Affonso_Viccari_André_Sartoretto_Lab_6

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LEL - 1001 1 UDESC 
Laboratório 6 - LEL 1001 
BJT como interruptor 
Prof. Marcos Vinicius Bressan 
Nomes: Affonso Dambros Viccari e André Sartoretto 
Turma: A 
Data: 26/07/2020 
Bases Teóricas 
O transistor BJT pode ser utilizado como interruptor, operando em corte e saturação. Sua aplicação 
como interruptor é geralmente empregada quando o circuito a ser controlado necessita de um alto 
valor de corrente que o circuito controlador não pode fornecer diretamente. Um exemplo prático é 
o acionamento de lampadas (Leds), de motores de pequeno porte, entre outros. 
Na Figura 1 é apresentado um circuito prático do BJT operando como chave, controlando a 
luminosidade de um Led . 
 
Figura 1: BJT operando como interruptor. 
Projetando de forma adequada os resistor R1 e RB, e estabelecendo que a corrente de base IB é maior 
que a relação entre a corrente de coletor divido por beta IC/β, garante que o transistor opere na 
região de saturação. Em alguns casos, quando fornecido pelo fabricante do semicondutor, no 
datasheet do componente, é possível dimensionar a IB em relação a corrente 
IC de forma a garantir a menor queda de tensão no componente VCE e, consequentemente, 
reduzindo as perdas no dispositivo. 
Objetivo 
Analisar e compreender o funcionamento do BJT operando como interruptor através das análise dos 
resultados obtidos por simulação numérica e experimental. 
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Método 
Utilizar do gerador de sinais e da fonte de alimentação C.C. para alimentar para polarizar 
corretamente o BJT para que opere na região de corte e saturação. 
Experimento 
Parâmetros do retificadores: 
• Tensão de alimentação C.C. - 15V; 
• Tensão de alimentação C.A. - 10V; 
• Frequência da alimentação C.A. - 20kHz; 
• Resistor de base - Rb - Determinar; 
• Resistor de Coletor - R1 - Determinar; 
• Capacitor eletrolítico - 0,47µF; 
• Led vermelho. 
• BJT BC337-25 (Disponível na biblioteca do LTspice). 
Pré-relatório 
1. Determine os valores dos resistores Rb e R1 para que o transistor opere na região de saturação 
e que o valor médio da corrente no Led não ultrapasse de 6mA. Considere que o sinal aplicado 
Vb é a apresentado na Figura 1 (b), com amplitude de 10V, frequência de 20kHz e um período 
ton de 50 % de Ts. Apresente toda análise teórica realizada no final do relatório na seção de 
Anexos e justifique as escolhas. 
2. Determine o valor médio da corrente no Led se a razão de ton for de 50 % para 25 % de 
Ts. 
3. Determine o valor médio de Ib para ton =50% e ton =25%. 
4. Determine o valor da potência dissipada por Rb e pelo BJT para ton =50% e ton =25%. 
5. Implemente o circuito da Figura 1 no simulador e repita os passos acima. Faça uma tabela e 
compare os valores teóricos e simulados. 
No laboratório 
1. Monte o circuito da Figura 1 e refaça as medições solicitadas no pré-relatório e insiras na 
tabela. Compare os resultados teóricos, simulados e experimentais, e justifique as diferenças 
na conclusão do do relatório. 
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Conclusão 
Pós-relatório: Disserte sobre o experimento destacando os problemas encontrados, dificuldades, 
pontos negativos e positivos da experiência. 
Para a realização do projeto, foi feita uma pesquisa no datasheet do BJT, modelo BC337-25, e o LED 
Vermelho. Fora encontradas algumas informações importantíssimas, como a tensão mínima e 
máxima de operação do LED que permeia entre 1,8𝑉 ≤ 𝑉𝐿𝐸𝐷 ≤ 2,0𝑉 , a corrente media de coletor 
é de 6𝑚𝐴 e quando o período estiver em 50%𝑡𝑜𝑛 e houver corrente no coletor a corrente dobrará 
para 12𝑚𝐴. Analisando o datasheet, para uma corrente de 12𝑚𝐴 o β é igual a 340, então para 
manter na região de saturação, utilizaremos um β cinco vezes menor, ou seja, nosso β se reduz à 𝛽 
= 68. Com isso temos que a corrente da base é igual a : 𝐼𝑏 =
𝐼𝑐
β
 , logo para 𝑇𝑠  ,  𝐼𝑏 = 176μ𝐴 . 
Com essas informações foi possível por meio da análise das malhas “base-emissor” e “coletor-
emissor” foi possível desenvolver os cálculos para encontrar as resistências 𝑅𝑏 = 52,84 𝑘𝛺 e 𝑅1 =
 1090𝛺   . 
Então alterando o período da fonte de tensão 𝑉𝑏 , tal que 𝑇𝑠 = 50𝜇𝑠. Obtemos para os períodos de 
50% de 𝑇𝑠 e 25% 𝑇𝑠, respectivamente: 
 
