Calculo do resistor da base do transistor

VinBez123 · 2 de outubro de 2016

Bom dia!

Tenho algumas duvidas a respeito do cálculo que deve ser realizado para conseguir achar o valor do resistor da base do transistor. Se eu por exemplo fizer um circuito de 9 volts, com um transistor BC548b com hFe de 180 para acender um led alto brilho de 20ma e 3,4v, o cálculo do resistor séria algo assim:

Ib = ic/hFe

Ib = 20/180 = 0,1a

r = v/i

r = 9 - 0,7 / 0,1a

r = 83 , arredondando para valor comercial R = 82 Ohms

Este cálculo está certo? Caso contrario, qual foi meu erro?

Gostaria de agradecer, pois quero aprender a utilizar transistores.

ygor g · 2 de outubro de 2016

o hfe seria o que ? seria o vcc?

VinBez123 · 2 de outubro de 2016

Seria o ganho de corrente, de acordo com o datasheet

faller · 2 de outubro de 2016

Seu erro está aqui:

Ib = ic/hFe

Ib = 20/180 = 0,1a

r = v/i

r = 9 - 0,7 / 0,1a

r = 83 , arredondando para valor comercial R = 82 Ohms

Se colocas a corrente como 20 só podemos deduzir tratar-se de 20 mA e consequentemente o resultado será também em mA

O correto seria:

Ib = 20/180 = 0,1mA

R = (9-0,7) / 0,0001A

R = 8,3 / 0,0001A

R = 83.000 ohms.. Coloque 82k

Só errou de 1000 vezes..

aphawk · 2 de outubro de 2016

@VinBez123 ,

voce tem de usar um resistor no coletor, em série com o Led, ou seu Led vai queimar com 100% de certeza.... e esse outro resistor na base deve ser ligado a uma fonte de tensão também, correto ?

Algo semelhante a isto aqui :

http://e.cdn-hardware.com.br/static/c/m/1d47e7a35dc23a94ebad2b55ed6a3c39

Então, vamos lá :

A alimentação do circuito será feita com 9 Volts; você pretende fazer circular 20 mA no seu Led, e já viu que nessa condição a tensão de condução no Led é de 3,4 Volts.

Agora, tem de olhar o datasheet :

https://www.arduino.cc/documents/datasheets/BC547.pdf

Olhe o gráfico da figura 3. Para uma corrente de coletor de 20mA, uma corrente de base de 0,06 mA já satura o transistor, fazendo com que a tensão seja um pouco abaixo de 0,4 Volts. Mas vamos considerar essa tensão de saturação como 0,4 Volts.

Ví que no seu cálculo você considerou essa tensão como 0,7 Volts. Mas está errado.

Mediante esse gráfico, nem preciso saber qual o ganho do transistor !

Basta apenas garantir que ele opere na região de saturação e pronto. Para isso, basta fazer uma corrente de base ser igual ou maior a 0,06 mA e pronto. É a mesma coisa de dizer que o transistor tem um ganho hFe de 20/0,06 = 333 .

Agora, lembre-se que quando esse transistor conduz, a tensão Vbe é aproximadamente de 0,7 Volts.

A saída do microcontrolador apresenta uma tensão de 5 Volts. Eu considero esse um valor mais prático, pois reflete a realidade do mundo dos microcontroladores. Digo isto porque no exemplo do mestre @faller, ele considerou que você está aplicando 9V no resistor de base. Mas vou fazer a conta com os 5 Volts.

Para calcular o resistor na base, a conta é muito simples : (5V - 0,7V)/ 0,00006 = 71666 OHMS.

Pode usar o valor comercial logo abaixo, por exemplo 68K . Mas na prática qualquer valor entre 1K e 68K vai funcionar, pois o transistor já estará saturado.

Agora, o calculo do resistor de coletor. Ele tem de absorver a diferença de tensão nele, então o seu valor será de ( 9V - 3,4V - 0,4V ) / 0,02 = 260 Ohms. Use o valor comercial logo acima, que é o de 330 ohms.

Isso foi apenas uma maneira de se calcular, sem ser a ideal !

O problema é que esses transistores possuem uma grande variação de ganho entre vários lotes, então existe uma outra maneira de se calcular, que é usando o ganho mínimo apontado no datasheet.

Veja na pagina 2, a tabela ON CHARACTERISTICS :

Para o modelo BC548B, temos que o menor ganho mostrado no manual é 200 .

