Passo 1 de 9
Organizar a chave NPN e sua referência
Organize uma chave NPN de lado baixo, com referência comum e comando manual definido.
Trilha de aprendizado · Nível 6 · Tutorial 4
Ao concluir, o aluno será capaz de dimensionar uma chave NPN para uma pequena carga resistiva e conferir seu funcionamento em uma montagem própria, com alimentação isolada, corrente limitada e até 12 Vcc.
Organizar a chave NPN e sua referência
Organize uma chave NPN de lado baixo, com referência comum e comando manual definido. 2 min
Definir a corrente e o resultado esperado
Estime a corrente, a tensão e a potência da carga resistiva antes de definir a excitação de base. 2 min
Escolher a corrente de base pela saturação
Use condições de saturação garantidas para definir uma corrente de base conservadora e distinguir uma meta de queda de tensão de um limite efetivamente publicado. 2 min
Dimensionar o resistor e conferir o comando
Selecione o resistor de base a partir da corrente requerida, dos extremos de tensão e V_BE, da tolerância e da capacidade real do comando. 3 min
Conferir perdas e limites antes da montagem
Verifique tensão bloqueada, queda na chave, perdas individuais e margem térmica antes de energizar o estágio. 2 min
Entender o custo da saturação excessiva
Veja por que uma base excessivamente excitada pode atrasar o desligamento e por que medições estáticas não comprovam velocidade de chaveamento. 1 min
Montar e medir os dois estados
Monte com segurança o caso resistivo de 5 V e registre tensões e correntes sem inserir o multímetro em série. 4 min
Interpretar as medições e localizar divergências
2 min
Concluir um projeto e justificar sua aprovação
Aplique o fluxo completo a um caso de 12 V, confronte medições fornecidas e emita uma decisão técnica de aprovação. 3 min
Passo 1 de 9
Organize uma chave NPN de lado baixo, com referência comum e comando manual definido.
Nesta chave NPN de lado baixo, a carga resistiva fica entre o +5 V e o coletor. O emissor vai à referência comum (0 V). Assim, o transistor controla o caminho de retorno da corrente da carga.
Caso de referência: fonte isolada de 5 Vcc, carga resistiva e comando manual. Não há microcontrolador neste circuito.
A corrente da carga e a corrente de base têm percursos diferentes, mas usam a mesma referência de 0 V.
Há dois percursos de corrente quando a chave está ligada:
O resistor de base é obrigatório para limitar a corrente de comando. O valor dele será dimensionado nos próximos passos.
A referência do comando deve estar conectada ao mesmo 0 V do emissor. Sem essa referência comum, a tensão entre base e emissor não fica definida.
Atenção
Use somente alimentação isolada, em corrente contínua e limitada, de até 12 V. Neste tutorial, a carga é exclusivamente resistiva.
Não conecte o circuito à rede elétrica e não troque a carga por motor, relé, solenóide ou outra carga indutiva: esses casos exigem proteção e análise adicionais.
O comando manual deve escolher um de dois níveis definidos na entrada do resistor de base:
Não deixe o fio de comando desconectado para representar o estado desligado. Uma base desconectada pode captar interferências e não garante um estado confiável.
Qual esquema representa corretamente a chave NPN de lado baixo do caso de referência?
Selecione o esquema correto.
Passo 2 de 9
Estime a corrente, a tensão e a potência da carga resistiva antes de definir a excitação de base.
Quando a chave NPN está ligada, a corrente da carga é definida pelo caminho em série formado pela fonte, pela carga resistiva e pela queda entre coletor e emissor. Para este caso:
I_C = (V_alimentação − V_CE) / R_carga
Não use β para calcular diretamente essa corrente. O ganho varia e, na chave ligada, o objetivo é obter uma queda V_CE baixa; a excitação de base que torna isso possível será dimensionada no próximo passo.
Use por enquanto uma estimativa de V_CE fornecida para prever o comportamento da carga. Depois, ela deverá ser confirmada com uma condição de excitação compatível e, na montagem, por medição.
A tensão da fonte se divide entre a carga e a chave: V_carga = V_alimentação − V_CE.