(Figura 1 – Fonte 𝑉𝑏 com 50% de 𝑇𝑠 ) 
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(Figura 2 – Fonte 𝑉𝑏 com 25% de 𝑇𝑠 ) 
E então obtemos os valores das correntes médias e os valores das potências médias dos 
componentes, como estão exibidos na tabela a seguir: 
 
 𝑇𝑠 𝑓𝑠 
 50 [𝜇s] 20 [kHz] 
 
 
 
 
 
 
Razão 
ton 
𝑡𝑜𝑛 𝐼𝑐𝑚𝑒𝑑 𝐼𝑏𝑚𝑒𝑑 𝑃𝑏 𝑃𝐵𝐽𝑇 
Simulado 
50%Ts 25,00 [𝜇s] 6,42 [mA] -86,68 [𝜇A] 822,44 [𝜇W] 2,06 [mW] 
25%Ts 12,50 [𝜇s] 3,40 [mA] -42,59 [𝜇A] 411,86 [𝜇W] 1,87 [mW] 
Teórico 
50%Ts 25,00 [𝜇s] 6,00 [mA] 88,00 [𝜇A] 818,40 [𝜇W] 390,80 [𝜇W] 
25%Ts 12,50 [𝜇s] 3,00 [mA] 44,00 [𝜇A] 661,60 [𝜇W] 409,20 [𝜇W] 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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Além disso, uma observação importante para o projeto a se fazer é de que a tensão em cima do LED 
ficou dentro do parâmetro estabelecido de 1,8𝑉 ≤ 𝑉𝐿𝐸𝐷 ≤ 2,0𝑉 , que fora feito no início das 
análises do datasheet dos componentes utilizados. 
 
(Figura 3 – Tensão no LED) 
 
(Figura 4 – Circuito final do projeto) 
 
Obs: Junto ao pré-relatório devem ser anexadas as imagens do circuito simulado (imagem legível) e, 
caso necessário, desenvolvimento matemático e gráficos com resultados de simulação pertinentes. 
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Incluir o LED no LTspice 
O Led vermelho não está disponível na biblioteca o LTspice. Para inserir-lo na biblioteca do software 
basta seguir os passos apresentados no link abaixo: 
https://engenheirocaicara.com/inserir-o-spice-model-na-biblioteca-padrao-do-ltspice/ Entretanto, no link, 
o modelo adicionado no LTspice é do diodo 1N4007. Utilizando destes mesmos passos é possível inserir o 
LED vermelho no LTspice. O modelo do LEd vermelho está descrito abaixo. 
LTspice model Led vermelho: 
.MODEL LEDRED D (IS=93.2P RS=42M N=3.73 BV=4 IBV=10U CJO=2.97P VJ=.75 
M=.333 TT=4.32U) 
 
 
 
 
 
https://engenheirocaicara.com/inserir-o-spice-model-na-biblioteca-padrao-do-ltspice/
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Anexos 
Utilize o verso da folha para apresentar os cálculos realizados ou anexe uma nova folha, caso seja 
necessário.