11 Disp Eletrônico IFBA Transistor Aplicações

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Aplicações dos Transistores 
Professor Lucas Tenório de Souza Silva 
1- INTRODUÇÃO 
1 – INTRODUÇÃO 
 Além da amplificação de sinais, os transistores pode ser 
utilizados em aplicações como: 
 Circuito Transistorizados como Chave Eletrônica; 
 Circuito Transistorizados como Fonte de Corrente; 
 Circuito Transistorizados como Estabilizador de Tensão; 
 Observação: 
 A análise destas aplicações requer o entendimento dos conceitos de 
polarização dos transistores. 
2- TRANSITOR COMO CHAVE 
2- TRANSITOR COMO CHAVE ELETRÔNICA 
 Circuito de Chaveamento com Transistores (Chave 
Eletrônica) é uma das aplicações mais utilizadas do transistor. 
 O transistor funciona como chave (controle on-off) e 
necessita transitar entre as regiões de corte e saturação. 
 O circuito de polarização tipicamente utilizado nesta 
aplicação é a configuração EC polarizado com Duas 
Fontes ( similar a polarização com corrente de base 
constante). 
 
 
 . 
2- TRANSITOR COMO CHAVE 
 Transistor em Corte: opera na região de corte Q1, em que 
o sinal de entrada é menor que a tensão de Vbe de condução. 
Isso faz com que a corrente Ic seja mínima (Ic =Iceo 0A) e a 
tensão Vce seja máxima (Vce  Vcc). 
 Transistor em Saturação: opera na região de saturação 
Q2, em que o sinal de entrada é maior que a tensão de Vbe 
de condução, fazendo com que a corrente Ic seja alta (Icsat) e 
a tensão Vce seja mínima (Vce =0,3V  0V). 
Circuito Inversor 
2- TRANSITOR COMO CHAVE 
 A polarização do circuito é feita considerando que o 
transistor na região de Saturação e se procede analisando 
as malhas de entrada e saída. 
 Exemplo: Deseja-se ligar um led quando a chave estiver na 
posição ON e desligado na posição OFF. 
 Malha de Entrada: 
 
 
 Malha de Saída: 
 
Bsat
BEE
B
I
VV
R


Csat
CARGACEsatCC
c
I
VVV
R


2- TRANSITOR COMO CHAVE 
 Resolução: resolve para situação de saturação 
 Análise da malha de saída: 
 Corrente da carga = corrente máxima no coletor: Icsat: 25mA; 
 Calculo do resistor RB (Valor/Potência): Rc: 288 / 168,75mW; 
 Análise da malha de entrada: 
 Corrente de base: depende da corrente máxima no coletor e o 
betta de saturação. IBsat:1,25mA; 
 Cálculo do resistor RB (Valor/Potência): RB: 6640 / 10,625mW 
 
 
Bsat
BEE
B
I
VV
R


Csat
CARGACEsatCC
c
I
VVV
R


2- TRANSITOR COMO CHAVE 
 Observação 01: Além da situação de operação do transistor 
(saturação e corte), deve-se observar como a carga esta 
conectada ao transistor para saber se a mesma esta ligada ou 
desliga. 
 Carga em série com o coletor do transistor. Neste caso o 
circuito funciona da seguinte maneira: 
 
 
 Carga em paralelo com o coletor do transistor. Neste caso o 
circuito funciona da seguinte maneira: 
 
 
LigadaCARGAVV
R
V
Isaturação CE
C
CC
C :0: max 
DesligadaCARGAVVAICorte CCCEC :0: 
LigadaCARGAVVAICorte CCCEC :0: 
DesligadaCARGAVV
R
V
Isaturação CE
C
CC
C :0: max 
2- TRANSITOR COMO CHAVE 
 Observação: O dimensionamento do circuito, conectado em 
série com a carga, observa os seguintes parâmetros: 
 A corrente máxima (Icmax) do transistor deve suportar a 
corrente da carga (IL=Icsat): 
 