Exemplo
Caso de referência para os cálculos
Com a estimativa inicial:
I_C = (5,0 V − 0,20 V) / 100 Ω = 48 mA
A carga recebe 4,8 V. Sua potência ligada é:
P_carga = V_carga² / R = 4,8² / 100 = 0,230 W
No desligamento, I_C é aproximadamente zero. Assim, V_carga e P_carga são aproximadamente zero, enquanto quase toda a tensão da fonte aparece entre coletor e emissor.
Dica
A queda de 0,20 V é apenas uma hipótese inicial, não uma garantia do transistor em qualquer condição. Se V_CE subir, a carga receberá menos tensão, a corrente cairá e a potência no resistor também mudará. A adequação dessa estimativa dependerá da excitação de base, tratada a seguir.
Para conferir o pior caso de corrente alta, use a maior alimentação, a menor resistência da carga e V_CE igual a zero. Essa última hipótese maximiza a corrente e é conservadora para a carga e para o transistor.
Com fonte de 5,0 V ±5% e resistor de 100 Ω ±5%:
I_C,máx = 5,25 / 95 = 55,3 mA
Nesse limite, a potência máxima do resistor é:
P_carga,máx = 5,25² / 95 = 0,290 W
Portanto, um resistor de 0,25 W não atende a esse pior caso, mesmo que no valor nominal a potência calculada seja 0,230 W. Para este caso, escolha ao menos 0,5 W ou revise as condições de alimentação e carga.
Comparação entre os estados e o limite de projeto.
| Condição | I_C | V na carga | P na carga |
|---|---|---|---|
| Desligado | ≈ 0 mA | ≈ 0 V | ≈ 0 W |
| Ligado nominal | 48 mA | 4,8 V | 0,230 W |
| Limite conservador | 55,3 mA | 5,25 V | 0,290 W |
Com V_alimentação = 5,0 V, R_carga = 100 Ω e V_CE = 0,20 V, complete a corrente estimada da carga: I_C = ____ mA.
I_C = ____ mA
Para limitar a corrente máxima, qual conjunto de condições deve ser usado?
Escreva pelo menos 25 caracteres (0/25).
Passo 3 de 9
Use condições de saturação garantidas para definir uma corrente de base conservadora e distinguir uma meta de queda de tensão de um limite efetivamente publicado.
Uma especificação de V_CE(sat) só vale junto com as condições que a acompanham: corrente de coletor, corrente de base e temperatura.
Para manter o caso de referência identificável, use o BC547B da Nexperia, na folha de dados da família BC546/BC547/BC548. A tabela de características, a T_amb = 25 °C, informa duas condições garantidas de saturação. Elas não são promessas para qualquer BC547B de outro fabricante.
Portanto, para uma montagem real, confirme fabricante, sufixo, encapsulamento e folha de dados do transistor disponível. O nome “BC547B” sozinho não transfere automaticamente os mesmos limites entre fabricantes.
Condições garantidas publicadas para o BC547B da Nexperia, usadas apenas como referência deste exemplo.
| V_CE(sat) máximo | I_C no teste | I_B no teste | Temperatura |
|---|---|---|---|
| 250 mV | 10 mA | 0,5 mA | 25 °C |
| 600 mV | 100 mA | 5 mA | 25 °C |
Não separe V_CE(sat) das correntes e da temperatura que aparecem na mesma linha da folha de dados.
Na segunda condição publicada, a razão entre as correntes é:
I_C / I_B = 100 mA / 5 mA = 20
Isso descreve a condição para a qual o fabricante garante V_CE(sat) de até 0,60 V, a 25 °C. Não garante, por si só, uma queda de 0,20 V.
No step anterior, a carga do caso pode chegar a I_C,máx = 55,3 mA. Para preservar exatamente a condição de teste de razão 20, seriam necessários:
I_B = 55,3 mA / 20 = 2,77 mA
Porém, o projeto pode escolher uma razão forçada menor, isto é, mais corrente de base por corrente de coletor, quando precisa de margem adicional de excitação. Para manter o critério conservador usado neste caso didático, será adotada a razão forçada 10. Ela exige:
I_B,req = 55,3 mA / 10 = 5,53 mA
Exemplo
A razão forçada de 10 usa o dobro da corrente de base da condição publicada de razão 20, para uma corrente de coletor comparável. Assim, ela é uma escolha conservadora de excitação para o cálculo de I_B.
Mas há um limite importante: a folha de dados citada não garante V_CE(sat) = 0,20 V para 55,3 mA e 5,53 mA. Mais corrente de base pode reduzir a queda, mas o valor exato exige uma condição garantida compatível ou validação por medição.
