Transistor bipolar PNP ou MOSFET canal P

Elivelton Walter · 30 de abril de 2018

Boa noite meus caros, gostaria de uma ajuda para um iniciante em eletrônica de potência.

Estou a procura de um transistor bipolar pnp ou mosfet de canal p que suporte as seguintes características: 220Vdc e 4A.

Desde já agradeço todos.

Renato.88 · 30 de abril de 2018

Qual a carga que será utilizada?

Qual a frequência de operação?

É circuito linear ou chaveado?

.if · 30 de abril de 2018

Visite digikey.com, digite na busca 'pnp transistor' e divirta-se...

https://www.digikey.com/products/en/discrete-semiconductor-products/transistors-bipolar-bjt-single/276?k=pnp+transistor&k=&pkeyword=pnp+transistor&pv74=2&pv2101=u4A&pv2101=u4.1A&pv2101=u4.2A&pv2101=u4.3A&pv2101=u4.4A&pv2101=u4.5A&pv2101=u5A&pv2101=u5.1A&pv2101=u5.3A&pv2101=u5.5A&pv2101=u5.7A&pv2101=u6A&pv2101=u6.2A&pv2101=u6.6A&pv2101=u7A&pv2101=u8A&pv2103=u220V&pv2103=u225V&pv2103=u230V&pv2103=u250V&pv2103=u260V&pv2103=u275V&pv2103=u300V&pv2103=u350V&FV=ffe00114&quantity=0&ColumnSort=0&page=1&pageSize=25

de nada

Elivelton Walter · 30 de abril de 2018

10 horas atrás, Mestre88 disse:

Qual a carga que será utilizada?

Qual a frequência de operação?

É circuito linear ou chaveado?

A carga seria um motor de CC.

A frequência estava pensando em uns 20kH.

Circuito Chaveado

Renato.88 · 30 de abril de 2018

1 hora atrás, Elivelton Walter disse:

A carga seria um motor de CC.

A frequência estava pensando em uns 20kH.

Circuito Chaveado

Nesse caso é melhor mosfet.

Mas penso que não irá encontrar algum que seja barato e que tenha toda essa potência.

Eu usaria vários mosfets ligados em paralelo, basta que suporte essa tensão.

Mosfets usados em aparelhos eletrônicos comuns como TV, rádio e computador seria uma boa opção.

albert_emule · 30 de abril de 2018

1 hora atrás, Elivelton Walter disse:

A carga seria um motor de CC.

A frequência estava pensando em uns 20kH.

Circuito Chaveado

adicionado 2 minutos depois

Com dois destes dá para tirar quase 900 watts;

https://www.youtube.com/watch?v=_uOO-clyxSg

.if · 30 de abril de 2018

~~Quase~~ nada impede de reprojetar com canal n.

O canal p que ele quer... carinho... pense.com

https://www.digikey.com/products/en/discrete-semiconductor-products/transistors-fets-mosfets-single/278?k=p+channel+mosfet&k=&pkeyword=p+channel+mosfet&pv1291=872&pv1291=146&pv1291=10050&pv1291=2086&FV=9780002%2Cmu220V|2068%2Cmu230V|2068%2Cmu240V|2068%2Cmu250V|2068%2Cmu280V|2068%2Cmu300V|2068%2Cmu330V|2068%2Cmu350V|2068%2Cffe00116%2C1140050&quantity=0&ColumnSort=0&page=1&pageSize=25

Elivelton Walter · 30 de abril de 2018

2 horas atrás, Isadora Ferraz disse:

~~Quase~~ nada impede de reprojetar com canal n.

