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Os transistores da série TIP31 (ART500)

Os transistores da série TIP31, pelas suas características podem ser usados numa infinidade de aplicações práticas. Capazes de controlar correntes até 3 ampères, e com uma freqüência de corte de 3 MHz, estes transistores podem ser usados em fontes de alimentação, amplificadores, controle de motores de passo, motores comuns e solenóides, dimmers de corrente contínua, relés e em muitas outras aplicações. Neste artigo analisamos as características dos transistores desta série e damos alguns circuitos práticos.

Os transistores da série TIP31 são do tipo NPN de potência para amplificação e comutação de alta velocidade, sendo apresentados em invólucros TO-220 com a pinagem mostrada na figura 1.

 

 invólucros TO-220.
invólucros TO-220.

 

Dizemos alta velocidade, aplicações em fontes chaveadas até uns 200 kHz e osciladores com freqüências que não ultrapassem muito este valor.

Estes transistores têm por complementares os transistores da série TIP32, que são tipos PNP, portanto.

A série é formada por transistores que são indicados pelo tipo com sufixos que indicam a tensão máxima entre coletor e emissor (Vceo) conforme a seguinte relação:

 

Tipo -> Vceo (max)

TIP31 -> 40 V

TIP31A -> 60 V

TIP31B  -> 80 V

TIP31C -> 100 V

 

As demais características comuns a todos os transistores da série são:

 

Características:

* Corrente máxima de coletor: 3 ampères

* Tensão máxima entre base e emissor: 5 V

* Tensão máxima entre coletor e emissor: conforme relação de sufixos acima

* Dissipação máxima: 40 W

* Corrente contínua máxima de base: 3 ampère

* Faixa de ganho (hFE): 10 a 50

 

CIRCUITOS

a) Fonte de 0-12V x 1A

O primeiro circuito apresentado é o de uma fonte simples de alimentação ajustável de 0 a 12 V com corrente máxima de 1 ampère.

O circuito é mostrado na figura 2, e utiliza apenas um transistor TIP31 que deve ser montado num radiador de calor.

 

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Circuito típico usando o TIP31.

 

O transformador de alimentação deve ter uma tensão de secundário de 15 V e os diodos admitem equivalentes.

Se for usado um transformador de 12 V, a tensão máxima de saída poderá não chegar aos 12 V pois, a queda no transistor pode reduzir este valor.

Observamos que esta fonte não possui proteção contra curto-circuitos em sua saída.

Nela, o TIP31 funciona apenas como um reostato, controlando a corrente principal através da carga.

 

b) Reostato

O circuito apresentado na figura 3 tem por finalidade controlar a velocidade de pequenos motores de corrente contínua ou lâmpadas, desde que sua corrente não supere 1 ampère.

 

Controlando uma carga através de um potenciômetro.
Controlando uma carga através de um potenciômetro.

 

Para correntes maiores, até uns 2 ampères, o transistor deve ser dotado de excelente radiador de calor.

O potenciômetro deve ser de fio e o transistor deve ser montado num radiador de calor.

Este circuito funcionará bem com tensões na faixa de 6 a 15 V.

Observe que este circuito funciona como um resistor variável em que parte da potência que deveria ser aplicada ao circuito de carga se transformará em calor.

Para aplicações mais críticas em robótica ou mecatrônica esta configuração deve ser substituida por controles mais eficientes como por exemplo os do tipo PWM que já descrevemos em outros artigos que também usam na saída transistores como os TIP31 e TIP32.

 

c) Sirene de potência

O circuito apresentado na figura 4 mostra um meio de se amplificar sinais de áudio que sejam gerados por osciladores do tipo CMOS.

 

Sirene de potência.
Sirene de potência.

 

No caso temos uma sirene com o circuito integrado 4093 mas a configuração de saída serve para qualquer oscilador de áudio CMOS ou mesmo com o circuito integrado 555.

O transistor de potência TIP31 deverá ser montado num bom radiador de calor e o alto-falante de 8 ? deve ter uma potência de pelo menos 10 W.

Alto-falantes de pelo menos 10 cm do tipo pesado são os mais indicados para esta aplicação.

 

d) Amplificador de áudio

O circuito da figura 5 utiliza um TIP31 e um complementar TIP32 para fornecer perto de 10 watts de saída a um alto-falante.

 

Amplificador de áudio.
Amplificador de áudio.

 

A corrente da fonte deve ser de pelo menos 1,5 A e os transistores de saída (TIP) devem ser montados em radiadores de calor.

Este circuito pode ser usado como excelente reforçador para uso doméstico ou mesmo no carro, já que pode operar com sinais de pequenas intensidades na sua entrada.

Outra aplicação para este circuito é como sa ida de potência para alarmes e sirenes.

 

e) Inversor

Nosso último aplicativo para o TIP31 é um inversor que permite acender uma lâmpada fluorescente com 6 pilhas grandes ou ainda a partir dos 12 V de uma bateria de carro.

Este circuito, mostrado na figura 6, consiste num oscilador cuja freqüência deve ser ajustada no trimpot para se obter maior rendimento em função das características do transformador usado.

 

Inversor.
Inversor.

 

O transformador pode ser de qualquer tipo com primário de 110/220 V ou 220 V e secundário de 6+6 V a 12+12 V com corrente na faixa de 300 mA a 600 mA.

O transistor TIP deve ser montado num radiador de calor.

A lâmpada fluorescente pode ter potências de 5 a 20 watts, se bem que seu brilho não seja o que ela normalmente têm quando ligada na rede de energia, já que o rendimento do circuito faz com que a potência gerada seja menor.

O trimpot deve ser ajustado para que este brilho seja máximo.

Uma característica importante deste circuito é que mesmo lâmpadas enfraquecidas, que já não acendam mais na rede de energia, poderão funcionar bem quando utilizadas no inversor.

Uma outra aplicação para este circuito inversor é que ele pode ser usado como um eletrificador, já que na saída do transformador temos uma alta tensão.

Os picos de tensão, dada a forma de onda gerada, podem em alguns casos superar os 400 volts.

Evidentemente, no caso do uso do aparelho como eletrificador as precauções legais com a instalação e avisos devem ser tomadas.

 

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