Ligar dois Transistors - Eletrônica - Clube do Hardware
Ligar dois Transistors
Por brunocparra, 16 de julho de 2013 em Eletrônica
ola galera, estava aqui em minhas curiosidades e testes em placas eletrônicas para tentar aprender coisas novas e me apareceu uma duvida:
Se a placa eletrônica em si que eu estiver melhorando tenha transistores, como as fontes de computador por exemplo, e se eu quiser aumentar a potencia desses transistor, posso ligar outro igual junto na mesma trilha?
ou teria que ligar em ponte?
Qual a ligação correta a fazer?
Para ligar em ponte eu devo ligar as bases juntas e emissor e coletor em serie?
Se alguém se dispor a me tirar essa duvida cruel eu agradeço desde já.
Ola brunocparra.
A solução mais viável seria a substituição do transistor mas Isso depende muito, o transistor esta em configuração driver (emissor a terra), ou amplificador??
Se estiver na configuração de driver (geralmente usado em chaveamentos), pode-se trocar por outro transistor que comporte maior potencia, tendo sempre em mente a pinagem que é diferente de um transistor para o outro (por exemplo os BC's da vida usam - coletor - base - emissor já os TIP usam -base- coletor - emissor).
Vamos supor que seu transistor seja um DB139 (1,4 amperes de Ic máximo) e acione uma carga, antão você quer acionar uma carga maior, de 8 amperes por exemplo, você vai substituir seu DB139 por um TIP142 (um transistor darlington que comporta até 10 Amperes), pois se você tentar associar os transistor como você quer fazer acho que não vai dar muito certo, pois nessa ligação que você citou (bases juntas e coletor de um no emissor de outro), a mesma corrente que passa em um ta passando pelo outro, portanto não esta influenciando na capacidade dissipativa dos componentes.
Se o transistor estiver em modo amplificador, você vai ter que gastar uma meia-horinha recalculador as resistências de polarização e determinando o ganho.
Duvidas?? É só perguntar.
Mas em fonte de computador por exemplo amigo, já tentei varias vezes trocar os transistores de entrada por alguns mais resistentes e de mesma configuração mais na maioria das vezes eles explodem:lol:
então achei que a solução seria colocar dois iguais, mas pelo jeito não funciona.
Mas OK valeu pela ajuda mano, vou continuar testando aqui se descobrir algum jeito que de certo eu posto depois.
O problema na fonte de computador com relação a substituição de transistores, é o driver que é por transformador de pulsos e os transistores que são acionados por corrente.
Até onde eu seu a fonte ATX usa um truque para acionar seus transistores e assim evitar projeto de drivers para a correntes elevadas da bases dos transistores:
Uma perna do primário do transformador principal, passa por uma bobina primária do transformador driver de pulsos. Isso cria uma realimentação positiva.
Assim quando o CI de PWM manda um pulso no outro primário do transformador de pulso, surge uma corrente nos transistores que aciona o primário do trafo principal, que passa por dentro primário do trafo driver, fazendo este impulsionar mais ainda a base dos transistores.
Assim o CI pwm não precisa de tanta potência para comandar os transistores, que geralmente precisam de corrente elevada, diferente de mosfets que são acionados por tensão.
Quando você muda um transistor tudo muda pois aquele transistor vai ter um beta diferente, desequilibrando todo o sistema.
Seria muito mais fácil essa adaptação se a fonte utilizasse mosfets e não transistores bipolares.
Particularmente, acredito que é um assunto um pouco longo,pois são usados em projetos de todos os tipos, seja NPN ou PNP. Sempre que enrosco no assunto, consulto um data sheet e também o site abaixo sempre ajuda.
http://www.newtoncbraga.com.br/index.php/ideias-dicas-e-informações-uteis
Uma duvida, as fontes atx ou qualquer outra chaveadas usam pwm? Ou e simples pulsos quadrados que so alteram a frequencia conforme o consumo mas mantendo as larguras iguais?
É PWM, mas não entendo o motivo de usar transistores bipolares.
com um par de mosfets e um CI driver de mosfets, já eliminaria um trafo driver.
Uma outro duvida... então sem consumo as larguras seriam pequenas? E com carga as larguras iriam para 50%? Pois n passar disso porque o trafo n funciona com continua né?...
Ou elas trabalham com mistura de pwm e outra frequencia diferente do pwm? Um pwm dentro de outra frequencia?
PWM é só uma onda quadrada que varia a largura para compensar a potência media eficaz. A freqüência costuma ser fixa.
Não pode passar dos 50% pois senão os dois chaveadores conduzem ao mesmo tempo.