O canal p que ele quer... carinho... pense.com

https://www.digikey.com/products/en/discrete-semiconductor-products/transistors-fets-mosfets-single/278?k=p+channel+mosfet&k=&pkeyword=p+channel+mosfet&pv1291=872&pv1291=146&pv1291=10050&pv1291=2086&FV=9780002%2Cmu220V|2068%2Cmu230V|2068%2Cmu240V|2068%2Cmu250V|2068%2Cmu280V|2068%2Cmu300V|2068%2Cmu330V|2068%2Cmu350V|2068%2Cffe00116%2C1140050&quantity=0&ColumnSort=0&page=1&pageSize=25

Minha dificuldade que a saída tem que ser em torno de 180V, um canal N para chavear teria que colocar uma tensão muito alta na base.

albert_emule · 1 de maio de 2018

2 horas atrás, Elivelton Walter disse:

Minha dificuldade que a saída tem que ser em torno de 180V, um canal N para chavear teria que colocar uma tensão muito alta na base.

2 horas atrás, Elivelton Walter disse:

Source no negativo (GND) dreno num dos pólos do motor.

O outro pólo do motor no positivo em 180V.

O gate acionado em relação a GND ( negativo).

Um diodo anti-paralelo com a bobina do motor.

Renato.88 · 1 de maio de 2018

3 horas atrás, Elivelton Walter disse:

Minha dificuldade que a saída tem que ser em torno de 180V, um canal N para chavear teria que colocar uma tensão muito alta na base.

Só fazer como o @albert_emule disse, tem que controlar o motor pelo polo negativo.

iury guedes · 1 de maio de 2018

Boa noite amigo, a sua duvida é muito peculiar, devido ao fato da tensão CC que você esta trabalhando ser relativamente alta, nesta aplicação eu optaria por usar um FET, tem um FET bacana que é o IRFP460, que suporta ate 500v entre D (Dreno) e S (Source), e no G (Gate) você pode disparar o mesmo em tenções ate +/- uns 20V. este transistor pode dissipar ate 250W, estando em um dissipador adequado. como sua aplicação vai exceder esta potencia você pode associar os FET's em paralelo para somar as potencias e conseguir chavear com exito sua carga. a titulo de curiosidade estes FTS's ( IRFP460) são amplamente usados em circuitos inversores de maquinas de soldas e fontes chaveadas de alta potencia.

Segue a baixo o datasheet do mesmo.

http://www.vishay.com/docs/91237/91237.pdf

Espero ter ajudado. Abraço.

Elivelton Walter · 1 de maio de 2018

2 horas atrás, albert_emule disse:

Source no negativo (GND) dreno num dos pólos do motor.

O outro pólo do motor no positivo em 180V.

O gate acionado em relação a GND ( negativo).

Um diodo anti-paralelo com a bobina do motor.

Tens alguma referência bibliográfica disso? Fiquei um tanto quanto curioso, mas não consigo imaginar como funcionaria exatamente.

adicionado 3 minutos depois

25 minutos atrás, iury guedes disse:

Boa noite amigo, a sua duvida é muito peculiar, devido ao fato da tensão CC que você esta trabalhando ser relativamente alta, nesta aplicação eu optaria por usar um FET, tem um FET bacana que é o IRFP460, que suporta ate 500v entre D (Dreno) e S (Source), e no G (Gate) você pode disparar o mesmo em tenções ate +/- uns 20V. este transistor pode dissipar ate 250W, estando em um dissipador adequado. como sua aplicação vai exceder esta potencia você pode associar os FET's em paralelo para somar as potencias e conseguir chavear com exito sua carga. a titulo de curiosidade estes FTS's ( IRFP460) são amplamente usados em circuitos inversores de maquinas de soldas e fontes chaveadas de alta potencia.

Segue a baixo o datasheet do mesmo.

http://www.vishay.com/docs/91237/91237.pdf

Espero ter ajudado. Abraço.

