Arduino e Transistor: C/ resistor de base x Sem resistor

Lancps · 11 de setembro de 2018

Em um projeto estou utilizando o transitor BC548B para acionamento de um cooler 12V e o Arduino para o controle da potência no coletor. Entretanto utilizando um resistor na base do transistor o mesmo esquenta MUITO e sem o resistor (ligando a porta PWM do Arduino diretamente na base do transistor) funciona perfeitamente e não há aumento algum de temperatura. O último caso é errado certo?

Os cálculos e informações que possuo:

Cooler trabalha com 12V 400mA;
Olhando o datasheet o transistor tem um ganho de 200 - 450;
Com o resistor e, consequentemente, respeitando o Ic possuo entao: Ic = 100mA logo Ib = 100mA/200 o que resulta em Ib = 500uA para cálculo de resistor: (5 - 0,7)/500uA = 8k6 Ohms;
Sem resistor de base: Sem resistor creio que o resultado é este (tendo em vista ainda que o cooler possuí muito mais potência sem o Rb): Ic = 400mA (total que o cooler puxa), Ib = 40mA (saída do arduino).

Então tendo em vista isso: O correto seria utilizar um Rb? Por que com Rb o transistor esquenta tanto, sendo que está dentro das 'regras'? Sem resistor o circuito funciona normalmente e até melhor, visto que o cooler consegue um giro muito mais rápido, mas sendo assim simplesmente o transistor suporta correntes em seu coletor e em sua base altíssimas, nesse caso a potência dissipada pelo transistor não deveria ser extremamente alta, no caso queimar o mesmo, e no caso anterior (com os resistores) o transistor não dissipar energia?

Vale lembrar que os cálculos que fiz foram mensurados nos testes, e foram satisfatórios. Ib = 550uA e Ic = 95mA.

Renato.88 · 11 de setembro de 2018

O correto é utilizar um transistor mais potente, BC548 é pra 100mA no máxima.

Sem resistor funciona agora, mas vai queimar depois.

Eu utilizaria um transistor darlington ou mesmo um mosfet, já que está utilizando Pwm.

Lancps · 11 de setembro de 2018

@Mestre88 Mas qual o motivo desse aquecimento exagerado mesmo permitindo a passagem de apenas 100mA em seu coletor ?

rjjj · 11 de setembro de 2018

A resposta é simples: seus cálculos estão errados. Cuidado com que o aprende na Internet.

Veja que você dimensiona o resistor de base com um β de 200 para o BC548B. Verifique na folha de dados que para esse β e I_C de 100 mA o V_CE será em torno de 5 V !

A potência dissipada nessas condições será então de 500 mW, ou seja, metade de 1 W. Com um encapsulamento frágil como o TO-92, claro que haverá calor significativo .

Quando você retira o resistor de base, o que limita a corrente de base é a queda de tensão e a resistência intrínseca da junção base-emissor. É incerto o valor da corrente de base que surge (deve ser no limite 20 mA, pela folha de dados), mas seu valor garante uma queda V_CE baixa e, consequentemente, uma potência dissipada baixa.

Espero ter ajudado .

Lancps · 11 de setembro de 2018

@rjjj O fato de haver uma menor dissipação de calor não quer dizer que permitir a passagem de uma corrente alta em seu coletor não irá afetar na vida útil do transistor né?

Equanto ao aquecimento, farei outro teste ainda hoje com um Ib menor, é que 500mW eu realmente esperava, mas não imaginava que seria capaz de chegar a queimar o dedo após um período ligado! Ainda neste assunto, a queda de tensão em Rb não deveria ocasionar uma dissipação no próprio Rb ao invés de ser no transistor? Por que pelo que vi o Vce segura apenas 0,7V. Esse que é o meu maior mistério, na minha cabeça tem apenas 0,7 em Vce e ainda assim há uma sobre carga

aphawk · 12 de setembro de 2018

5 horas atrás, Mestre88 disse:

O correto é utilizar um transistor mais potente, BC548 é pra 100mA no máxima.

Sem resistor funciona agora, mas vai queimar depois.

Eu utilizaria um transistor darlington ou mesmo um mosfet, já que está utilizando Pwm.

Eu também pensava nos 100 mA, mas achei isto aqui :

http://www.philohome.com/sensors/gp2d12/gp2d12-datasheets/bc548.pdf

E agora ????? Ic máximo de 500 mA, e recomendado máximo de 300 mA .....

Mais esta aqui para piorar :

https://www.onsemi.com/pub/Collateral/BC546-D.PDF

Esse ultimo fala de Ic max continuo de 100 mA mas mostra gráficos com 200 mA, e o ganho normalizado caindo muito rápido para correntes acima de 30 mA, chegando a cerca de 1/4 do ganho em baixas correntes.

Pior é que pela tabela quanto maior a corrente de base, maior o Vce Sat ....

Impressionante como mudam os datasheets de vários fabricantes sobre o mesmo produto....

adicionado 12 minutos depois

3 horas atrás, Lancps disse:

Ainda neste assunto, a queda de tensão em Rb não deveria ocasionar uma dissipação no próprio Rb ao invés de ser no transistor? Por que pelo que vi o Vce segura apenas 0,7V. Esse que é o meu maior mistério, na minha cabeça tem apenas 0,7 em Vce e ainda assim há uma sobre carga

Por maior que seja a queda em Rb, a corrente de base é insuficiente para causar algum aquecimento.

