Como não sobrecarregar um zener?

rmlazzari58 · 13 de abril de 2021

Pessoal, usando esse site aqui achei que um zener para 4,3v recebendo 24v~25v na entrada e tendo, como carga, 40mA, precisa aguentar 0,23w. Agora, se a carga for de 50mA, já precisa ser zener de 0,27w. O zener que estou usando é para 1/4w, pequenino e ele vai carregar nas costas um relé, um flip-flop e um transistor. Esse flip-flop, chamado TTP223, usa 20mA, e o relé, mais 20mA, carga total sobre o zener = 40mA.

O problema é o resistor de base do transistor.

Eh que nesse tópico aqui

nosso colega diz que se puser um resistor de base muito menor do que o necessário para saturar o transistor, o consumo do circuito aumenta. No exemplo de cálculo de resistor de base que ele fez, o resistor encontrado foi de 1440ohm, e disse que se pusesse R=300ohm, saturará, sim, mas que o consumo será 5 vezes maior.

Então, fazendo as contas para o circuito que pretendo usar, encontrei Rb = 51k. Como nunca vi resistor de base tão alto, ainda mais num circuito em que as tensão são mínimas (tirando a entrada do zener). O cálculo que estou fazendo é

Icarga (só o relé) = 20mA

hFE do BC548 = 376~390 reais, medidos (mas estou usando 300, para dar uma lambuja)

Assim -> 0,02 / 300 = 0,000067

V na base = 3,43v

Rb = 3,43 / 0,000067 = 51.450ohm -> 51k

O circuito todo é esse aqui:

Será que esses cálculos estão corretos? E se eu diminuir Rb para 47k, só para ter certeza de que vai saturar, afinal estou usando hFE de 300, será que aumenta muito a carga sobre o zener?

.if · 13 de abril de 2021

Googlei zener booster pra ficar coerente com seu título e ... acho que já vi este filme...

Renato.88 · 13 de abril de 2021

Nesses tipos de circuito quem segura a bronca é o resistor.

O zener só está lá pra quando a carga diminuir a corrente a tensão não subir.

A questão é a seguinte:

O resistor em série deve ter um valor que não deixe ultrapassar a potência do zener, no seu exemplo:

Zener de 400mW e 4,3V logo a corrente não deve ultrapassar 93mA.

Pra isso um resistor em série seria o de 240R, a potência dele se calcula somando junto a sua carga.

Eu particularmente prefiro usar um 7805 outro então acoplar o zener a um transistor.

Na última opção, o bom é que podemos subir o valor do resistor série deixando o zener mais folgado:

Resistor de 1K5 com BD139, tip31 e outros transistores vão funcionar bem.

rmlazzari58 · 13 de abril de 2021

Então... mas o que eu gostaria de saber é se Rb naquele circuito poderia ser de 47k. Pelos cálculos, se estão certos, poderia ser até de 51k. Dei um chute nos 47k porque não tô usando hFE que sempre uso (sempre uso 100) e nem Rb que sempre uso, 1k para mais ou menos 5v na base.

Pelo que entendi no tópico que citei, para cálculo do Rb, se diminuir muito essa R, aumenta muito o consumo pelo transistor. E se esse consumo aumentar muito, os resistores do zener e talvez ele mesmo, não aguentem.

Para ter uma ideia, @.if, se a carga sobre o zener for de 50mA, 10mA a mais do que usam o flip-flop e o relé, o zener já tem que ser de 1/2w e o sua R, de 1,31w! Por isso é que botei um monte de resistores ali, para somar potência. (Se bem que esse monte de resistor em paralelo também ajudou a chegar nos recomendados e raros 328ohm).

Assim, se Rb do BC548 for um pouco menor que do precisa, pode saturar, tudo bem, mas já compromete o zener e seu(s) resistores. O cálculo leva a Rb = 51k. Para garantir tô propondo 47k mas menos que isso, talvez já vá estourar zener e seus resistores... Será que 47k ainda não estoura no zener? Será que poderia ser até um pouco menos que isso, sei lá... 33k, já que tô considerando hFE = 300...