Isso funcionaria em um conversor buck? Consigo imaginar a diferença de tensão, mas a corrente sendo dividida está me deixando confuso.

albert_emule · 1 de maio de 2018

37 minutos atrás, Elivelton Walter disse:

Tens alguma referência bibliográfica disso? Fiquei um tanto quanto curioso, mas não consigo imaginar como funcionaria exatamente.

adicionado 3 minutos depois

Elivelton Walter · 1 de maio de 2018

1 hora atrás, albert_emule disse:

hmm, interessante porém os 180V são provenientes do chaveamento do transistor, Nesta configuração que você passou na ponta onde colocasse a fonte de 180V eu teria 220V*sqrt(2), ou estou equivocado?

iury guedes · 1 de maio de 2018

10 horas atrás, Elivelton Walter disse:

Tens alguma referência bibliográfica disso? Fiquei um tanto quanto curioso, mas não consigo imaginar como funcionaria exatamente.

adicionado 3 minutos depois

Isso funcionaria em um conversor buck? Consigo imaginar a diferença de tensão, mas a corrente sendo dividida está me deixando confuso.

Funciona perfeitamente. Esta técnica é muito usada, a corrente sera dividida entre os transistores, porém na carga sera a corrente plena exigida pela mesma, tudo de acordo com as leis de leis de kirchhoff ( a soma das correntes que entram em um nó, é igual a soma das correntes que saem de um nó). Para equalizar as correntes de acordo nos usamos resistores de alta Watagem e baixa resistência entre todos os SOURCE's dos fets e o terra. os resistores podem ser de 0,22R, assim os fets irão dividir a corrente igualmente e seu circuito poderá suportar potencias mais elevadas.

adicionado 26 minutos depois

19 horas atrás, albert_emule disse:

adicionado 2 minutos depois

Com dois destes dá para tirar quase 900 watts;

Desculpe mas venho discordar de sua opinião. No datasheet ( http://www.vishay.com/docs/91054/91054.pdf ) deste componente é informado que o mesmo suporta potencias de no MAXÍMO 125W, estando em um BOM dissipador. Logo dois destes suportaria no máximo 250W. A corrente é uma grandeza diretamente proporcional a potencia, já que POTENCIA = TENSÃO x CORRENTE ( B-A-BA de todos que trabalham com eletrônica ) portanto se não obedecer estes parâmetros não conseguira a plena corrente na saída de nem um circuito. alem de torrar rapidamente os transistores de saída.

albert_emule · 1 de maio de 2018

3 horas atrás, iury guedes disse:

Funciona perfeitamente. Esta técnica é muito usada, a corrente sera dividida entre os transistores, porém na carga sera a corrente plena exigida pela mesma, tudo de acordo com as leis de leis de kirchhoff ( a soma das correntes que entram em um nó, é igual a soma das correntes que saem de um nó). Para equalizar as correntes de acordo nos usamos resistores de alta Watagem e baixa resistência entre todos os SOURCE's dos fets e o terra. os resistores podem ser de 0,22R, assim os fets irão dividir a corrente igualmente e seu circuito poderá suportar potencias mais elevadas.

adicionado 26 minutos depois

Desculpe mas venho discordar de sua opinião. No datasheet ( http://www.vishay.com/docs/91054/91054.pdf ) deste componente é informado que o mesmo suporta potencias de no MAXÍMO 125W, estando em um BOM dissipador. Logo dois destes suportaria no máximo 250W. A corrente é uma grandeza diretamente proporcional a potencia, já que POTENCIA = TENSÃO x CORRENTE ( B-A-BA de todos que trabalham com eletrônica ) portanto se não obedecer estes parâmetros não conseguira a plena corrente na saída de nem um circuito. alem de torrar rapidamente os transistores de saída.

Amigo @iury guedes, agora é minha vez de pedir desculpas para poder fazer uma pequena correção rsrsrs Não me leve a mau. Se você ou outros amigos notarem que eu errei, também poderá me corrigir.

Eu já havia observado seu erro.

Mas atualmente nestes fóruns de eletrônica, eu apenas informo aquilo que é mais correto de se fazer. Adotei uma postura de não me entrometer nas respostas dos outro.