Então nesse caso a corrente de base seria de 20 mA / 200 = 0,1 mA

Mas com este valor poderemos estar trabalhando ainda na região ativa do transistor, e não na de saturação !

Para garantir que o transistor sature, usaremos o dobro dessa corrente, que é de 0,2 mA .

O resistor de base então tem o valor de ( 5V - 0,7V) / 0,0002 = 21500 ohms.

Na prática, pode usar o valor logo abaixo, que é de 18K ohms. Ou ainda menor, que não vai dar problema.

O valor do resistor de coletor não muda, continua o mesmo.

Reparou a diferença entre os dois resultados ?

Na prática, use o valor de 18K ou menor, porque ele garante que o seu Led vai acender com 20mA não importa o lote do transistor !

Repare que eu não usei os seus dados, mas sim os do datasheet do transistor !

Na prática, a teoria é outra kkkkkkkk !

Paulo

VinBez123 · 3 de outubro de 2016

6 horas atrás, aphawk disse:

@VinBez123 ,

voce tem de usar um resistor no coletor, em série com o Led, ou seu Led vai queimar com 100% de certeza.... e esse outro resistor na base deve ser ligado a uma fonte de tensão também, correto ?

Algo semelhante a isto aqui :

http://e.cdn-hardware.com.br/static/c/m/1d47e7a35dc23a94ebad2b55ed6a3c39

Então, vamos lá :

A alimentação do circuito será feita com 9 Volts; você pretende faze circular 20 mA no seu Led, e já viu que nessa condição a tensão de condução no Led é de 3,4 Volts.

Agora, tem de olhar o datasheet :

https://www.arduino.cc/documents/datasheets/BC547.pdf

Olhe o gráfico da figura 3. Para uma corrente de coletor de 20mA, uma corrente de base de 0,06 mA já satura o transistor, fazendo com que a tensão seja um pouco abaixo de 0,4 Volts. Mas vamos considerar essa tensão de saturação como 0,4 Volts.

Ví que no seu cálculo voce considerou essa tensão com 0,7 Volts. Mas está errado.

Mediante esse gráfico, nem preciso saber qual o ganho do transistor !

Basta apenas garantir que ele opere na região de saturação e pronto. Para isso, basta fazer uma corrente de base ser igual ou maior a 0,06 mA e pronto. é a mesma coisa de dizer que o transistor tem um ganho hFe de 20/0,06 = 333 .

Agora, lembre-se que quando esse transistor conduz, a tensão Vbe é aproximadamente de 0,7 Volts.

A saída do microcontrolador apresenta uma tensão de 5 Volts. Eu considero esse um valor mais prático, pois reflete a realidade do mundo dos microcontroladores. Digo isto porque no exemplo do mestre @faller, ele considerou que voce está aplicando 9V no resistor de base. Portanto vou fazer a conta com os 5 Volts.

Para calcular o resistor na base, a conta é muito simples : (5V - 0,7V)/ 0,00006 = 71666 OHMS.

Pode usar o valor comercial logo abaixo, por exemplo 68K . Mas na prática qualquer valor entre 1K e 68K vai funcionar, pois o transistor já estará saturado.

Agora, o calculo do resistor de coletor. Ele tem de absorver a diferença de tensão nele, então o seu valor será de ( 9V - 3,4V - 0,4V ) / 0,02 = 260 Ohms. Use o valor comercial logo acima, que é o de 330 ohms.

Isso foi apenas uma maneira de se calcular, sem ser a ideal !

O problema é que esses transistores possuem uma grande variação de ganho entre vários lotes, então existe uma outra maneira de se calcular, que é usando o ganho mínimo apontado no datasheet.

Veja na pagina 2, a tabela ON CHARACTERISTICS :

Para o modelo BC548B, temos que o menor ganho mostrado no manual é 200 .

Então nesse caso a corrente de base seria de 20 mA / 200 = 0,1 mA

Mas com este valor poderemos estar trabalhando ainda na região ativa do transistor, e não na de saturação !

Para garantir que o transistor sature, usaremos o dobro dessa corrente, que é de 0,2 mA .

O resistor de base então tem o valor de ( 5V - 0,7V) / 0,0002 = 21500 ohms.

Na prática, pode usar o valor logo abaixo, que é de 18K ohms. Ou ainda menor, que não vai dar problema.

O valor do resistor de coletor não muda, continua o mesmo.

Reparou a diferença entre os dois resultados ?

Na prática, use o valor de 18K ou menor, porque ele garante que o seu Led vai acender com 20mA não importa o lote do transistor !