 A tensão de coletor-emissor com base aberta (Vceo) do 
transistor deve suportar a tensão da fonte e ser suficiente para 
alimentar a carga: 
 
 O valor do betta de saturação (sat), se não for informado, deve 
ser calculado pela faixa de betta informado pelo fabricante (ex: 
110 – 800) da seguinte maneira: 
 
 
)min( alNoCARGAFonteCEO VVV 
transistordoMaxalNoCARGACsat III __)min( 
10
mín
Sat

  11
10
110
Sat
2- TRANSITOR COMO CHAVE 
 Quando não for informado o valor do Vcesat, este deve ser igual 
a zero para o dimensionamento do resistor Rc: Csat
CARGACC
c
Csat
CARGACEsatCC
c
I
VV
R
I
VVV
R




2- TRANSITOR COMO CHAVE 
 Exemplo 02: Projete um circuito transistorizado (auxiliar) 
para acionar um motor de 110 V a partir de um 
microcontrolador com saída TTL: 
 O circuito TTL apresenta apenas dois níveis lógicos (0V -5V) 
 O transistor possui VBE=0,7V; Icmax=100mA e faixa do Beta entre 
110 e 800; 
 O relé possui tensão e corrente nominal de Vrelé=5V e 
Irelé(acionamento)=50mA. 
 Objetivo: determine o resistor Rc, IBsat e o resistor Rb. 
 
2- TRANSITOR COMO CHAVE 
 Cálculo de Rc, que limita a corrente do coletor. Observe a malha 
que envolve resistor RC e encontre VRc: 
 
 
 Com a corrente do coletor (Ic) e a faixa do beta (110 e 800) do 
transistor, então encontra-se a corrente de base para saturar. 
 
 Com a corrente de base, encontra-se o RB: 
 
 
12V 
AIIAII CRCreléRC 1,005,0 max 


 140
05,0
512
cR 


Csat
CARGACC
c
I
VV
R
11
10
110
10
min 
Bsat mAA
I
I
Bsat
Csat
Bsat 55,4004545,0
11
05,0
 
Bsat
BEE
b
I
VV
R

 

 05,945
00455,0
7,05
bR
 kRB 1
150CR
3 - FONTE DE CORRENTE 
3- FONTE DE CORRENTE COM BJT 
 Uma fonte de tensão é vista como uma fonte de tensão em 
série com uma resistência R. (Ideal: R igual a zero). 
 Uma fonte de corrente é vista como uma fonte de 
corrente em paralelo com uma resistência R. (ideal: R infinita). 
 Existe uma variedade de circuito que pode ser usada como 
fonte de corrente, ou seja fornece corrente constante, 
independente de sua carga conectada a ela. 
3 - FONTE DE CORRENTE 
 Os circuitos abaixo funcionam como fonte de corrente (IC) 
constante. 
 
 
 
 Observe que a tensão na base é dada pelo divisor de tensão 
(1ª) ou pelo valor do Zener (2º). 
 Em ambos, a corrente de coletor é aproximadamente a 
corrente de emissor, sendo esta ultima calculada da seguinte 
maneira: 
 


 )()º1
21
2
EEB V
RR
R
V
E
RE
E
R
V
I 
 )()º2 EEZB VVV E
Z
E
R
V
I
7,0

E
EEB
E
R
VV
I
)(7,0 

3 - FONTE DE CORRENTE 
 Exemplo: Calcule a corrente constante I dos circuitos 
abaixo: 
 
 
 