Que tal?

Renato.88 · 13 de abril de 2021

Coloca um resistor entre 1k e 4,7K que fica tudo certo.

Aquele resistor não tem nada a ver com o zener.

Se colocar muito alto o relé fica fraco. E se for muito baixo pode estragar o circuitinho ali.

rmlazzari58 · 13 de abril de 2021

3 minutos atrás, Renato.88 disse:

Zener de 400mW e 4,3V logo a corrente não deve ultrapassar 93mA.

Esses aqui comprei como se fossem para 1/4w. Aí o máximo seria 58mW. Mas o consumo que tem está em ampere... watt = volt x ampere é isso? Então vamos lá: 20mA do relé + 20mA do flip-flop = 40mA. 40mA x 4,3v = 172mW, será que tá certo?

Se pudesse meteria logo um 7805. Mas seria a última opção porque ele ficaria bem perto do amplificador, quanto menos calor ali, melhor...

2 minutos atrás, Renato.88 disse:

Coloca um resistor entre 1k e 4,7K que fica tudo certo.

É que nesse tópico aí embaixo diz que se diminuir Rb de 1440ohm para 300ohm já quintuplica o consumo, e o pior, inutilmente porque aí a corrente vira apenas calor.

1 hora atrás, rmlazzari58 disse:

Eh que nesse tópico aqui

É que não sei fazer esse cálculo...

Será que se botar Rb = 4k7 o circuito não vai puxar muito do zener e de seus resistores? Tem ideia de quanto aumenta o consumo diminuindo assim a Rb?

Renato.88 · 13 de abril de 2021

28 minutos atrás, rmlazzari58 disse:

Se pudesse meteria logo um 7805. Mas seria a última opção porque ele ficaria bem perto do amplificador, quanto menos calor ali, melhor..

Então pode...

Tá trocando 6 por meia dúzia, o resistor em série com o zener vai aquecer a mesma coisa ou até pior, já que não vai colocar dissipador nele.

28 minutos atrás, rmlazzari58 disse:

Será que se botar Rb = 4k7 o circuito não vai puxar muito do zener e de seus resistores? Tem ideia de quanto aumenta o consumo diminuindo assim a Rb?

É tudo a mesma coisa. Quem consome corrente ali é o relé.

O importante é que a corrente de base do transistor seja suficiente pra saturar e acionar o relé.

Uma outra solução pra evitar os aquecimentos é usar um relé de 24V. Esse da pra ligar direto na fonte, enquanto que o circuito lá pode ser alimentado com 5V vindos do zener ou do 7805.

Se tiver um relé de 12V já melhora a situação. O resistor em série com ele vai aquecer bem menos ou quase nada.

rmlazzari58 · 13 de abril de 2021

O flip-flop também consome, igual ao relé. Na verdade nem é o flip-flop mas um led que ele tem, que indica se a saída dele é 1 ou 0...

O negócio é que o 7805 vai ter que derrubar a tensão de 24v~25v para apenas 5v... a esperança é que o zener + seus resistores não esquentassem tanto quanto o reguladorzinho. Aquele 7805 que vem nas placa de bluetooth, mesmo derrubando de 12v para 5v esquentam bem. Se bem que ali a corrente chega a 150mA, bem mais que os 40mA do relé + flip-flop.

Mas vou na sua: colocar o 7805, o relé e o flip-flop tudo on e ver quanto esquenta...

Depois trago o que deu. E 'brigadão.

Renato.88 · 13 de abril de 2021

33 minutos atrás, rmlazzari58 disse:

O negócio é que o 7805 vai ter que derrubar a tensão de 24v~25v para apenas 5v... a esperança é que o zener + seus resistores não esquentassem tanto quanto o reguladorzinho.

O que importa é o tamanho do serviço, e não quem vai fazer.

34 minutos atrás, rmlazzari58 disse:

Na verdade nem é o flip-flop mas um led que ele tem

Duvido que esse led consuma 20mA...

