.48, Bernd Mayer wrote:
Am 02.04.2016 um 15:38 schrieb Bernd Mayer:

[Paralleschalten von Leistungstransistoren für Audioverstärker,
Temperaturgang]

Falls man keinen Wärmeschrank zur Verfügung hat kann man das
Temperaturverhalten zerstörungsfrei gut mit einem Fön plus Thermometer
messen. Man baut auf einem Steckbrett einfach eine Meßschaltung auf für
Stromverstärkung, Basisemitterspannung, Strom o.Ä. und bläst die
Transistoren passend mit einem Fön an.

Muss ich mal ausprobieren. Man weiß halt dabei nie, auf welche
Temperatur man kommt.

Hallo,

man kann ein Thermometer dazwischenlegen, etwa von einem
Digitalmultimeter oder einen LM35 Temperatursensor.
http://www.ti.com/lit/ds/symlink/lm35.pdf

Präziser als mit der Hand zu fühlen wird das allemal.

Durch den Abstand zum Fön kann man die Erwärmung variieren und auch
durch den Stufenschalter für die Leistung.


Bernd Mayer

 

[Axel Berger]

Volker Borchert wrote on Sun, 16-04-03 10:41:
>Gibts den Schaltplan irgendwo onlain?

Tschuldigung - ich hatte's extra rausgesucht und dann vergessen
hinzuschreiben: Heft 10/1986 der elrad.

Es ist eine sehr ausführliche Beschreibung einschließlich Einbrennen
und Abgleich. Keine Ahnung, ob das irgendwo frei online steht, ich habe
in irgendeinem Karton das Heft und schon lange die CD.

 

[Volker Borchert]

Axel Berger wrote:

Volker Borchert wrote on Sun, 16-04-03 10:41:
Gibts den Schaltplan irgendwo onlain?

Tschuldigung - ich hatte's extra rausgesucht und dann vergessen
hinzuschreiben: Heft 10/1986 der elrad.

Das könnte auch hier noch in irgendeinem Karton vor sich hin oxidieren.

--

"I'm a doctor, not a mechanic." Dr Leonard McCoy <mccoy@ncc1701.starfleet.fed>
"I'm a mechanic, not a doctor." Volker Borchert <v_borchert@despammed.com>