Primeiro que Fet é um tipo destes transistores efeito de campo

Mosfet é outro tipo.

Não devemos confundir estes dois tipos de transistores.

Eles até tem símbolos diferentes:

Segundo que o mosfet possui coeficiente de temperatura positivo.

significa que quando ele está em modo Ligado, saturado, e vai esquentando....Quando mais esquenta, mais a resistência interna entre Dreno e Source tende a subir. Isso é o coeficiente de temperatura positivo.

Por isso não precisa de resistores de equalização para equalizar corrente.

Podem ser ligados diretamente em paralelo sem resistor, desde que estejam todos no mesmo dissipador.

Quem precisa de resistor de equalização são os IGBTs e os transistores bipolares, que possuem coeficiente de temperatura negativo.

Este coeficiente de temperatura negativo faz com que o transistor, quando estiver em modo ON, saturado, diminua cada vez mais a resistência interna com o aumento do calor.

Na verdade a resistência entre coletor e emissor deles nem é linear. Costuma-se medir em tensão de saturação. Costuma ser de 2 a 3V para bipolares e IGBTs e costuma diminuir com o aumento da temperatura.

E por isso precisa de resistor de equalização. Pois como V-Sat diminui com temperatura, se ligarmos eles em paralelo sem equalização de corrente, o chaveador que tiver levemente mais quente tenderá a tomar para si próprio toda a corrente circulante.

Terceiro que o senhor confunde capacidade de dissipar potência do mosfet, com a potência dissipada durante o controle de potência.

O senhor olhou de forma errada o datasheet.

Realmente. O mosfet IRF740 suporta dissipar no máximo 125 watts....

Só que operando em modo de PWM, transistor como este IRF740, que tem RDS-on de 0,55, pode comutar em modo PWM tranquilamente com uma carga de 5 amperes em tensão de 180V.

Com 5 amperes em 180V com este RDS-on de 0,55, você terá aí perda no RDS-on de aproximadamente uns 15 watts...

E tem as perdas de chaveamento. Vão dar próximo a 15 watts também.

O PWM são pulsos que que acionam o gate, indo de zero a 12V com extrema rapidez.

É fácil fazer estes mulsos terem 60 nanos segundos (0,000 000 060 segundos) para ir de Zero a 12V.......e 60 nano segundos (0,000 000 060 segundos) para ir de 12V a zero V.

Basta um bom driver potente com capacidade de 2 amperes, como os IR2110.

Elivelton Walter · 1 de maio de 2018

Desculpe minha falta de informações mas o RDS-on que você cita é o duty do pwm?

Renato.88 · 1 de maio de 2018

3 minutos atrás, Elivelton Walter disse:

Desculpe minha falta de informações mas o RDS-on que você cita é o duty do pwm?

RDS on é a resistência que o mosfet tem entre os terminais D e S quando está saturado.

Quanto mais baixa, melhor.

Elivelton Walter · 1 de maio de 2018

Mas em uma fonte chaveada a região de interesse não é a óhmica?

iury guedes · 1 de maio de 2018

1 hora atrás, albert_emule disse:

Amigo @iury guedes, agora é minha vez de pedir desculpas para poder fazer uma pequena correção rsrsrs Não me leve a mau. Se você ou outros amigos notarem que eu errei, também poderá me corrigir.

Eu já havia observado seu erro.

Mas atualmente nestes fóruns de eletrônica, eu apenas informo aquilo que é mais correto de se fazer. Adotei uma postura de não me entrometer nas respostas dos outro.

Primeiro que Fet é um tipo destes transistores efeito de campo

Mosfet é outro tipo.

Não devemos confundir estes dois tipos de transistores.

Eles até tem símbolos diferentes:

Segundo que o mosfet possui coeficiente de temperatura positivo.

significa que quando ele está em modo Ligado, saturado, e vai esquentando....Quando mais esquenta, mais a resistência interna entre Dreno e Source tende a subir. Isso é o coeficiente de temperatura positivo.