Repare que eu não usei os seus dados, mas sim os do datasheet do transistor !

Na prática, a teoria é outra kkkkkkkk !

Paulo

Você não tem ideia de como me ajudou

Apenas para fixar de vez:

Na gráfico da figura três, onde exatamente está a linha que indica os 0,06mA?

A seta laranja, ou a azul?

Se me responder esta dúvida, aprenderei também a ler os gráficos da forma certa!

aphawk · 3 de outubro de 2016

@VinBez123 ,

É um gráfico meio maluco mesmo.

Mas você errou nas duas setas kkkkk a azul é de 0.05 , e a laranja é de 0.04 !

A linha de 0.06 é a que está imediatamente á direita da azul.

Mas olhando com calma, tem algo errado nesse gráfico ! Não dá para afirmar qual é a curva exata....

Gostaria de te lembrar ainda que esse é um gráfico NORMALIZADO, isto é, representa a média de todos os modelos desse transistor..... serve apenas para a gente ter uma ideia de como fazer ele entrar na saturação.

Achei um outro datasheet, mais moderno :

https://www.fairchildsemi.com/datasheets/BC/BC547.pdf

Repare que nem tem mais esse tipo de curva nele ! Justamente por que essa informação na prática não ajuda muito .... A maneira correta é ir mesmo pelo ganho mínimo do modelo que você tem em mãos.

Aliás, trabalhar com transistores na prática faz a gente pensar de uma maneira diferente : usamos circuitos que irão determinar o ponto de funcionamento dos transistores, pois se pensarmos apenas em termos de ganho hFe teríamos de comprar um lote enorme de transistores, e ficar selecionando um que tenha o ganho bem perto daquele que você usou no cálculo, o que é inviável ! O ideal é que o ponto de funcionamento seja determinado pelos outros componentes.

Como exemplo, cito aqui o famoso circuito de amplificador em emissor comum, que usa 4 resistores.

Repare que um BC548B pode ter um ganho que varia muito, entre 200 e 450 com média de 290, isso para uma corrente de coletor em torno de 2 ma. Para piorar ainda mais, o ganho varia com a faixa da corrente ! Para correntes em torno de 100 mA, o ganho médio cai para 180, o mesmo ocorre para correntes bem mais baixas, como 10uA.

Complicadinho, não é !

Paulo

VinBez123 · 3 de outubro de 2016

@aphawk Obrigado pela explicação!

Realmente, faz mais sentido comprar componentes que façam o transistor funcionar do que comprar transistores ideais para o circuito.

Obrigado novamente á todos que me ajudaram a esclarecer minhas dúvidas

jeferson giacomeli · 29 de dezembro de 2018

@aphawk

Boa tarde!

Me ajudou muito sua explicação!!

Pode me ajudar nesta outra situação aqui?

No caso.. tenho a saida do pic em 5Vcc e quero acionar uma carga de 500ma em 24vcc. Porém quero saida pnp e nao npn. Aí teve um cara que me ajudou fazendo este circuito.Só que não entendi bem ainda o emprego de alguns componentes ali.. tipo o resistor de 1k? serve pra que... e de onde saiu o valor de 1k no resistor? e porque nao tem nenhum resistor entre o coletor do npn e a base do pnp? e de onde saio o valor de 4k7 no resistor de base do bc?

Grato!!

.if · 29 de dezembro de 2018

O 2º circuito tem mania de estar errado. Pode queimar os transistores. Algo como: quando Q3 satura, meio que dá curto. Um 2...5K entre B de Q2 e C de Q3 cai bem.

Paulão, se achar que deve, pode lhe confirmar...

aphawk · 29 de dezembro de 2018

2 horas atrás, Isadora Ferraz disse:

O 2º circuito tem mania de estar errado. Pode queimar os transistores. Algo como: quando Q3 satura, meio que dá curto. Um 2...5K entre B de Q2 e C de Q3 cai bem.

Paulão, se achar que deve, pode lhe confirmar...

Opa certinho !

@jeferson giacomeli ,

Esse segundo circuito não foi calculado corretamente, e nem tem a topologia correta. Como disse a @Isadora Ferraz , tem de colocar um resistor para limitar a corrente que passará pela base do transistor PNP.

Mesmo assim é um exagero usar um Darlington, pode ser usado um transistor comum que aguente a corrente, como um BD136 ou até mesmo um desses BC que aguentem 1A.