No próximo step, use 5,53 mA como corrente mínima de base a ser fornecida. Trate a meta de V_CE de 0,20 V como uma meta a verificar, e não como limite já garantido por esta linha da folha de dados.
A razão forçada I_C/I_B não é o h_FE ou β da região ativa.
Um h_FE mínimo, por exemplo 50, poderia levar à conta 55,3 mA / 50 = 1,11 mA. Essa conta não demonstra saturação nem uma queda V_CE baixa: h_FE é medido em condições de região ativa, com V_CE, corrente e temperatura próprios.
Aqui, a decisão é outra: escolhe-se uma corrente de base com base em condições de saturação e na margem desejada. A razão 10 é mais exigente que a razão 20 da condição publicada; por isso, o cálculo pede I_B ≥ 5,53 mA.
Não transforme “10” em regra universal. Outro transistor, outra corrente, outra temperatura ou outra meta de queda exigem consultar dados compatíveis.
Dica
Uma condição de saturação publicada é evidência localizada: ela sustenta a queda máxima somente no ponto ou na faixa que o fabricante especificou.
Neste caso, o dado do BC547B da Nexperia sustenta até 0,60 V em 100 mA com 5 mA de base, a 25 °C. A razão forçada 10 dá margem de base para o projeto de 55,3 mA, mas não autoriza declarar antecipadamente que a queda será 0,20 V em qualquer situação.
Ao conferir o projeto e a montagem, compare V_CE medido com a meta e registre qualquer divergência. Se for necessária uma garantia formal de queda menor, escolha um componente cuja folha de dados a especifique em condições compatíveis.
Para o BC547B da Nexperia, há um limite de V_CE(sat) de 0,60 V a I_C = 100 mA, I_B = 5 mA e 25 °C. A carga do caso pode exigir 55,3 mA. Qual conclusão é tecnicamente mais correta?
Passo 4 de 9
Selecione o resistor de base a partir da corrente requerida, dos extremos de tensão e V_BE, da tolerância e da capacidade real do comando.
No passo anterior, a corrente de base requerida para o pior caso da carga foi I_B,req = 5,53 mA. Para escolher o resistor de base, use a tensão que resta entre o comando e a junção base-emissor:
R_B = (V_comando − V_BE) / I_B
A verificação importante é a de corrente mínima de base. Ela ocorre com:
Neste caso de referência, considere que o ponto de comando pode ficar entre 4,75 V e 5,25 V enquanto alimenta a base. Adote V_BE entre 0,70 V e 0,90 V e resistor de base com tolerância de ±5%.
A diferença entre a tensão de comando e V_BE estabelece a corrente que atravessa R_B.
Exemplo
Com a menor tensão de comando e o maior V_BE, a resistência real máxima permitida é:
R_B,máx = (4,75 V − 0,90 V) / 5,53 mA = 696 Ω
Como o resistor pode aumentar 5%, o valor nominal deve obedecer a:
R_B,nominal ≤ 696 Ω / 1,05 = 663 Ω
Entre valores comerciais usuais, 620 Ω ±5% é o maior valor que atende. Seu valor real máximo é 651 Ω, portanto ainda fornece corrente de base suficiente no pior caso.
Depois da escolha, confira também a corrente máxima, exigida da fonte de comando:
I_B,máx = (5,25 − 0,70) / 589 Ω = 7,72 mA
Para este caso, o comando é especificado para fornecer até 10 mA. Logo, 7,72 mA permanece dentro da capacidade. A potência máxima aproximada no resistor é 35 mW; um resistor de 1/8 W ou maior atende com margem.
Verificação do resistor comercial de 620 Ω ±5%.
| Grandeza | Condição | Resultado |
|---|---|---|
| R_B máximo | 620 Ω + 5% | 651 Ω |
| I_B mínimo | 4,75 V; V_BE = 0,90 V | 5,91 mA |
| R_B mínimo | 620 Ω − 5% | 589 Ω |
| I_B máximo | 5,25 V; V_BE = 0,70 V | 7,72 mA |
| P_RB máximo | 4,55 V sobre 589 Ω | 35 mW |
Há duas maneiras alternativas de descrever a limitação do comando — use uma delas, conforme o dado disponível.