Por isso não precisa de resistores de equalização para equalizar corrente.

Podem ser ligados diretamente em paralelo sem resistor, desde que estejam todos no mesmo dissipador.

Quem precisa de resistor de equalização são os IGBTs e os transistores bipolares, que possuem coeficiente de temperatura negativo.

Este coeficiente de temperatura negativo faz com que o transistor, quando estiver em modo ON, saturado, diminua cada vez mais a resistência interna com o aumento do calor.

Na verdade a resistência entre coletor e emissor deles nem é linear. Costuma-se medir em tensão de saturação. Costuma ser de 2 a 3V para bipolares e IGBTs e costuma diminuir com o aumento da temperatura.

E por isso precisa de resistor de equalização. Pois como V-Sat diminui com temperatura, se ligarmos eles em paralelo sem equalização de corrente, o chaveador que tiver levemente mais quente tenderá a tomar para si próprio toda a corrente circulante.

Terceiro que o senhor confunde capacidade de dissipar potência do mosfet, com a potência dissipada durante o controle de potência.

O senhor olhou de forma errada o datasheet.

Realmente. O mosfet IRF740 suporta dissipar no máximo 125 watts....

Só que operando em modo de PWM, transistor como este IRF740, que tem RDS-on de 0,55, pode comutar em modo PWM tranquilamente com uma carga de 5 amperes em tensão de 180V.

Com 5 amperes em 180V com este RDS-on de 0,55, você terá aí perda no RDS-on de aproximadamente uns 15 watts...

E tem as perdas de chaveamento. Vão dar próximo a 15 watts também.

O PWM são pulsos que que acionam o gate, indo de zero a 12V com extrema rapidez.

É fácil fazer estes mulsos terem 60 nanos segundos (0,000 000 060 segundos) para ir de Zero a 12V.......e 60 nano segundos (0,000 000 060 segundos) para ir de 12V a zero V.

Basta um bom driver potente com capacidade de 2 amperes, como os IR2110.

Realmente devo concordar com sua critica, e a vejo de forma constitutiva. Não havia analisado a questão da potencia conforme a descrita, mas sim na pior das condições que seria em T-on 100%.

quanto a mosfet ou fet estava abreviando a sigla para ganhar tempo,perdoe-me pelo equivoco. Mas eu ainda assim usaria o IRFP460. Por vários motivos, entre ele a corrente de trabalho e ate mesmo a potencia suportada. Acho um excelente transistor, mas a eletrônica é dotada de diversos caminhos e possibilidades, cabe ao projetista analisar o que seria mais viável e a forma a qual possui mais afinidade para trabalho.

albert_emule · 1 de maio de 2018

15 minutos atrás, iury guedes disse:

Realmente devo concordar com sua critica, e a vejo de forma constitutiva. Não havia analisado a questão da potencia conforme a descrita, mas sim na pior das condições que seria em T-on 100%.

quanto a mosfet ou fet estava abreviando a sigla para ganhar tempo,perdoe-me pelo equivoco.

Com T-on 100% você já não tem as perdas de comutação.... Daí com os 5 amperes você fica somente com as perdas do RDs-ON que vai ser de apenas 15 watts.

Ou seja:

Com T-on 100%, é a melhor situação.

15 minutos atrás, iury guedes disse:

Mas eu ainda assim usaria o IRFP460. Por vários motivos, entre ele a corrente de trabalho e ate mesmo a potencia suportada. Acho um excelente transistor, mas a eletrônica é dotada de diversos caminhos e possibilidades, cabe ao projetista analisar o que seria mais viável e a forma a qual possui mais afinidade para trabalho.

Isso eu concordo.

adicionado 10 minutos depois

Ainda tem a quarta observação:

É possível projetar um circuito que limite a corrente máxima do chavemento para não haver queima do mosfet.