O fato de se utilizar um NPN para

fornecer a corrente de base ajuda muito, pois mesmo supondo um hFe minimo de 25, precisamos fornecer à base uma corrente de 0,5 / 25 = 20 mA . Assim, para aquele resistor que faltou no circuito o valor pode ser calculado como (24-0,7-0,3) / 0,02 = 1150 ohms. Neste caso recomendaria usar 1K para garantir, e mudar aquele resistor R2 para 10K.

Em tempo... 0,7V é a tensão de condução do BD136, e 0,3V é a tensão de saturação do BC547B.

Em tempo de novo kkkk, R2 era necessario quando você usa um Darlington pois ele poderia entrar em condução apenas com uma possível corrente de fuga do NPN , e também ajuda para que o transistor PNP entre no corte de maneira mais rápida.

Se usar um transistor comum para o PNP, esse resistor pode ser omitido, ou usado com um valor bem maior.

Quanto ao resistor de 4K7 que liga a saída do PIC à base do NPN, é exatamente a mesma situação que já vimos lááá em cima ! Qualquer valor menor do que 70K servirá, 4k7 me parece um valor bem adequado!

Paulo

.if · 29 de dezembro de 2018

1 hora atrás, aphawk disse:

aquele resistor que faltou no circuito o valor pode ser calculado como (24-0,7-0,3) / 0,02 = 1150 ohms

É isso aí. Tem um detalhe importante que a gente tem mania de esquecer que é o quesito potência. Que tal se você, ressuscitador de tópico, fizesse a continha pra gente?

Renato.88 · 30 de dezembro de 2018

8 horas atrás, aphawk disse:

11 horas atrás, Isadora Ferraz disse:

O 2º circuito tem mania de estar errado. Pode queimar os transistores. Algo como: quando Q3 satura, meio que dá curto. Um 2...5K entre B de Q2 e C de Q3 cai bem.

Paulão, se achar que deve, pode lhe confirmar...

Opa certinho !

@jeferson giacomeli ,

Esse segundo circuito não foi calculado corretamente, e nem tem a topologia correta. Como disse a @Isadora Ferraz , tem de colocar um resistor para limitar a corrente que passará pela base do transistor PNP.

Eu que desenhei esses circuitos...

Eles estão neste tópico:

https://www.clubedohardware.com.br/forums/topic/1341816-circuito-com-transistores-pnp-e-npn/?do=findComment&comment=7330642

Realmente eu esqueci do resistor na base do TIP127.

A ideia era mostrar que não dá pra ligar o PNP diretamente a saída do PIC ou outro CI de 5V, assim como o amigo @jeferson giacomeli Mencionou num post anterior:

https://www.clubedohardware.com.br/forums/topic/1341816-circuito-com-transistores-pnp-e-npn/?do=findComment&comment=7324620

aphawk · 30 de dezembro de 2018

@Mestre88 ,

Ops .... kkkk !

A intenção como sempre foi boa, meu amigo !

Reparou numa coisa ?

A gente monta circuitos como esse toda hora e na hora de explicar e passar pros outros a gente nem se dá conta que erramos o desenho kkkkk !

Eu já fiz isso aqui algumas vezes... bem-vindo ao clube !

Pelo menos agora tá mais explicadinho o circuito e a função dos componentes ...

Paulo

asplhas · 4 de novembro de 2022

@aphawk voce poderia me ajudar em um circuito multiplicador de tensão? está muito difícil de entender sobre transistores... tenho que produzir uma interface de 5v e 0,5A para aguentar uma carga de 12V com 30A, porém posso utilizar uma fonte externa de 12v, pensei em utilizar o BC548 porém li em um artigo que so suporta uma carga de no maximo 500mA.

aphawk · 4 de novembro de 2022

@asplhas ,

Infelizmente isto não é possível .... veja, a sua interface possui 5V com 0,5A, num total de 2,5 Watts. Essa é a potência disponível, então o que você conseguiria seria algo como 30V por 0,08 A, pois sempre se perde um pouco de energia na transformação. Ou 0,08 Volts por 30A.....

voce consegue multiplicar a tensão, consegue multiplicar a corrente, mas sempre com a mesma potência da original ( na verdade um pouquinho menos devido às perdas ) .

Paulo

Renato.88 · 4 de novembro de 2022

@aphawk o que ele quer fazer é um amplificador, veja que menciona fonte de 12V externa.

@asplhas nesse caso precisa primeiro saber como é a sua interface.

A tensão/corrente varia ou é apenas um circuito de liga e desliga?

Sendo um circuito de liga e desliga é possível fazer somente com um MOSFET de potência.