1. Tensão garantida sob carga: se o fabricante garante, por exemplo, 4,75 V no ponto de comando enquanto ele fornece a corrente necessária, use diretamente 4,75 V no cálculo. Não desconte outra queda de saída.
2. Modelo de Thévenin: se são fornecidos uma tensão em vazio V_Th e uma resistência de saída R_saída, ambas limitam a base:
I_B = (V_Th − V_BE) / (R_saída + R_B)
Nesse modelo, R_saída e R_B estão em série. A queda causada por R_saída já aparece na fórmula.
Exemplo
Suponha, em vez da tensão garantida sob carga, que o comando seja especificado por V_Th mínimo = 5,0 V e R_saída máximo = 470 Ω. Mantendo V_BE máximo de 0,90 V e I_B requerida de 5,53 mA:
R_B,máx = (5,0 − 0,90) / 5,53 mA − 470 Ω
R_B,máx ≈ 271 Ω
Esse resultado é diferente porque a resistência de saída consome parte da tensão disponível. Um resistor de 620 Ω não garantiria a corrente requerida nesse outro comando. Não combine este cálculo com uma especificação de 4,75 V já garantida sob carga: seriam duas descrições da mesma limitação.
Atenção
Se a fonte de comando só puder fornecer menos que 5,53 mA de forma garantida, ela não atende a este projeto. Diminuir R_B não cria capacidade de corrente: apenas tenta exigir mais da fonte, podendo derrubar sua tensão ou ultrapassar seu limite.
Nesse caso, interrompa o dimensionamento e revise o comando ou o projeto. Não suponha que o NPN compensará uma corrente de base insuficiente.
No caso de referência, qual é o maior valor comercial de R_B que simultaneamente garante I_B mínima de 5,53 mA e mantém a corrente máxima abaixo do limite garantido de 10 mA do comando?
Qual resistor deve ser selecionado?
Passo 5 de 9
Verifique tensão bloqueada, queda na chave, perdas individuais e margem térmica antes de energizar o estágio.
Antes de energizar, revise o projeto nos dois estados.
O valor de 0,20 V usado antes foi uma estimativa inicial, não um limite garantido para 55,3 mA. O critério do projeto continua sendo V_CE de até 0,30 V, mas ele ainda precisa ser confirmado na montagem.
Desligado: confira a tensão bloqueada. Ligado: confira simultaneamente queda, corrente e dissipação.
Exemplo
Retome os extremos já calculados para o caso de referência:
A folha de dados da Nexperia informa V_CE(sat) ≤ 0,60 V no ponto de teste I_C = 100 mA e I_B = 5 mA, a 25 °C. Esse ponto não garante uma queda de 0,20 V nem de 0,30 V para esta carga de 55,3 mA. Portanto, use 0,20 V apenas como previsão nominal; use V_CE ≤ 0,30 V como critério a verificar depois da montagem.
Cada potência deve ser atribuída ao componente que a dissipa. Para o BJT, a coluna usa o critério condicional de aceitação V_CE ≤ 0,30 V: ela mostra a temperatura estimada somente se a montagem cumprir esse critério. Não é uma garantia prévia de saturação.
| Componente | Condição de cálculo | Potência estimada | Situação |
|---|---|---|---|
| Carga 100 Ω | 5,25 V e 95 Ω | 0,290 W | 0,25 W não atende |
| BJT NPN | 0,30 V × 55,3 mA + 0,90 V × 7,72 mA | 23,5 mW | Condicional a V_CE ≤ 0,30 V |
| R_B 620 Ω | Extremo de corrente já calculado | 35 mW | 1/8 W atende |
A estimativa estática da dissipação do transistor inclui o caminho coletor-emissor e, quando a corrente de base não é desprezível, a junção base-emissor:
P_BJT ≈ V_CE × I_C + V_BE × I_B
Se a futura medição confirmar o critério V_CE ≤ 0,30 V, então, usando os extremos conservadores de corrente:
P_BJT ≤ 0,30 V × 55,3 mA + 0,90 V × 7,72 mA ≈ 23,5 mW
Essa é uma margem térmica condicional, não uma aprovação antecipada da queda V_CE. Não atribua ao BJT os 0,290 W da carga nem os 35 mW de R_B: cada valor aquece um componente diferente.