37 minutos atrás, rmlazzari58 disse:

Mas vou na sua: colocar o 7805, o relé e o flip-flop tudo on e ver quanto esquenta...

O 7805 sem dissipador não vale, aquece até ligado a toa hein...

rmlazzari58 · 14 de abril de 2021

3 horas atrás, Renato.88 disse:

O 7805 sem dissipador não vale, aquece até ligado a toa hein...

De fato, está esquentando bem com os 40mA. Está lá, antes de deitar vou verificar... Mas desde aquela hora até agora pouco a temperatura parece constante. Dá para encostar o dedo mas não dá para ficar segurando. Está sem dissipador, que nem cabe naquele espaço um "sombrero" (tanto porque refresca quanto porque é grande, rs...)

Amanhã vou tentar o zener. Vou começar com 47k na base, vamos ver se dá para saturar o bczinho. O cálculo ali... será que eu não tem nada errado?

3 horas atrás, Renato.88 disse:

O que importa é o tamanho do serviço, e não quem vai fazer.

Pois é... e dentro do 7805 tem não um mas dois zener, acho que 16 transistores, além dos resistores. Tem proteção contra sobre e subtensão, contra sobreaquecimento... parece um transistor mas é um chip!

4 horas atrás, Renato.88 disse:

Se tiver um relé de 12V já melhora a situação.

Até tem 12v ali, que lá da fonte para o preamp na forma de 12v-0v--12v. Mas acho melhor usar os 25v do amp porque antes do pré não tem filtro nenhum, é praticamente direto do P2 ao + do ampop, e o amp tem, sim, uns caps nas entradas. Se der vou deixar o 0v do preamp sem nada sendo despejado ali...

Agora quanto a

3 horas atrás, Renato.88 disse:

Duvido que esse led consuma 20mA..

só pode ser o led, Xará. Num TTP223 do qual o led for tirado, a fonte variável mostra 0,00A, no estado "saída = 0" ou "saída = 1", tanto faz. No datasheet do chip diz que o consumo dele é entre 1,5uA e 3uA. Mas no que ainda tem o led soldado, a fonte mostra 0,02A quando saída = 1 Quando saída = 0, aí é 0,00A, mesmo. Se bem que essa fonte é feita em casa com voltímetro-amperímetro impreciso, mesmo... A questão é que preciso do led para indicar "ligado".

Meio off topic, esse flip-flop é bem bacana, taí o ds dele. Não tremilica no acionamento, nem no modo touch nem usando como flip-flop com chave de pulso externa. Funciona bem até com aquelas chaves-botão emborrachadas que deram um baile na gente com o 4013, que tinham quase 1k quando premidas, lembra?

Bom... depois trago sobre a R de base, lá... tomara que funcione.

Té já!

TTP223-BA6_C80757.pdf

Renato.88 · 14 de abril de 2021

16 minutos atrás, rmlazzari58 disse:

Amanhã vou tentar o zener. Vou começar com 47k na base, vamos ver se dá para saturar o bczinho. O cálculo ali... será que eu não tem nada errado?

Esquece isso aí de resistor de base no BC.

Ele não se aplica pra consumo do circuito no geral.

Faz o teste aí, com 1k e com 47k caso esse resistor consiga acionar o relé.

rmlazzari58 · 14 de abril de 2021

Bom... não funcionou com Rb = 47k mas funcionou com Rb=4k7. Pensando bem, podia ter medido a tensão no coletor com 47k, né? Medi a corrente e tava dando 60mA, o que significa que o zener + seus resistores tomaram também 20mA. Devia ter medido a tensão no coletor do bc com 47k, só por curiosidade. Mas já foi: o pool de resistores do zener esquenta tanto quanto o LM7805. Na verdade não sei se tanto quanto, mais ou menos: nos dois dá para tocar mas não segurar.

Como a fonte fica numa outra caixa, acho que o melhor é fixar o 7805 por lá, com "sombrero" e tudo, e trazer mais um cabinho de lá para a caixa do amp...