Na verdade tem que existir um tempo morto entre a condução de um chaveador, e o desligamento do outro. Então é provável que o PWM possa ir até uns 48 ou 49%
Um outro detalhe é que PWM só controla a potência media eficaz, não a amplitude de tensão dos pulsos PWM do trafo Estas continuam sempre a mesma. Todas a bobinas de saída da fonte manda pulsos com amplitude que é o dobro das tensões que se pode medir na saída.
Se os capacitores de saída se carregam com o pico máximo da tensão, como eles não liberam tensão alta na saída?
A resposta é os indutores de saída.
Embora a amplitude dos pulsos das tensões de saída do trafo sejam 6V, 10V, 24V,
O indutor torna média estas tensões, deixando passar apenas o que é equivalente a largura do PWM.
Este simulador online pode dar mais explicações:
Este estágio de fonte Buck funciona do mesmo que funciona os retificadores da fonte ATX e todo o resto dos filtros:
Inclusive o mesmo retorno de corrente que existe no diodo desta fonte, também acontece nos diodos retificadores das fonte ATX.
Entendo a fonte buck... Esses dias eu tinha projetado uma para 5V 1A nao isolada para entrada de 50V...
no caso dela a realimentaçao altera a largura dos pulsos, conforme a potencia que a carga pede...
e nessa caso como se trata de apenas um filtro LPF a largura pode passar de 50% caso a carga nescessite... Mas no caso das FLYBACK? que usam trafos?
essa era a minha duvida... Se a frequencia delas for fixa, e trabalham por pwm, ele so poderá ir ate 50% da largura, mesmo tempo para criaçao do campo e mesmo tempo para ele se contrair... Assim estaria transferindo max potencia no trafo... Estou certo?
e quando n tem consumo, a largura diminui...
a frequencia do pwm e a frequencia ideal do trafo?
por exemplo, o trafo e um redutor, diminui a entrada pela metade, se o pwm esta em 50% da largura, e esses pulsos estão com 100vP, a saida tera esses pulsos com 50vp.. E quando o pwm esta com largura min.. Por exemplo 10%, ainda estara com 100vp, e na saida teria esses mesmo pulsos com 10% com 50vp?
Depois disso retificado e filtrado nos cap n tera esse pico? Pois na buck tinha o indutor mas nessa que e retificada n tem como o cap se descarregar a nao ser pela carga...
E também quando o pwm esta com largura minima, seriam pulsos muito mais rapidos e ai o trafo funcionaria igual o indutor da fonte buck?
No Buck pode. Na FLYBACK também, mas esta última não usa trafo. Usa um indutor com tomada secundária. Apesar de parecer trafo, não funciona como trafo. A potência não é transferida para o secundário instantaneamente. Quando o transistor chaveia o indutor carrega, só quando o transistor desliga é que a potência é transferida. Existe o modo de chaveamento contínuo, onde em nenhum momento deixa de existir corrente elétrica no indutor, nem no intervalo de um pulso, e descontínuo. No modo contínuo praticamente não precisa de filtro de saída.
Pode passar sim! O tempo que o chaveador permanece ligado, só determina o quanto de engeia o indutor vai armazenar, FLYBACK não usa trafo, usa indutor que armazena energia. A diferença é um GAP (entreferro) fenda de ar no núcleo magnético que cria uma espécia de relutância magnética, fazendo com que o núcleo demore a se magnetizar, assim como demore a se desmagnetizar, armazenando energia de forma magnética.
A largura dos pulsos vão diminuir bastante.
Quanto maior for a frequência maior será a perda de comutação.
Do ponto de vista das perdas térmicas de chaveamento, o ideal seria que a frequência fosse baixa, um pouco acima da freqüência audível.
Mas em contrapartida o trafo pode ficar muito grande.
Na prática se usa entre 40Khz a 100Khz. Cada projeto é um caso.
Sei que você é experiente em amplificadores. Essa você vai gostar de saber...
Recentemente eu achei um fabricante que produz amplificadores com fontes FLYBACK de 14Kw. É o modelo FP 14000 da labgruppen.
A sua classe de amplificação é mais excêntrica ainda: Uma mistura de classe D com classe AB: http://imageshack.us/scaled/landing/199/amplificadorclassdt.bmp
É a fonte principal é que é Flyback de 14Kw. Estas Buck aí fazem papel de classe D.
por exemplo, o trafo e um redutor, diminui a entrada pela metade, se o pwm esta em 50% da largura, e esses pulsos estão com 100vP, a saida tera esses pulsos com 50vp.. E quando o pwm esta com largura min.. Por exemplo 10%, ainda estara com 100vp, e na saida teria esses mesmo pulsos com 10% com 50vp? Sim, O PWM não diminui a amplitude da tensão de pico, só diminui a largura. Pense no trafo de pulsos. Como ele iria transferir o PWM perfeitamente se a amplitude de saída dos pulsos diminuísse com a largura dos pulsos? Os transformadores de pulsos são basicamente um enrolamento primário e outro secundário num núcleo de ferrite. Sua função é prover isolamento entre circuitos e é largamente utilizado para acionar mosfets e IGBT.
