PNPs en paralelo no aumentan corriente de LM338 ?

[Dani Val]

Hola a todos,

Esta es la primera vez que me registro y escribo en un foro. Me llamo Dani y me dedico al mantenimiento aeronáutico. En primer lugar, quiero dar las gracias a todos los que participáis activamente en el foro por toda la información que ya se ha aportado en otros hilos.

Actualmente estoy trabajando en una fuente de alimentación para cargar unas baterías de plomo. Como la I de salida es mayor que la que resiste el regulador de tensión, he implantado unos PNPs con resistencias ecualizadoras en paralelo a modo de bypass (parte roja en el esquema), pero lo cierto es que dicho bypass no funciona y no sé cual es el problema.

Adjunto el esquema. La parte marcada en verde funciona perfectamente, pero la roja no, y el regulador se quema en cuanto se supera su Iout max.



Gracias de antemano si alguien puede echarle un vistazo e intentar encontrar el problema.

Un saludo! ...

 

[Fogonazo]

Revisa el calculo de R1

 

[DOSMETROS]

C1 es extremadamente chico !

Con 0,1 Ohm recién aparecerán los 0,6V necesarios para comenzar a cebar los transistores con 6A y es probable que el LM338 se esté comenzando a proteger . . .

 

[Eduardo]

Como ya te dijeron, R1 es demasiado chica.
Preferiblemente no uses menos de .47Ω porque el LM338 tiene que dar de comer a las bases de los transistores.

Siendo un cargador de baterías, si no tiene una protección por sobrecorriente y sobretemperatura, a menos que lo uses exclusivamente vos no va a durar nada.

 

[Dani Val]

Gracias a todos por responder con tanta rapidez

Si no me equivoco, con R1=0'1ohm, los transistores deberían entrar en saturación a partir de,máximo, 7A V=I.R=7.0'1=0'7V.
Sin embargo, he llegado a alimentar cargas hasta alcanzar los 10A (que es lo que aguanta el regulador con el disipador y el ventilador) sin que esto suceda.

 

[Gudino Roberto duberlin]

Hola, para calcular R1, tienes que aplicar la ley de Ohm. Es decir: R=V/I. Miremos sólo un transistor para el cálculo.
Entonces, en R1 cae la tensión base-emisor, más la caída de tensión de la resistencia equalizadora.
Entonces, R1=(I.R+Vbe)/I. En donde I es la corriente que tendrá un transistor en conducción, en otras palabras la Ie (corriente emisor).

 

[Dani Val]

Hola Gudino Roberto,

Muchas gracias por tu respuesta. No había caído en la cuenta de las resistencias ecualizadoras. Muy buena observación.
Entiendo que si la intensidad máx que va a circular por cada transistor es de 10A, la ecuación quedaría así
“R1=(10A.0’1ohm+1.5Vbe)/6A=2.5/6=0.42ohm". Es correcto?

Adjunto las datasheet de los PNP y el regulador.

 

[DOSMETROS]

Podés ecualizar en colectores para achicar el problema

 

[Gudino Roberto duberlin]

El cálculo es correcto, salvo que Vbe se calcula para 0.8V para asegurar la conducción del transistor. A menos que el BETA, sea muy bajo, para eso hay que ver la hoja de datos.
Por otro lado, según el datasheet del LM338K, la corriente max. es de 5A. Ya que utilizas transistores de aporte, mejor hacer el cálculo para una corriente del LM de 2A o menos, más las corrientes de Ibe de cada transistor. Según todo eso, R1 rondaría 1.25ohms.
Eso nos daría una corriente total máxima de 32A.
Lo que deberás tener en cuenta que tú transformador debe poder entregar más que eso.

 

[pandacba]

Resumiendo, que implica esto, que no es necesario hacerlo conducir al máximo al CI, para preservación del mismo, es conveniente tal como te lo relata Roberto, hacerlo conducir a una corriente como máximo la mitad, lo cual implica que podes utilizar dispositivos más baratos que el mismo LM338, tal como el LM350 o el mísmisimo LM317 hasta que no aparescan .07V sobre R1 los transistores no conducen a partir de esa caida de tensión los TR comienzan a manejar corriente.
Tal como dijo Due Metri, las R ecualizadoras te complican el cálculo, si bien se suelen poner sobre el emisor nada impide que se coloquen sobre el colector, con lo cual te indepnedizas de la caída de tensión en ellas y el cálculo de R1.
Para un LM317 fijo la corriente entre 400-500 mA máximos.