Valeu a aventura, amigos, grato!

aphawk · 14 de abril de 2021

@rmlazzari58 ,

Eu acho que vocês estão se perdendo em coisas mais simples....

https://infusionsystems.com/support/TTP223.pdf

Primeiro, olhem o datasheet do TTP223 : ele consome no máximo 13 uA sem carga na saída ... De onde que saiu essa informação que ele consome 20 mA ?????

Segundo : sem o circuito estar acionado, ele praticamente não consome nenhuma corrente, então toda a corrente que atravessa o resistor de limitação vai direto para o Zener que pode queimar por excesso de dissipação.

Terceiro : o relé ... para isso funcionar do jeito que está, tem de usar um relé de 3,3V ... que normalmente consome mais corrente para acionar do que os relés de 5 Volts, além de custar mais caro.

Quarto : o TTP223 funciona normal com 5V.... porque não usar um Zener de 5,1V e um relé de 5 Volts ? Tudo mais barato ....

Por ultimo, tem de redimensionar o resistor de limitação do Zener levando em conta que a máxima corrente que irá atravessar é a corrente de acionamento do Relé , e para isso precisa saber com certeza qual é ela.... tem de pesquisar o modelo a ser usado.

Paulo

rmlazzari58 · 14 de abril de 2021

Então, Paulão...

35 minutos atrás, aphawk disse:

Primeiro, olhem o datasheet do TTP223 : ele consome no máximo 13 uA sem carga na saída ... De onde que saiu essa informação que ele consome 20 mA ?????

Do ds, oras, rs... https://www.clubedohardware.com.br/applications/core/interface/file/attachment.php?id=328389

18 horas atrás, rmlazzari58 disse:

Na verdade nem é o flip-flop mas um led que ele tem, que indica se a saída dele é 1 ou 0.

13 horas atrás, rmlazzari58 disse:

só pode ser o led, Xará. Num TTP223 do qual o led for tirado, a fonte variável mostra 0,00A, no estado "saída = 0" ou "saída = 1", tanto faz.

35 minutos atrás, aphawk disse:

Segundo : sem o circuito estar acionado, ele praticamente não consome nenhuma corrente, então toda a corrente que atravessa o resistor de limitação vai direto para o Zener que pode queimar por excesso de dissipação.

35 minutos atrás, aphawk disse:

Por ultimo, tem de redimensionar o resistor de limitação do Zener levando em conta que a máxima corrente que irá atravessar é a corrente de acionamento do Relé , e para isso precisa saber com certeza qual é ela.... tem de pesquisar o modelo a ser usado.

20 horas atrás, rmlazzari58 disse:

Pessoal, usando esse site aqui achei que um zener para 4,3v recebendo 24v~25v na entrada e tendo, como carga, 40mA, precisa aguentar 0,23w.

20mA do flip-flop contando com seu led e 20mA do relé. Segundo os cálculo nessa página aí, do link, e nessa outra aqui, o resultado é o mesmo: 346ohm / 1,21w.

35 minutos atrás, aphawk disse:

Terceiro : o relé ... para isso funcionar do jeito que está, tem de usar um relé de 3,3V ... que normalmente consome mais corrente para acionar do que os relés de 5 Volts, além de custar mais caro.

O relé é para 5v mas funciona perfeitamente com 4,3v. A vantagem é que com 4,3v a corrente cai. A propósito, no ds do relé está que ele fecha a partir de 3,7v, vê lá.

Como o TTP223 também funciona normal com 4,3v, dá para aproveitar a vantagem aí em cima.

Relé MD-5 Sun Hold.pdf

Ops! Faltou a página de confirmação do cálculo dos resistores do zener. Mas taquí:

https://www.pakequis.com.br/p/calculadora-para-regulador-com-diodo.html

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P.S.: e tem uma coisa nesse TTP223 que achei muito legal e gostaria de trazer aqui, se não for muito off topic.