Para o BC547B da Nexperia no encapsulamento SOT54 (TO-92), use neste caso os dados publicados de T_J máxima = 150 °C e R_θJA = 500 °C/W em ar livre. Considere ambiente de projeto de 35 °C.
Caso a montagem cumpra V_CE ≤ 0,30 V:
T_J ≈ 35 °C + 0,0235 W × 500 °C/W = 46,8 °C
A estimativa fica abaixo de 150 °C. Ela vale somente para o componente, encapsulamento e condição térmica compatíveis. Outro fabricante, encapsulamento, montagem, ventilação ou ambiente exige dados correspondentes e nova estimativa. Ela também não substitui a medição de V_CE que sustenta essa condição.
Dica
Antes de energizar, aprove apenas os pontos já sustentados e marque os que exigem validação:
Se um item falhar, revise o circuito com a fonte desligada. Não trate uma estimativa ou uma condição de folha de dados em outro ponto de operação como uma medição do seu circuito.
Avalie este resumo antes da montagem:
Qual parecer é tecnicamente adequado?
Qual decisão reúne corretamente os limites já verificados e a pendência de validação?
Passo 6 de 9
Veja por que uma base excessivamente excitada pode atrasar o desligamento e por que medições estáticas não comprovam velocidade de chaveamento.
Quando o NPN entra em saturação, suas junções internas ficam em uma condição que acumula carga. Ao retirar o comando da base, essa carga precisa diminuir antes de o transistor bloquear completamente.
Por isso, a corrente de coletor pode continuar por um curto intervalo mesmo depois que o comando foi levado ao nível de desligamento. Esse intervalo é chamado, qualitativamente, de tempo de armazenamento.
Em uma chave que muda poucas vezes, esse efeito pode não importar. Em chaveamentos repetitivos, porém, ele pode atrasar o desligamento e alterar o comportamento esperado da carga.
A condução pode persistir depois que o comando é retirado: esse atraso está associado à carga armazenada na saturação.
Compare duas excitações para a mesma carga resistiva:
Portanto, reduzir R_B sem critério não é uma melhoria automática. A corrente da carga continua sendo definida principalmente pela alimentação, pelo resistor de carga e por V_CE. Depois de uma excitação suficiente, o ganho adicional na carga pode ser pequeno.
Uma base muito mais excitada não garante benefício proporcional na carga; ela também exige mais do comando e pode atrasar o desligamento.
Dica
O objetivo não é usar a maior corrente de base possível. É fornecer a corrente necessária para a condição de saturação escolhida e, então, verificar se o comando suporta essa demanda.
Uma redução adicional de V_CE pode ocorrer com mais excitação, mas não é necessariamente relevante para a carga nem compensa automaticamente o maior consumo do comando e um desligamento potencialmente mais lento.
Atenção
Uma leitura de multímetro com a chave ligada pode confirmar V_BE, V_CE e correntes contínuas coerentes com o projeto. Ela não mostra quanto tempo a corrente de coletor demora para cair após remover o comando.
Assim, uma chave aprovada em teste estático não está automaticamente aprovada para uma frequência de chaveamento. Avaliar rapidez exige observar o comportamento no tempo com instrumento e condições adequados; isso é diferente da verificação estática da montagem.
Associe cada evidência à conclusão mais adequada.
Toque em um item e depois no par correspondente.
Em uma ou duas frases, explique por que uma medição estática de V_CE baixo não prova que a chave pode operar rapidamente em uma frequência de comutação escolhida.
Escreva pelo menos 80 caracteres (0/80).
Passo 7 de 9
Monte com segurança o caso resistivo de 5 V e registre tensões e correntes sem inserir o multímetro em série.
Use somente uma fonte CC isolada de 5 V, com limite de corrente, uma protoboard, fios e multímetro. O caso de referência usa:
Com a face plana do BC547B,215 da Nexperia voltada para você e os terminais para baixo, a pinagem é C–B–E, da esquerda para a direita. Monte a chave de lado baixo:
Os dados usados neste caso pertencem a esse componente de referência: V_CE(sat) máximo de 0,60 V na condição I_C = 100 mA, I_B = 5 mA e T_amb = 25 °C; V_CEO = 45 V; T_J máxima = 150 °C e R_θJA = 500 °C/W em ar livre. A meta de projeto V_CE ≤ 0,30 V não é uma garantia da folha de dados: ela será conferida na medição.