)()º1
21
2
EEB V
RR
R
V 


)()º2 EEZB VVV 
mA
k
II E 06,3
8,1
7,02,6


 mA
k
II E 65,4
2
)20(7,010


 Vk
k
VB 10)20(
2,10
1,5

VVB 8,11)18(2,6 
3- FONTE DE TENSÃO ESTABILIZADA 
3- FONTE DE TENSÃO ESTABILIZADA 
 É uma fonte que mantém a mesma tensão de saída, 
independente da corrente solicitada. 
 Abaixo possui dois circuitos estabilizadores de tensão usado 
para: 
 Tensão positiva: NPN 
 Tensão negativa: PNP 
3- FONTE DE TENSÃO ESTABILIZADA 
 Observe que a configuração utilizada é a configuração base 
comum. 
 A tensão entrada VE: pode vir de um retificador com 
filtro capacitivo (com ripple) ou de uma fonte constante. 
 O diodo Zener: garante a estabilidade da tensão na base. 
 O transistor: permite ampliar a faixa de valores de corrente 
de saída; 
 O resistor Rs: polariza e limita a corrente que passa pelo 
zener. 
3- FONTE DE TENSÃO ESTABILIZADA 
 3.1 - ANÁLISE DO CIRCUITO: 
 A análise para ambos os circuitos são similares, então utilizaremos o 
estabilizador positivo como base e este esta alimentando uma 
carga RL. 
 
 
 
 A tensão de saída pode ser analisada por duas malhas: 
 Malha Externa: 
 Malha de Saída: 
CEES VVV  BEZS VVV 
3- FONTE DE TENSÃO ESTABILIZADA 
 Para ser estabilizador (manter a tensão de saída), o circuito deve 
compensar tanto variaçõesde VE como as variações de 
corrente de saída Is (IE) por conta de RL. 
 Pela malha de saída, observa-se que Vs será estável, já que Vz será 
constante e Vbe (0,7V) é praticamente não muda. Como Vs não 
varia, qualquer variação na carga é compensada pela corrente 
Is. 
 Analisando a malha de externa, observa-se que se VE 
aumentar, Vcb também aumenta, mas como Vbe e Vz não 
modificam, Vce aumenta e compensa o acréscimo de VE 
deixando VS constante. 
 
 Como Vcb= VRS, então variações de VE provocam variações 
na corrente Irs, que são absorvidas pelo diodo zener (Iz) sem 
provocar variação em Vs. 
 
CEES VVV 
BEZS VVV   SSL IconstVeRse :
BECBCE VVV 
3- FONTE DE TENSÃO ESTABILIZADA 
 3.2 – Limitações da tensão de Entrada VE 
 Apesar das variações de VE e Is serem compensadas por Vce e Iz, 
existem limites máximos e mínimos para estes parâmetros para que 
possa estabilizar Vs e também protegem o transistor e o zener. 
 ZENER: 
 O diodo zener limita tensão mínima de entrada (VEmin) 
para garantir a mínima corrente Izmin do zener: 
 
 O diodo zener limita tensão máxima de entrada (VEmax) 
para limitar a corrente máxima Izmax pelo zener. 
ZSZBE VRIIV  ).( minmin
ZSZBE VRIIV  ).( maxmax
3- FONTE DE TENSÃO ESTABILIZADA 
 TRANSISTOR: 
 O transistor limita tensão mínima de entrada (VEmin) para 
sua condição de saturação (Vcemin=Vcesat): 
 
 O transistor limita tensão máxima de entrada (VEmax) para 
sua tensão de máxima de Vce (Vcemax = Vceo): 
 
 CONCLUSÃO: 
 Das tensões de entrada mínimas (VEmin) escolhe-se a maior; 
 Das tensões de entrada máximas (VEmax) escolhe-se a menor; 
CEsatSE VVV min
maxmax CESE VVV 
3- FONTE DE TENSÃO ESTABILIZADA 
 3.2 – Limitações da corrente de saída IS: 
 A corrente mínima de saída Is é zero (circuito aberto, sem 
carga), então: IB=0 e Iz=Irs. Assim deve-se limitar o valor de RS 
da seguinte maneira: 
 