Mas o Vce pode ser tão baixo quanto 0,3 Volts quando em saturação.

A dissipação no transistor vai depender do ciclo de PWM também ! Mas eu não usaria uma frequência muito alta.

A potencia dissipada é de 400 mA x 0,3 Volts * o duty cicle, claro que usando os valores corretos de Ib . Pelo que eu entendí do datasheet que postei, se não tiver Rb, a corrente de base muito alta faz o Vce Sat subir para 0,7 Volts, aí estamos falando de dissipação máxima de cerca de 300 mW para 100% do duty. Para esse invólucro, é um bom aquecimento, que vai diminuir a vida útil dele.

Eu trocaria o transistor para um de média potência, ou ainda melhor, um Mosfet tipo Logic.

Agora, na situação de seu primeiro post, pode apostar que o transistor não estava saturado, um Vce de cerca de 3 V faz seu transistor dizer adeus em pouco tempo pelo superaquecimento.

Paulo

Renato.88 · 12 de setembro de 2018

32 minutos atrás, aphawk disse:

Eu também pensava nos 100 mA, mas achei isto aqui :

http://www.philohome.com/sensors/gp2d12/gp2d12-datasheets/bc548.pdf

E agora ????? Ic máximo de 500 mA, e recomendado máximo de 300 mA .....

Pior é que pelo gráfico quanto maior a corrente de coletor a partir de um certo ponto, menor o ganho, e quanto maior a corrente de base, maior o Vce Sat ....

Impressionante como mudam os datasheets de vários fabricantes sobre o mesmo produto....

Nunca testei pra ver, talvez seja com cargas resistivas.

Já queimei BC548 ligando um relé automotivo nele, não me lembro bem mas parece que a corrente desses relés é próxima a 200mA.

Eu fico nos 100mA mesmo.

Quanto ao circuito do amigo @Lancps eu tenho uma dúvida: está ligando o transistor com emissor ou coletor comum?

Porque se for emissor comum sem o resistor a corrente de base fica muito alta, pode até queimar o arduino.

Em coletor comum (o que não é o ideal) pode até deixar sem o resistor.

Lancps · 12 de setembro de 2018

1 hora atrás, aphawk disse:

Impressionante como mudam os datasheets de vários fabricantes sobre o mesmo produto....

Pois é! Também encontrei estes dois datasheets, fiquei com o de 100mA porque era o que mais tinha na internet. Será que fazendo cálculos em cima do que é de 500mA eu encontre bons resultados? Por que o que me deixa com a pulga atrás da orelha é que só com a carga (no caso o cooler) o transistor não aquece e funciona perfeitamente (e tenho certeza absoluta que no coletor está passando uma corrente acima de 200mA).

1 hora atrás, aphawk disse:

Eu trocaria o transistor para um de média potência, ou ainda melhor, um Mosfet tipo Logic.

Agora, na situação de seu primeiro post, pode apostar que o transistor não estava saturado, um Vce de cerca de 3 V faz seu transistor dizer adeus em pouco tempo pelo superaquecimento.

Após o post do @Mestre88 realmente fiquei pensando em utilizar o MOSFET. Só quis utilizar o transistor bipolar para adquirir aprendizado, mas não esta nada fácil hehe.

Para controlar a potência sobre o cooler, variando Ib, como ficaria a ligação usando como exemplo 100mA?

1 hora atrás, Mestre88 disse:

Quanto ao circuito do amigo @Lancps eu tenho uma dúvida: está ligando o transistor com emissor ou coletor comum?

Porque se for emissor comum sem o resistor a corrente de base fica muito alta, pode até queimar o arduino.

Em coletor comum (o que não é o ideal) pode até deixar sem o resistor.

Estou ligando com emissor comum!

Renato.88 · 12 de setembro de 2018

51 minutos atrás, Lancps disse:

Após o post do @Mestre88 realmente fiquei pensando em utilizar o MOSFET. Só quis utilizar o transistor bipolar para adquirir aprendizado, mas não esta nada fácil hehe.

Para controlar a potência sobre o cooler, variando Ib, como ficaria a ligação usando como exemplo 100mA?

Você pode usar o transistor bipolar, mas para que funcione direito ele tem que ser mais potente que a carga.

Por isso eu mencionei o darlington, ele tem alta potência e alto ganho.

Vai acionar seu cooler sem o mínimo esforço.

Eu continuo acreditando que o BC548 é somente para 100mA, ele pode até suportar mais, só que diminui muito o ganho a ponto de ficar inútil deixando a corrente de base tão alta quanto a de coletor. É perda de tempo fazer cálculos pra ligar algo nele que consuma 200mA ou mais.

Ricardo S Ferreira · 12 de setembro de 2018

Estão lembrando de usar um diodo em paralelo com o cooler?

rjjj · 12 de setembro de 2018

@Lancps

Para saturar o transistor BC548B na operação como chave, dimensione um resistor de base apropriado :

Como já dito, porém, não dará para acionar o cooler nos nominais de 12 V e 400 mA em regime contínuo. Procure um transistor alternativo que garanta maior capacidade de corrente.

Espero ter ajudado .