A referência da fonte, o emissor e o lado de desligamento do comando são o mesmo ponto elétrico.
Valores para orientar a verificação estática. As leituras reais dependem da fonte, das tolerâncias e do exemplar do transistor.
| Item | Valor ou condição | Previsão aproximada |
|---|---|---|
| Alimentação | Fonte isolada | 5,0 Vcc nominal |
| Carga | 100 Ω, 0,5 W | I_C perto de 48 mA |
| Base | 620 Ω, pelo menos 1/8 W | I_B de 5,91 a 7,72 mA nos extremos |
| Requisito de base | Projeto anterior | I_B mínima exigida: 5,53 mA |
| Chave ligada | Meta de projeto | V_CE até 0,30 V; confirmar |
| Chave desligada | Base em 0 V | Corrente de carga desprezível |
Se usar qualquer transistor diferente do BC547B,215 da Nexperia — inclusive outro BC547B de fabricante distinto — não presuma a mesma pinagem, condições de saturação ou dados térmicos. Confira fabricante, código completo, encapsulamento e folha de dados do componente real. Depois, reveja o dimensionamento antes de energizar.
Com a fonte desligada, inspecione a montagem: confirme a pinagem, a carga ligada ao +5 V, o emissor na referência e a ausência de um caminho direto entre +5 V e 0 V.
Ajuste o limite de corrente para cerca de 70 mA. No estado ligado, espere aproximadamente 48 mA na carga e 6 a 7 mA no ramo de base, ou cerca de 55 mA no total. O limite de 70 mA deixa margem para a operação prevista; ele não substitui os limites dos componentes.
Não mova o fio de comando com a fonte energizada. Para trocar de estado, desligue a fonte, conecte a entrada de R_B a 0 V ou a +5 V e só então religue.
Meça tensões em paralelo. Obtenha as correntes pelas quedas nos resistores; não é necessário inserir o multímetro em série.
| Grandeza | Pontas do multímetro | Cálculo ou leitura |
|---|---|---|
| V_ALIM | +5 V e 0 V | Tensão real da fonte |
| V_BE | Base e emissor | Leitura direta |
| V_CE | Coletor e emissor | Leitura direta |
| V_Rcarga | Nas duas pontas de 100 Ω | I_C = V_Rcarga / 100 Ω |
| V_RB | Nas duas pontas de 620 Ω | I_B = V_RB / 620 Ω |
Atenção
Interrompa o teste se houver aquecimento inesperado, tensão da fonte muito diferente de 5 V ou atuação persistente do limite de corrente. Desligue a fonte antes de tocar no circuito ou mudar qualquer ligação.
Este procedimento vale somente para a carga resistiva indicada, em baixa tensão isolada. Não substitua a carga por motor, relé ou outro elemento indutivo.
Atenção
Coloque as ações na ordem segura e útil para testar a chave. Considere que a fonte começa desligada.
Organize o procedimento de verificação.
Faça a montagem somente se tiver os componentes e a fonte isolada descritos. Após testar os dois estados, registre suas leituras e compare-as com as previsões. Não conclua o funcionamento a partir de apenas uma tensão isolada.
Informe V_ALIM; no estado desligado, V_BE e V_CE; no estado ligado, V_BE, V_CE, V_Rcarga e V_RB. Calcule I_C e I_B pelas quedas nos resistores. Se interrompeu o teste, registre o motivo sem tentar corrigir com a fonte energizada.
Escreva pelo menos 80 caracteres (0/80).
Passo 8 de 9
Depois de medir, classifique o estágio pelo conjunto de evidências — não por uma única tensão. No circuito NPN de lado baixo estudado, com a chave desligada, espera-se V_BE próximo de 0 V, corrente da carga desprezível e V_CE próximo da alimentação.
Com a chave ligada e corretamente excitada, espera-se V_BE direto, V_CE baixo para as condições de projeto e corrente de carga próxima da prevista. Compare esses valores com os limites e as condições de teste da folha de dados; “baixo” não significa um número universal.
As três tensões e correntes, avaliadas juntas, revelam mais do que V_BE ou V_CE isoladamente.