 

[Gudino Roberto duberlin]

En realidad las resistencias ecualizadoras, están bien puestas. Porque así compensa las pequeñas diferencias que hay en las Vbe. Porque de lo contrario si no estuviesen, conduciría más el transistor con menor Vbe. Es más, se corre el riesgo que alguno de ellos no conduzca.
Lo mismo que ocurre en los diodos o LEDs, que no pueden estar en paralelo directo, si no hay una resistencia que compense. Pues no son lineales.

 

[elaficionado]

Hola.

n=1, Vq=0v, RA=0



Rp = (Vbe +Vq)/Ip ---- 1

Ireg = Ip + nIb

Ip = Ireg - nIb

Ib=Ic/β

Ip = Ireg - nIc/β ------ 2

IoMax = Ireg + nIc

nIc = IoMax - Ireg ---- 3

3 en 2

Ip = Ireg - (IoMax - Ireg)/β


Ip = ((β + 1)Ireg - IoMax)/β ----- 4

4 en 1
-----------------------------------------
Rp = β(Vbe +Vq)/((β + 1)Ireg - IoMax)
-----------------------------------------

(β + 1)Ireg - IoMax > 0


(β + 1) > IoMax)/Ireg

------------------------
βmin >= IoMax)/IregMax
--------------------------

Vq = IeRA --------- (A)

Ra = Vq/Ie --------- (B)


Ie = ((β + 1)/β)Ic -------- (C)


Ic = (IoMax - Ireg)/n -------- (D)

D en C

Ie = ((β + 1)/β)(IoMax - Ireg)/n

Ie = (β + 1)(IoMax - Ireg)/βn -------- (E)



(E) en (B)


RA =Vq/(β + 1))(IoMax - Ireg)/βn

---------------------------------
RA = βnVq/(β + 1)(IoMax - Ireg)
---------------------------------

Ejemplo:

IoMax = 25A

Asumimos

Vq = 0.5V

βmin=10

n = 3

La corriente máxima del regulador.

βmin >= IoMax)/IregMax

Ireg = 25A/10

Ireg= 2.5A

RA = 0.5(10/11)3/(25-2.5)

RA = 0.06 ohm

Potencia de RA:

Pra = 2(Vq)^2/RA

-------------------------------------
Pra = 2(0.5)^2/0.12 = 4.17W. Usar 5W
-------------------------------------

Rp = β(Vbe +Vq)/((β + 1)Ireg - IoMax)

------------------------------------------
Rp = 4.8 ohm . Usar 4.7 ohm ó 5.1 ohm
------------------------------------------

Potencia de Rp:

Prp = 2(Vbe +Vq)^2/Rp

Para 4.7 ohm

Prp = 2(0.7v +0.5v)^2/4.7 ohm

-----------------------
Prp = 0.61W . Usar 1W
-----------------------


Chao.
elaficionado.

 

[pandacba]

Para que eso no suceda se puede hacer el circuito propuesto por National, donde un PnP oficia de drive y transistores nPn en paralelo manejan la corriene y no hay problema con las resisencias ecualizadoras.

 

[Dani Val]

Muchas gracias a todos.

A ver si alguien puede revisar/corregir lo expuesto hasta el momento.

Concluyendo. Se pueden usar NPNs que situan las R ecualizadoras al otro lado del transistor, eliminando así el "problema" de cálculo de R1, o aplicar las siguientes formulas:

Re = R ecualizadora = n.Vq/Iemax

Donde,
n= Número de transistores = 3
Vq= Entiendo que es la Veb necesaria para que el transistor entre en saturación? No lo encuentro en el datasheet que adjunté en la respuesta #7.
Iemax= I max de cada transistor = 12A (ya que permiten 15A según datasheet)

R1=ß(Veb+Vq)/I.(ß+n)-It

Donde,
ß=Ic/Ib=15A/1.5A=10
Veb=Caída de tensión entre emisor y base (por lo que interpreto en el datasheet es de 1.5V? (respuesta #7))
I= I máx del regulador= 3A (considerando que la Imáx es superior a los 5A al montar el disipador)
n= Número de transistores = 3
It=I max total de salida

 

[Fogonazo]

Muchas gracias a todos.