É usado por exemplo, naqueles inversores de alta potência cujo PWM precisa variar do mínimo, digamos 1% até 98% para cada semi-ciclo da onda senoidal de saída. O trafo transfere perfeitamente estas larguras de pulsos.
Não terá este pico pois o indutor torna essa tensão média. O indutor demora para carregar e também para descarregar. este tempo de carga e descarga do indutor determina e tensão média que é controlada pela PWM.
Não é o capacitor que descarrega no diodo no caso da buck, é o indutor que descarrega naquele diodo.
No caso da fonte ATX o indutor de saída teria que ter por onde se descarregar. A princípio ele fecha circuito com uma das bobinas do trafo e diodos, sempre circulando a corrente na bobina que no momento estiver com seu semi ciclo em série com a tensão de descarga da bobina de filtro. ou algo assim.
Não não. Ha não se que os pulsos estejam extremamente finos. O indutor nas fontes Buck são projetados para armazenar energia. Os trafos são projetados para transferir o pulsos logo de imediato. A diferença é um entreferro no núcleo.
Houve um engano meu... Pensei que as fly back usavam trafo isolado com núcleo... Mas acabei de ver que e apenas um indutor... E sim agora entendi... Quando o transistor corta e que e gerado a tensão inversa e ai que os diodos retificadores conduzem carregando o capacitor com a media.. E ao mesmo tempo n permite que essa tensão suba muito a ponto de queimar o transistor por causa do capacitor...
agora no caso da fontes paralelas, totalmente isoladas com trafo com primario e secundario com núcleo....
Essas o pwm n pode passar dos 50% certo? Quando o fet satura o trafo transfere a potencia para o secundario e conforme as larguras dos pulsos e que vai ter a media nos capacitores certo?
A logica seria então: pulsos menor que 50% de largura > menos potencia transferida mas com alto rendimento por causa da reatancia do indutor... Sem aquecimento ou perdas consideraveis..
Largura em 50% teria toda a potencia sendo transferida para o secundario, bom redimento e o trafo estaria trabalhando dentro de suas condiçoes...
E largura maior que 50%, provocaria aquecimento e baixo rendimento e pouca potencia transferida...
então nesse caso elas sao limitada ate em 50% certo?
Agradeço a atenção, da pra ver que você entende mesmo do assunto... E ultimamente eu dava bastante atençao a amplificadores mas agora quero aprender mais sobre essas fontes chaveadas... E é raro encontrar alguem que entenda mesmo do assunto..
Enquanto ao amplificador, e muito boa a ideia... Utilizar fontes buck para os transistores de saida seguindo o sinal do audio (uma realimentaçao)...
Tive ate uma ideia dar uma modificada no circuito buck que eu fiz para integrar ao amplificador classe AB..
O problema e que ele e muito basico... Meio que generico ainda falta muitos detalhes mas genericamente funcionou ate com 1A de carga 5V bem estabilizado...
Aqui é um pouco diferente de um indutor comum. Este possui um entre-ferro, um espaço cortado no núcleo, preenchido com material não magnético ou simplesmente com ar, onde seu cálculo é muito crítico. Este permite que a energia do pulso seja armazenada de forma magnética. Neste indutor, ao desligar o pulso, o campo magnético não irá variar instantaneamente provocando alta tensão como nos outros indutores. Irá variar com velocidade reduzida, liberando a potência em baixa tensão, por isso mesmo alta corrente, que será capaz de alimentar a carga na saída da fonte. É como se fosse uma pequena bateria que é carregada num momento e descarregada no outro.
Também pode ser totalmente isolada mas não deixa de ser indutor. Passa a ser um indutor com uma tomada secundária ou várias tomadas secundárias.
Isso depois de passar por um filtro indutivo que traduz as varias larguras do PWM em variações de amplitude da tensão. Como já foi dito, capacitor sempre vai se carregar com a tensão de pico máxima da onda.
Certa vez eu fiz um experimento de fonte chaveada half bridge e não coloquei este indutor. Sem carga ou com pouca carga estava tudo beleza.
Quando coloquei um pouco mais de carga os capacitores ferveram.
Depois de estudar mais um pouco eu soube que o indutor de saída transforma a variação de largura de pulsos em variações de tensão em cima do capacitor.