Use as medições como indícios. Os valores exatos dependem da alimentação real, dos resistores, do transistor e das condições usadas no projeto.
| Situação | V_BE | V_CE | Correntes e interpretação |
|---|---|---|---|
| Desligada | Próximo de 0 V | Próximo de V_alimentação | I_B e I_C desprezíveis |
| Saturada coerente | Direto | Baixo para o projeto | I_B suficiente; I_C próxima da previsão |
| Excitação possivelmente fraca | Direto | Acima do esperado | I_B baixa e I_C reduzida |
| Outra divergência | Pode variar | Pode variar | Verificar fonte, referência e pinagem |
Atenção
Atenção: V_BE direto mostra que há polarização da junção base-emissor, mas não comprova saturação. Do mesmo modo, V_CE alto pode indicar base insuficiente, porém também pode ocorrer se a fonte entrou em limitação, se a referência comum está ausente ou se os terminais do transistor foram ligados de modo incorreto.
Antes de mudar fios, desligue a fonte. Então confira a ligação da referência, a tensão da fonte sob carga, o fabricante/encapsulamento e a pinagem do componente real.
Associe cada registro à interpretação mais coerente.
Toque em um item e depois no par correspondente.
Com a chave ligada, você mede V_BE = 0,71 V, I_B abaixo da corrente de base calculada, V_CE = 1,5 V e corrente de carga menor que a prevista. Qual é a interpretação e a próxima verificação mais adequada?
Passo 9 de 9
Aplique o fluxo completo a um caso de 12 V, confronte medições fornecidas e emita uma decisão técnica de aprovação.
Aplique o fluxo completo a um segundo caso, separado do exemplo de 5 V. Use somente alimentação CC isolada, limitada em corrente e carga resistiva.
Dados do caso final
A carga fica entre +12 V e o coletor. O emissor vai à referência comum. A entrada de R_B vai a +5 V para ligar ou à referência para desligar. Mude ligações somente com a fonte desligada.
Carga e base têm percursos de corrente distintos, mas compartilham a mesma referência.
Siga a cadeia de decisão usando os extremos relevantes:
Com tolerância de ±5%, o valor nominal precisa ser no máximo 1,02 kΩ / 1,05 = 970 Ω. Selecione 910 Ω ±5%.
No extremo de menor corrente de base, R_B = 955,5 Ω e I_B = 3,90 V / 955,5 Ω = 4,08 mA. No extremo de maior demanda do comando, R_B = 864,5 Ω, V_comando = 5,0 V e V_BE = 0,70 V: I_B = 4,30 V / 864,5 Ω = 4,97 mA. Portanto, o comando permanece abaixo de 5,0 mA.
Complete a verificação do extremo de menor corrente de base. Com V_comando = 4,8 V, V_BE = 0,90 V e R_B real máximo de 955,5 Ω, I_B é aproximadamente ____ mA.
I_B = ____ mA
Compare o projeto com este registro de uma montagem que usa a mesma topologia e R_B = 910 Ω. As correntes foram obtidas pelas quedas nos resistores, sem colocar o multímetro em série.
Valores medidos no estado ligado e uma conferência do estado desligado.
| Grandeza | Valor medido | Interpretação ou cálculo |
|---|---|---|
| V_alimentação | 12,00 V | Fonte fora de limitação |
| V_BE ligado | 0,82 V | Junção base-emissor direta |
| V_CE ligado | 0,18 V | Abaixo da meta de 0,25 V |
| Queda em R_carga | 11,82 V | I_C = 11,82/330 = 35,8 mA |
| Queda em R_B | 4,18 V | I_B = 4,18/910 = 4,59 mA |
| Razão I_C/I_B | 7,8 | Menor que 10; base relativa superior à mínima adotada |
| Desligado: V_BE / V_CE | 0,01 V / 12,00 V | Corrente de carga desprezível |
As evidências permitem conferir as margens estáticas:
Essa estimativa depende das condições térmicas declaradas para o caso; ela não substitui uma medição de temperatura.
Emita um parecer técnico curto para o caso final. Inclua o valor e a tolerância de R_B, a verificação da capacidade de 5 mA do comando, as evidências combinadas de saturação, uma margem elétrica, de potência ou térmica e o limite da conclusão baseada em medições estáticas.
Escreva pelo menos 180 caracteres (0/180).
Resumo
Síntese para aprovar uma chave NPN resistiva de baixa potência:
Parabéns! Você concluiu: Chaveamento de baixa potência com BJT
Parabéns! Você concluiu a análise de uma chave NPN de baixa potência com critérios técnicos de aprovação.
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