Transistor ou MOSFET como chave: resistor de base, corrente do relé, perda e resistor de gate
Informe a corrente de carga, o β forçado e as tensões do circuito: veja a corrente e o resistor de base, a corrente da bobina do relé, a perda de condução do MOSFET e o resistor de gate.
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Resultado
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As contas da chave
Ib = Ic ÷ β forçado | Rb = (Vin − Vbe) ÷ Ib
bobina do relé: I = V ÷ Rbobina | MOSFET: Pcond = I² × Rds(on) | Rg ≈ Vg ÷ Ipico
Para saturar um transistor bipolar como chave, usa-se um β forçado bem menor que o hFE do datasheet: 10 é a regra prática, com faixa de 5 a 20. O Vbe de saturação fica perto de 0,7 V. Os dois são campos editáveis. No MOSFET, a perda por condução é a corrente ao quadrado vezes o Rds(on) do datasheet, e o resistor de gate limita a corrente de pico que carrega a porta.
Quatro circuitos
Para comandar 100 mA com β forçado de 10 a partir de 5 V, a base precisa de 10 mA, e o resistor de base é de 0,43 kΩ. Um relé de bobina de 400 Ω a 12 V puxa 30 mA; um de 70 Ω a 5 V puxa 71,43 mA.
Um MOSFET com Rds(on) de 4 mΩ conduzindo 20 A dissipa 1,6 W. Para carregar o gate a 12 V com pico de 1,5 A, o resistor é de 8 Ω. Com β forçado de 5, a base de 50 mA pede 10 mA e 0,44 kΩ.
| Circuito | Dados | Resultado |
|---|---|---|
| Base do transistor | 100 mA, β 10 | Rb = 0,43 kΩ |
| Bobina do relé | 12 V, 400 Ω | 30 mA |
| Perda do MOSFET | 20 A, 4 mΩ | 1,6 W |
Confira no datasheet
Atenção: Os valores de hFE, Vce(sat), Vgs(th) e Rds(on) vêm do datasheet e dependem de corrente, tensão e temperatura. A página dá a ordem de grandeza, não valida o projeto.
- Relés precisam de diodo de roda livre (flyback) em antiparalelo com a bobina, para limitar o pico da carga indutiva. Confira a tensão reversa do diodo.
- Use MOSFET de nível lógico quando o gate é comandado por 3,3 V ou 5 V.
- Confira no datasheet a corrente máxima do transistor e a dissipação do MOSFET antes de usar o circuito.
Perguntas frequentes
Como calcular o resistor de base de um transistor?
Divida a corrente de carga pelo β forçado para ter Ib e use Rb = (Vin − Vbe) ÷ Ib. Para 100 mA, β de 10 e 5 V, o resistor é de 0,43 kΩ.
Como calcular a corrente da bobina do relé?
Divida a tensão pela resistência da bobina: I = V ÷ R. Uma bobina de 400 Ω a 12 V puxa 30 mA.
Como calcular a perda por condução do MOSFET?
Pcond = I² × Rds(on). Com 20 A e 4 mΩ, são 1,6 W, que viram calor.