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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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Entrada

A tensão do sinal de comando.

Valor típico, confira o do datasheet: cerca de 0,7 V em saturação.

A corrente que o transistor comanda.

Valor típico, confira o seu caso: 10 é a regra prática, de 5 a 20, bem abaixo do hFE do datasheet.

A tensão que alimenta a bobina.

Do datasheet do relé.

A corrente de dreno em condução.

Do datasheet, na tensão de gate em uso.

A tensão aplicada ao gate.

A corrente de pico de carga do gate que se aceita.

Resultado

O resultado aparece aqui.

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.

CircuitoDadosResultado
Base do transistor100 mA, β 10Rb = 0,43 kΩ
Bobina do relé12 V, 400 Ω30 mA
Perda do MOSFET20 A, 4 mΩ1,6 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.