Sem ele o trafo vai sempre golpear os capacitores de saía sempre com pico máximo de tensão do PWM.
As fontes do tipo half brifge ou full bridge que não possuem este indutor na saída, é porque não é uma fonte estabilizada. Não é PWM, é uma onda quadrada vai sempre trabalhar no máximo e os capacitores irão sempre trabalhar carregados com a tensão de pico desta onda. Estas funcionam normalmente pois seus trafos possuem a tensão de pico da onda, igual a tensão de saída, diferente das fontes estabilizadas pois nesta última o trafo é calculado com tensão de saída bem maior do que a tensão que será realmente utilizada. É calculado com folga para poder estabilizar, como nas lineares.
Estas fontes chaveadas não estabilizadas funcionam como um trafo comum, porém com mais eficiência e bem menor e mais leve. Vi uma destas num amplificador e mesa de som comercial de 1000 watts. Tenho até esquema.
Baseado nela eu fiz uma com CI IR2153 e ficou muito boa
No caso das half bridge como é o caso das fontes de computadores e das full bridge, não se pode ter PWM maior que 50% apenas porque se acontecer isso os dois transistores vão conduzir ao mesmo tempo e explodir. No máximo cada transistor só pode conduzir 50% do PWM.
Com relação a eficiência, geralmente é ao contrário, quanto menor largura tiver os pulsos, mais vai existir uma corrente instantânea nos chaveadores que será muito maior que a corrente nominal RMS, fazendo o chaveador perder um pouco mais de potência em calor. Num exemplo do 25% numa Half bridge, embora os dois chaveadores fiquem apenas metade do tempo ligado, a fonte tem que fornecer tensão estabilizada durante 100% do tempo. Vemos neste caso que se a corrente de saída da fonte for de 20A durante 100% do tempo, os dois chaveadores vai precisar chavear 40A durante os 25% do tempo, pois eles precisam de corrente dobrada para poder transferir em apenas 25% do tempo, a potência para 100% do tempo de saída. Quanto maior for a largura dos pulsos, menor vai ser a corrente instantânea.
As fontes chaveadas half bridge não estabilizadas possuem eficiência máxima pois quase não existe corrente instantânea, os dissipadores trabalham mais frio mesmo na potência máxima. As ressonantes são mais eficientes ainda pois a onda no trafo é senoidal e os chaveadores conduzem no zero V da senoide não existindo perdas de comutação (período que o mosfet passa resistência alta a baixa, como se fosse um potenciômetro fechando em altíssima velocidade).
Não é que terá toda a potência sendo transferida. Veja que nos casos das fontes full hange (100 a 220V), se forem half bridge, quando alimentadas em 110V terão PWM trabalhado mais próximo de 50% e quando alimentadas com 220V, terão PWM trabalhando mais próximo de 25%. Com 25% também terá condições de fornecer toda a potência, 25 ou 50 só determina a tensão de saída (ou estabiliza a mesma de acordo com a tensão que está entrando). Contudo a corrente instantânea será dobrada quando o PWM for a metade, fazendo perder o dobro de calor nos dissipadores em razão da resistência interna dos mosfets.
No caso da hal bridge iria explodir os transistores
Só no caso das half bridge e full bridge, para não explodir os transistores.
Os outros modelos podem passar sim de 50% sem problemas.
Sugiro simular várias topologias de fontes chaveadas neste site simulador, e observar as correntes envolvidas: http://schmidt-walter.eit.h-da.de/smps_e/smps_e.html
Neste site também tem explicações de funcionamento para cada fonte chaveada.
Segundo o fabricante, tem o mesmo rendimento energético do amplificador classe D convencional, mas este tem qualidade de amplificador classe AB. Eles chamam de classe TD Foi inventadas por eles. Um amigo que trabalha com espetáculos e Shows, tem um deste. Ele diz tem muita eficiência e qualidade de áudio. quase não esquenta mesmo com a elevada potência que possui.
O circuito Buck serve para fazer a tensão entre coletor e emissor do transistor ser a mínima possível, evitando perdas de calor por resistência elétrica.
Vamos supor que os transistores de saída tivessem formando uma onda senoidal de áudio com amplitude com metade ta tensão da fonte (195V), o transistor trabalha como se fosse um resistor variável e então iria existir uma grande queda de tensão entre coletor e emissor, fazendo dissipar uma potência incrível em calor.
Dicamos que estivesse fornecendo 10A e entre coletor e emissor tivesse uma queda de tensão de 130V:
130V vezes 10= 1300 watts sendo jogados fora em calor.
Agora com o Buck ela acompanha o sinal e não deixa a queda de tensão ultrapassar mais do que 3V, vamos supor: