|
短答案先給結論(很重要):用 24V→9V、20A 的需求用 78xx + 并聯三極管做線性“擴流”在實踐上幾乎不可行——因為功率耗散太大(見下面計算)、體積/散熱極不友好。更安全、經濟且常用的做法是用大電流的 開關降壓(buck)轉換器 把 24V 降到 9V(效率 90%+),如果又需要超低噪聲再在線性 LDO/線性串聯器件做“后端濾波/微調”。下面把原因、可行方案、并聯擴流的實現細節(若你仍堅持)、以及如何盡量避免射頻干擾(EMI)都給得很清楚,并帶上參考資料。
1) 先做個量化計算(必須看的原因)輸入 24V,輸出 9V,輸出電流 20A: 300 W 的熱量意味著巨大的散熱器、風扇、昂貴的三極管/殼體、并且長期運行非常不現實(溫升、效率、安全和成本都很糟)。這也是為什么專業設計會用開關降壓來減掉大部分耗能,再用小的線性后級做低噪聲處理。參考資料也指出線性穩壓器的巨大耗散與熱管理是關鍵限制。
2) 推薦方案(按優先級)最推薦(1):大功率開關降壓模塊(synchronous buck)→ 9V輸出,額定 ≥ 25A原因:效率高(常在 85–95%),把 300 W 的線性發熱降到大約 Ploss≈Pout×(1/η−1)P_{loss}\approx P_{out}\times(1/\eta-1)Ploss≈Pout×(1/η−1)。例如 90% 效率時:損耗約 180∗(1/0.9−1)=20180*(1/0.9-1)=20180∗(1/0.9−1)=20 W(可散熱,現實可行)。 如何避免射頻干擾(EMI):選用 同步整流的低噪開關器件 + 良好輸入/輸出 LC 濾波 + 共模扼流器 + 屏蔽/接地。若對噪聲極敏感,可以在開關降壓后再并聯一個小線性后級 LDO 做低噪聲“清潔”源(線性只需處理小壓差,耗散小)。關于濾波和低噪聲設計的資料可參考模擬廠商應用筆記。
備選(2,若一定要線性)使用大功率 MOSFET 作線性通道(并聯)而非 BJTMOSFET 在線性工作時比 BJTs 有時更好(低 Rds(on) 在接近飽和時),但把 MOSFET 作為線性通道仍會產生大量耗散,器件應選大封裝、并加流均衡(源阻)并強制風冷/水冷。仍然不推薦用于 300 W 級耗散場合,除非你能承擔冷卻系統。 若你堅持用線性擴流,關鍵點在于保證并聯器件的均流(見下節實現細節與參考)。網上以 78xx + 多個 PNP/PNP 功率管 并聯作法有示意,但都被用于較小電流擴展(幾十安培時也有示例,但配套散熱/均流/安全電路復雜)。
3) 如果你仍想“用 7809 + 并聯大功率 PNP 三極管擴流”——實現細節與注意強烈建議先讀:并聯晶體管必須加小電阻在每個發射/源端以保證均流(沒有它一個管會搶流并過熱)。主流經驗與討論都指出:發射(或源)旁路電阻、器件熱耦合與足夠的散熱是并聯成功的關鍵。
典型拓撲 如何選 Re 的大致計算(示例思路) 假設 5 個并聯管,共 20 A → 每管約 4 A。若你用 0.05 Ω,單管上電壓降 V=I×R=4×0.05=0.2V=I\times R=4 \times 0.05=0.2 V,功耗 P=I2R=0.8P=I^2 R = 0.8P=I2R=0.8 W/管(額外損耗),但這個電阻幫助限制差異產生的電流放大。 但請注意:器件本身在串聯穩壓中還要承受較高的 Vce(約 15V),每管還需承擔相應的熱功耗(高達幾十到百來瓦),因此單靠并聯并不能解決散熱問題。
并聯時的基礎規則 給每管做 小值發射/源電阻(均流)。不要試圖只在基極并聯沒有限流的做法。 采用 同一型號、同一批次器件并且在同一散熱片上安裝(熱耦合一致能幫助均流)。 增加 電流/熱保護:每個器件獨立的溫度檢測或全局過流/過溫保護,避免失控熱失配導致連鎖故障。 注意器件 Vbe / Id 特性差異,BJT 更容易熱失控 → MOSFET 在低 RdsOn 區更好,但做線性時也會發熱。論壇/資料建議優先用 MOSFET 或成對的互補結構以降低 Vdrop。
關于射頻干擾(EMI)
最后一句(務實建議)如果你要 24V→9V、20A、而且不能接受大體積散熱/不能接受把 300W 的熱量處理掉,請務必改用 高效率開關降壓模塊(再加線性后級或濾波),這是工程上最現實且安全的方案。
|