Eu costumo usar um SCR discreto acionado por uma queda de tensão num resistor no source do mosfet.

Daí um SCR discreto leva o pulso PWM a zero, evitando sobrecarregar o mosfet.

Isso funciona muito bem, pois em carga indutivas, a corrente tende a subir em rampa lenta.

A corrente não sobe instantaneamente.

No circuito abaixo podemos pôr um resistor shunt de forma que ele dispare o SCR discreto quando a corrente atingir exatos 6 amperes. Assim o mosfet vai desligar se algum pico de corrente atingir 6 amperes.

Mas neste circuito, o mosfet vai desligar totalmente, sendo necessário resetar todo o circuito, desligar da fonte de alimentação para voltar a funcionar novamente.

Também é possível configurar esta proteção de forma que ele reinicie toda vez que o PWM zerar.

adicionado 17 minutos depois

Se colocar um diodo 1N4148 em série com o SCR neste circuito, acho que ele já passa a reiniciar a proteção toda vez que o pulso PWM ir a zero.

Os pulsos são produzido por resistor pull-up através de R2.

Quando o pulso ir a zero, o pino 7 do LM555 vai estar em nível baixo....Só que a queda de tensão do transistor interno do LM555, que leva o sinal a nível baixo, será um pouco menor que a queda de tensão do diodo 1N4148, fazendo a corrente deixar de circular pelo SCR discreto.

Vocês bem sabem que SCR só se mantém em modo "ON" enquanto tem corrente passando nele. Depois que a corrente cessa, eles desligam.

adicionado 44 minutos depois

Não liguem pro IRFZ44N alí como chaveador no esquema.

Para 180V deve usar o IRF740 ou outro que atenda.

12 unidades de resistores de de 1 Ohms em paralelo, vai limitar a corrente de pico no mosfet em aproximadamente 6 amperes.

E os resistores podem ser de 1/4 watts tranquilamente.

Vão poder ficar juntinhos numa placa fenolite ocupando o menor espaço o possível.

Estes resistores irá dar uma queda de tensão de uns 0,515 V quando a corrente for de aproximadamente 6 amperes.

Isso acontecerá quando o motor exigir muita corrente ou quando o rotor do motor estiver bloqueado.

Daí estes 0.5V irá acionar o SCR discreto corta o PWM, evitando que a corrente suba a níveis maiores que 6 amperes.

Pois acredito que a corrente do motor seja de 4 amperes com a carga nominal no eixo.

Com eixo travado a corrente sobe muito além disso.

adicionado 47 minutos depois

1 hora atrás, Elivelton Walter disse:

Mas em uma fonte chaveada a região de interesse não é a óhmica?

Não amigo. Só que trabalha nesta região ôhmica que você cita aí são fontes lineares, tais como LM7812 por exemplo e reguladores que funcionam com base em diodo zener.

Fonte chaveada trabalha é com pulsos PWM.

adicionado 49 minutos depois

Formas de onda de uma fonte ATX:

https://www.youtube.com/watch?v=ph4nisTmWHc

adicionado 52 minutos depois

Controlador PWM para um motor de 125 amperes de 24V DC:

https://www.youtube.com/watch?v=9K8LHov4QPY&

Elivelton Walter · 1 de maio de 2018

Hmm, como o chaveamento é extremamente rápido, acreditei que o transistor não chegaria a saturar antes de "desligar" e assim por diante. O controle que estou utilizando para controlar o transistor bipolar realmente é um PWM de 62kHz por enquanto, pois estou utilizando o arduino para um teste em baixa tensão (17V para 5V) em um conversor buck, neste momento estou calculando os coeficientes para o PID, logo após esse passo irei passar para o componente de alta tensão.

Por este motivo vim a procura, pois não conheço muito dos componentes de eletrônica de potência disponíveis no mercado.

Agradeço imensamente a ajuda de todos, irei levar em consideração tudo o que foi dito.