 
 A corrente máxima Ismax (carga muito baixa) é limitada pela 
corrente máxima do coletor (Icmax), que depende da potência do 
transistor (Pcmax), então: 
max
max
min
Z
ZE
S
I
VV
R


min
min
max
Z
ZE
S
I
VV
R


maxmax CS II  maxmaxmax ).( SSEC IVVP 
3- FONTE DE TENSÃO ESTABILIZADA 
 Exemplo 01: A saída de um circuito retificador com 
filtragem possui valor médio de 20 V, com variação de 2V. 
Projete circuito que estabilize a tensão de saída em 12V, cuja a 
corrente de saída seja de 0 a 500mA. 
 Limites: 
 Vemax=22V; 
 Vemín=18V; 
 Vs=12V; 
 Ismax=500mA 
 Transistor: deve suportar: 
 
SECEsat VVV  min SECE VVV  maxmax VVCEsat 61218  VVCE 101222max  maxmaxmax
).( SSEC IVVP  WPC 55,0).1222(max 
3- FONTE DE TENSÃO ESTABILIZADA 
 Zener (6W): 
 
 
 Adotou-se um valor de potência do zener para dimensionar Rs: 
 
 
 
 Escolhido Rs (68 ) dentro da faixa, deve-se calcula a potência dele 
e confirmar a corrente máxima e a potência do zener 
 BEZS VVV VVZ 7,127,012 
mA
V
P
I
Z
Z
Z 44,472max  
Z
Z
Z
V
P
I max 
10
max
min
Z
Z
I
I
mAIZ 2,47min 



max
max
min
Z
ZE
S
I
VV
R 


min
min
max
Z
ZE
S
I
VV
R 

 18,112
24,47
7,1218
max
mA
RS


 69,19
44,472
7,1222
min
mA
RS W
R
VV
P
S
ZE
RS 27,1
68
)3,9()( 22max 

 mA
R
VV
II
S
ZE
RSZ 76,136
68
3,9max
maxmax 


WIVP ZZZ 74,1max 
3- FONTE DE TENSÃO ESTABILIZADA 
 Carga máxima conectada na saída: 
 
 
 Como comercialmente não existem todos os valores 
dimensionados, uma vez definido um valor próximo, deve-se 
refazer os cálculos para certificar os valores de tensão e 
corrente, e de preferência considerar: 
 Faixa de tolerância dos componentes 
 Para potência, pode especificar o dobro da calculada 
WIVP SSS 65,012 
 24
5,0
12
min
S
S
L
I
V
R
4 – REGULAÇÃO DE TENSÃO COM CI 
 4 – REGULAÇÃO DE TENSÃO COM CI 
 Como foi dito anteriomente, o regulador de tensão é útil 
para manter a tensão de saída constante, mesmo havendo 
variação de tensão entrada ou corrente na saída. 
 
 
 
 O circuito de regulação de tensão pode ser feito com 
componentes discretos, como por exemplo o zener, o 
transistor e o diodo. 
 Já o Circuito Integrado de Regulação de Tensão é um único 
componente que é mais preciso na regulação, compacto e de 
baixo custo. 
 
4 – REGULAÇÃO DE TENSÃO COM CI 
 Existem vários tipos de CI’s reguladores, mas os mais 
conhecidos são os CI’s das série 78XX e 79XX. 
 
 
 
 
 Seus principais parâmetros são: 
 
4 – REGULAÇÃO DE TENSÃO COM CI 
 Outras características e considerações que devem ser 
observadas são: 
 Tensão mínima de entrada: deverá ser pelo menos três volts 
(3V) a mais que a tensão de saída. 
 Máxima potência dissipada: utilizada para saber se há 
necessidade de dissipadores. Geralmente, acima de 1W de potência 
dissipada é aconselhado colocar um dissipador. A potência dissipada 
é calculada utilizando a seguinte fórmula: 
 
 Circuito Típico com CI regulador 7805: 
 
acSEDissipada IVVP arg)( 
4 – REGULAÇÃO DE TENSÃO COM CI 
 Aplicação em uma fonte de corrente contínua (500mA) com: 
um transformador(8,47:1), circuito retificador (Tipo Ponte), 
circuito de filtragem capacitivo(2200uF), e saída com tensão 
positiva +12V e negativa -12V: