O Transistor Darlington e controles do motor DC

CLUBE
DA ELETRÔNICA
ELETRÔNICA GERAL
O transistor Darlington e controles do motor DC
Introdução
Para controles de motores DC são necessários transistores mais potentes, o transistor darlington atende a
necessidade na maioria dos casos. Vamos agora conhecer um pouco dessa configuração do transistor e
acionarmos algumas cargas.
O transistor Darlington é um tipo especial de transistor
que tem um alto ganho de corrente. Está composto
internamente por dois transistores da forma que mostra
a figura.
O transistor Q1 entrega a corrente que sai por seu
emissor à base do transistor Q2.
A equação de ganho de um transistor típico é: IE= β.IB
Então:
Equação do primeiro transistor é: IE1 = β1.IB1 (1);
Equação do segundo transistor é: IE2 = β2.IB2 (2)
A corrente de emissor do transistor (Q1) é a mesma que a corrente de base do transistor Q2. Assim: IE1 =
IB2 (3)
Utilizando a equação (2) e a equação (3)
IE2 = β2 x IB2 = β2 x IE1
IE2 = β2.IB2
IE2 = β2.IE1
Substituindo na equação anterior o valor de IE1 (ver equação (1) ) obtém-se a equação final de ganho do
transistor Darlington.
IE2 = β2.β1.IB1
Como se pode deduzir, este amplificador tem um ganho muito maior do que a de um transistor corrente,
pois aproveita o ganho dos dois transistores. ( a ganhos se multiplicam).
Se tivessem dois transistores com ganho 100, conectados como um transistor Darlington e se utilizasse a
formula anterior, o ganho seria, em teoria: β2 x β1 = 100 x 100 = 10000. Como se vê o ganho é alto.
Utilizam-se amplamente em circuitos em onde é necessário controlar grandes correntes com correntes
muito pequenas.
Muito importante: a queda de tensão entre a base e o emissor do transistor Darlington é 1,4 volts que
resulta da soma das quedas de tensão de base a emissor do primeiro transistor B1 a E1 ( 0,7 volts) e base
a emissor do segundo transistor B2 e E2 ( 0,7 volts).
O Transistor Darlington e controles do motor DC – Autor: Clodoaldo Silva - Versão : 21Jun2005
1
CLUBE
ELETRÔNICA GERAL
DA ELETRÔNICA
Controle de cargas
Os
transistores
são
usados
para
acionamentos de cargas, entre elas o motor
de corrente continua, seu funcionamento é
bastante simples, pois é baseado no efeito
magnético criado pela corrente elétrica.
O controle do motor DC, é bastante simples
basta invertermos a polaridade da bateria
para invertermos o sentido de rotação.
Descrição básica
O campo magnético é criado por um imã em forma de
ferradura magnético entre os pólos é colocado espiras em
forma retangular, que esta presa a um eixo giratório. Os
terminais dessa bobina devem ser alimentados por um
circuito externo a partir de um circuito comutador simples
formado por anéis condutores e lâminas, denominado
escovas.
Um teste simples
Conecte o Motor DC a fonte; ligue o lado positivo ao lado positivo do motor DC . Então você conecta o
lado negativo da bateria à outra ligação do motor. O motor gira para a frente. Se você trocar as ligações
de bateria o motor gira no reverso.
A tensão nominal do Motor DC
A fonte variável foi nos circuitos acima foi
proposital, pois a tensão esta diretamente
relacionada
com
a
rotação
do
motor.Vejamos o gráfico que ilustra esse
comportamento.
Não é recomendado a tensão maior que a
tensão nominal por muito tempo, isso
poderia danifica-lo.
O Transistor Darlington e controles do motor DC – Autor: Clodoaldo Silva - Versão : 21Jun2005
2
CLUBE
ELETRÔNICA GERAL
DA ELETRÔNICA
A ponte H
Agora que sabemos um pouco mais do
motor DC, vamos ao seu controle, a
ponte H. O circuito apresentado pode
controlar motores de até 1A . Os
transistores utilizados na configuração
são o NPN TIP115 e o PNP TIP110 os
mesmos devem ser afixados em
radiadores de calor.
O controle é feito através das entradas
A e B, podendo ser TTL ou CMOS.
Funcionamento
A = 1 e B = 0 o transistor Q2 e Q3 é saturado e o motor gira em um sentido;
B = 1 e A = 0 o transistor Q1 e Q4 é saturado e o motor gira noutro sentido.
O Circuito Integrado LMD18201
É uma H-Ponte projetada para aplicações do controle do
movimento. O dispositivo é construído usando um processo
da multi-tecnologia que combine circuitos bipolares e do
CMOS do controle com os dispositivos de potência de DMOS
na mesma estrutura monolítica.
A configuração da H-Ponte é ideal para controle de motores
DC. O LM 18201T controla cargas de até 3A com tensão DC
máxima de 55V.
Veja datasheet LMD 18201.
Aplicação Típica
Sinais de controle
PWM
Direção
H
H
H
L
L
X
H
H
H
L
L
X
Parada
L
L
L
H
H
H
Saída
Fornece corrente à saída 1 , drena corrente da saída 2
drena corrente da saída 1, Fornece corrente à saída 2
Fornece corrente à saída 1, Fornece corrente à saída 2
Fornece corrente à saída 1, Fornece corrente à saída 2
Drena corrente da saída 1, drena corrente da saída 2
Nenhuma
O Transistor Darlington e controles do motor DC – Autor: Clodoaldo Silva - Versão : 21Jun2005
3
CLUBE
ELETRÔNICA GERAL
DA ELETRÔNICA
Diagrama de tempo
www.clubedaeletronica.com.br
Coragem é resistência ao medo, domínio do medo, e não ausência do medo.
(Mark Twain)
Referências Bibliográficas:
Revista Eletrônica para mecatrônica - Editora saber
Datasheets LMD18200 e LMD18201
http://www.national.com
http://www.unicrom.com
O Transistor Darlington e controles do motor DC – Autor: Clodoaldo Silva - Versão : 21Jun2005
4