.if · 4 de novembro de 2022

Bem.. eu (eu) entendi que o novo ressuscitador quer 'controlar' uma carga maior com os 5V de uma porta USB p.ex. Neste caso há de lançar mão de uma leve pesquisada sobre uso mosfet de potência ou relé

asplhas · 4 de novembro de 2022

@Renato.88 isso mesmo, tentamos usar um mosfet porém sem sucesso nos calculos tambem... é um circuito liga/desliga de 5v com a fonte externa de 12v.

@aphawk então não seria possível de eu realizar esse circuito? mesmo com a fonte externa?

aphawk · 4 de novembro de 2022

47 minutos atrás, asplhas disse:

@Renato.88 isso mesmo, tentamos usar um mosfet porém sem sucesso nos calculos tambem... é um circuito liga/desliga de 5v com a fonte externa de 12v.

@aphawk então não seria possível de eu realizar esse circuito? mesmo com a fonte externa?

Bom, como você havia dito um MULTIPLICADOR DE TENSÃO eu entendi de maneira errada kkkk

Se você quer controlar uma carga externa de 30A, alimentada com 12V, e seu circuito recebe um sinal de 5V para acionar, sugiro o uso direto e simples de um Logic Mosfet, como o IRL3713, e mais 2 resistores , sendo um de 10K entre o Gate e o GND, e outro de 100 ohms entre o gate e a sua saída de 5V para acionamento.

Mas precisa saber qual é exatamente a sua carga, se ela for indutiva precisa colocar diodos de proteção entre Drain e Source.

Paulo

Renato.88 · 4 de novembro de 2022

45 minutos atrás, asplhas disse:

isso mesmo, tentamos usar um mosfet porém sem sucesso nos calculos tambem... é um circuito liga/desliga de 5v com a fonte externa de 12v

Primeiro, imagino que saiba que a sua fonte de 12V entregue os 30A de corrente, sem isso, sem chance de funcionar.

Segundo, seu mosfet deve suportar uma corrente de sobra. Caso contrario trabalhando no limite ele pode vir a queimar.

Terceiro, a tensão de gate do mosfet deve ser de 5V.

Porém sei que este tipo de mosfet é difícil achar, a maioria trabalha com 10V no gate.

Nesse caso será necessário um circuito formado por outros transistores junto ao mosfet.

asplhas · 4 de novembro de 2022

@aphawk deu certinho mano, n sei como te agradecer, muito obrigado mesmo! estava em duvida faz muito tempo

Andreas Karl · 5 de novembro de 2022

17 horas atrás, Renato.88 disse:

Porém sei que este tipo de mosfet é difícil achar, a maioria trabalha com 10V no gate.

Renatão, explica isso melhor pro seu amigo aqui que só começou a "brincar" com mosfets depois de "velho" kkk. É que os que eu arrumei pra fazer experiências disparavam com um pouco menos de 4 volts. Claro que nunca controlei 30A, o máximo foi uns 2a.

Renato.88 · 5 de novembro de 2022

7 horas atrás, Andreas Karl disse:

É que os que eu arrumei pra fazer experiências disparavam com um pouco menos de 4 volts.

É, os que eu arrumei são assim também.

Só que se subir muito a corrente no Dreno, os 4V não são suficientes. O mosfet vira um resistor, começa a esquentar e a carga começa a dividir tensão com ele.

Tem uns MOSFETs mais simples que precisam de 20V no gate pra liberar toda a corrente que ele suporta.

Inclusive, antes dos amplificadores classe D se tornarem comuns. Vi um amplificador com MOSFETs na saída, eles funcionavam igual a um classe B, com outros transistores enviando o sinal de maneira linear ao gate dos MOSFETs através desse controle de tensão.

aphawk · 7 de novembro de 2022

@Renato.88 ,

Existem Mosfets chamados de Logic Mosfets, são projetados para permitir toda a corrente de dreno com 5V no gate.

Eu uso um em meus controles de motor de antenas, que suportam correntes DC de 7A sem nenhum dissipador e quase não noto aquecimento algum.

Mas nada proíbe você de usar Mosfets de VGS maior, e usar um driver com 1 ou 2 transistores BC547 para chavear o gate de um Mosfet ao terra, desde que use um resistor de valor entre 100 e 1K ohms ligado também ao Gate e os 12V.

Se for usar PWM, use resistor de baixo valor, como os 100 ohms. Se for usar apenas como um liga/desliga sem PWM, pode usar 1K.

Paulo