A ver si alguien puede revisar/corregir lo expuesto hasta el momento.

Concluyendo. Se pueden usar NPNs que situan las R ecualizadoras al otro lado del transistor, eliminando así el "problema" de cálculo de R1, o aplicar las siguientes formulas:

Re = R ecualizadora = n.Vq/Iemax

Donde,
n= Número de transistores = 3
Vq= Entiendo que es la Veb necesaria para que el transistor entre en saturación? No lo encuentro en el datasheet que adjunté en la respuesta #7.
Iemax= I max de cada transistor = 12A (ya que permiten 15A según datasheet)

R1=ß(Ie.Re+Veb)/I.(ß+n)-It

Donde,
ß=Ic/Ib=15A/1.5A=10
Ie=I transistor=12A
Re=R ecualizadora
Veb=Caída de tensión entre emisor y base (por lo que interpreto en el datasheet es de 1.5V? (respuesta #7))
I= I máx del regulador= 3A (considerando que la Imáx es superior a los 5A al montar el disipador)
n= Número de transistores = 3
It=I max total de salida

La corriente de los transistores se calcula en base a la curva SOA (Safe Operating Area) que figura en el datasheet.
Esta curva NO representa un porcentaje de la corriente máxima del dispositivo, sino una corriente máxima para cada condición de operación.

 

[Dani Val]

Gracias Fogonazo,

A ver si alguien da con lo que queda:

Re = R ecualizadora = n.Vq/Iemax

Donde,
n= Número de transistores = 3
Vq= Entiendo que es la Veb necesaria para que el transistor entre en saturación? No lo encuentro en el datasheet que adjunté en la respuesta #7.
Iemax= I max de cada transistor según la curva SOA= 15A

R1=ß(Veb+Vq)/I.(ß+n)-It

Donde,
ß=Ic/Ib=15A/1.5A=10
Veb=Caída de tensión entre emisor y base (por lo que interpreto en el datasheet es de 1.5V? (respuesta #7))
I= I máx del regulador= 3A (considerando que la Imáx es superior a los 5A al montar el disipador)
n= Número de transistores= 3
It=I máx total de salida

 

[pandacba]

Si te fijas en el post #12 dice claramente Vq= desde 0.5V hasta 1V es lo que ves que tomamos habitualmente aprox ~ 0.7V

I max del regulador en el post #10 te hablo sobre tomar no la corriente máx del regulador si no un valor inferior, como máx la mitad siendo recomendable lo menor que sea posible.

En el post#12 también se aborda el tema y pone un ejemplo y lo fija en 10mA(demasiado bajo)
La corriente que se toma no debe ser inferior a la que necesita el dispositivo para funcionar, por lo que en mi caso prefiero fijarla alrededor de 100mA.

En otras palabras, no se refiere a la Máx corriente que menja el regulador, se refiere a que corriente los transistores deben empezar a conducir, eso implica que por debajo de ese máximo los transistores estan al corte y la corriente la maneja el regulador, apartir de ese valor el resto de corriente lo manejan el/los transistor/es
Te podes fijar que se emplea en la formula para calcular R1

 

[elaficionado]

Hola.

Vq= caída de voltaje en Ra.

Este valor se asume, entre los valores de 0.5V a 1V. En otras palabras, él que diseña la fuente decide el valor de Vq.

Chao.
elaficionado.

 

[Dani Val]

Hola a todos,

Me quedaría la duda de Vbe para calcular R1

R1=ß(Vbe+Vq)/I.(ß+n)-It

Vbe= Por lo que interpreto, es de -1'5V. Si alguien me lo puede confirmar, se lo agradezco (datasheet adjunto en el post #7). El ß de estos transistores es muy bajo, como indicaba Gudino Roberto.

Por último, aplicando la fórmula para calcular el valor de Re, encuentro que, si queremos montar mas PNPs en paralelo, el valor de Re es demasiado alto, y por lo tanto la caída de tensión también. En el caso de querer instalar 9 PNPs quedaría así:

Re=n.Vq/Iemax=9.0'7/15A=0'42ohm Vre=12A.0'42ohm=5'04V
Ambos valores me parecen excesivos. Ni hablar de la P. Es correcto?

Un saludo

 

[elaficionado]

Hola

La corriente máxima es la suma de todas las corrientes máximas de cada transistor más la corriente del regulador.

Chao.
elaficionado.