Na plaquinha vendida pela China tem dois terminais para acrescentar um capacitor de forma a regular o toque necessário para ativá-lo. Se deixar como ele vem de fábrica, basta aproximar o dedo 1cm, 1,5cm que ele já aciona. No ds diz que esse capacitor pode ser de até 50pF e, de fato, com 50pF ali (47pF para ser exato), ele só aciona sendo tocado fisicamente.

Mas se esse capacitor for de 1000pF (0,1nF), ele não aciona ao toque mas aciona usando botão, chave de pulso momentânea. Esse botão vai no pino 3 do chip ou no terminal para capacitor externo mais perto do chip e, do outro lado, no Vcc dela. Ou seja, isso poupa fazer flip-flop com 555 ou com 4013 com a vantagem que o TTP se calibra sozinho depois de 16s do último uso e tem recurso anti-tremelico (debouncer): percebeu acionamento, ele fecha a entrada até resolver esse acionamento, e só a abre depois dele resolvido.

Talvez um cap maior que 1000pF torne ainda mais adequado para botão metálico, mas com esse cap, usando um botão emborrachado aqui, ficou bom.

Conclusão: tanto um LM7805 ficou melhor do que zener e seus resistores quanto um TTP223 ficou melhor que flip-flop 555, 4013, transistor cruzado, etc. :)

Renato.88 · 14 de abril de 2021

1 hora atrás, rmlazzari58 disse:

O relé é para 5v mas funciona perfeitamente com 4,3v. A vantagem é que com 4,3v a corrente cai. A propósito, no ds do relé está que ele fecha a partir de 3,7v, vê lá

É.

Mas se colocar um resistor baixo com zener de 4V3 pra acionar o relé não resolve nada.

A corrente que seria menor pra alimentar o relé vai toda no zener.

Pra essa teoria funcionar precisa de 2 resistores.

Um com o zener alimentando o flip-flop e outro só para o relé.

No resistor do relé nem precisa de zener, pois é um circuito série do mesmo tipo que se faz com led. Basta apenas calcular pra ficar menos de 5V no relé.

aphawk · 14 de abril de 2021

2 horas atrás, rmlazzari58 disse:

Do ds, oras, rs...

Ah, você está usando um módulo com ele, e não o CI, e ele tem um Led ... sugiro desligar o led kkkk !

Sobre o relé, a corrente dele são 10 mA e não 20 ...

Tem de refazer os cálculos do resistor limitador para esses novos valores ...

Paulo

rmlazzari58 · 14 de abril de 2021

31 minutos atrás, aphawk disse:

Ah, você está usando um módulo com ele, e não o CI

Justamente, rs... o nome do módulo é o mesmo nome do chip.

Busque esse nome em qualquer lugar, Google, Aliexpress, ML, Youtube... onde quiser, prá ver. É o nome que os chinas deram à plaquinha, ué.

Por isso que lá em cima eu falei de, exatamente, tirar o led.

Mas se eu tirá-lo da plaquinha, vou ter que colocá-lo em algum outro lugar precisamente para ter indicação se o amp está ligado ou não, ou seja, a carga vai ser a mesma.

Já o relé, pode ser que o ds diga 10mA mas botando-o para funcionar, a fonte mostra 20mA. E se medir no multímetro, pondo em série com aquele conector COM, também dá 0,02A. Depois trago um vídeo procê ver.

Mas valeu a lição, Paulão, nunca confie no que diz um china, rs...

(Brincadeira, hein?)

1 hora atrás, Renato.88 disse:

No resistor do relé nem precisa de zener, pois é um circuito série do mesmo tipo que se faz com led. Basta apenas calcular pra ficar menos de 5V no relé.

Gratíssimo, caro Xará, essa vai para o caderno. Mesmo.

Se bem que agora já foi: vai ser LM7805 láá longe, na caixa de ferro onde estão o trafo, a ponte, os LM7812 e 7912 e seus respectivos caps de "caixa d'água", e de onde tá saindo um manga 8x22awg para a caixinha do amp.

Valeu!