Sinalizador de Potência CMOS (ART2009)

Este circuito, para lâmpadas de 12 V e até 5 A, utiliza como componentes ativos apenas dispositivos CMOS e, por isso, tem na condição de repouso um consumo extremamente baixo. Com o uso de um 555 CMOS podemos controlar facilmente o circuito por sinais lógicos externos, o que estende sua gama de aplicações.

Com a disponibilidade do circuito integrado 555 na versão CMOS, o TLC7555, e de transistores de efeito de campo de alta potência, projetos deste tipo tornam-se não só simples como também dotados de desempenho que de outra forma, com transistores bipolares, por exemplo, não seria possível.

O que propomos neste artigo é um pulsador com ciclo ativo que pode ser alterado e capaz de controlar lâmpadas de alta potência(ou LEDs) a partir de alimentação de 12 V. Este sinalizador pode ser usado em veículos, triângulos, bóias e outros dispositivos que operem a partir de tensão de 12 V de uma bateria. A

A principal característica do circuito é o uso de um transistor MOS de potência que, comutando de uma resistência infinita para menos de 1 ohms, mesmo controlando cargas de correntes muito altas não dissipa potências elevadas.

CARACTERÍSTICAS

Tensão de alimentação: 12 V

Corrente máxima de carga: 3 a 5 A (conforme transistor)

Frequência: 0,1 »a 10 Hz

Ciclo ativo: 5% a 50% (ver texto)

COMO FUNCIONA

A versão CMOS do conhecido timer 555, denominada TLC7555, caracteriza-se por ter uma elevada impedância em suas entradas e um consumo em repouso muito menor, além de uma frequência de operação maior como limite.

Usando esta versão podemos facilmente controlar FETs de potência e, além disso, obter condições de baixíssimo consumo quando a carga estiver desativada.

Esta condição torna-se especialmente interessante quando sua operação se fizer a partir de sensores e com alimentação por bateria.

No nosso caso, como desejamos ter um ciclo ativo diferenciado, adotamos uma configuração um pouco diferente da normalmente usada no astável 555.

Nesta configuração temos um diodo através do qual é feita a carga do capacitor, que, desta maneira, ocorre através do resistor R1 apenas, e não da associação série de R1, R2, e P1.

O resultado é que nesta configuração o tempo de carga do capacitor, e portanto o intervalo em que a saída fica no nível alto, é dado por:

Tc=0,7 x R1 x.C1

Veja então que R1 determina a duração das piscadas da lâmpada, podendo o usuário a alterar este valor na faixa de 10 k ohms a 220 k ohms, conforme a aplicação;

Já o tempo de descarga depende exclusivamente de P1 e R2 ligados em série, e é dado pela fórmula:

Td=0,7.(R2+P1).C1

Este tempo, que corresponde ao intervalo entre os pulsos, pode então ser ajustado numa ampla faixa por meio do trimpot P1.

Na saída do integrado CMOS 555 ligamos um FET de potência. Este componente conduz quando sua comporta (G) for levada ao nível alto.

No nível baixo, ou com tensão abaixo de certo valor, a resistência entre dreno e fonte (R3) é praticamente infinita.

No entanto, acima de certa tensão positiva na comporta, quando então o transistor comuta e satura, a resistência entre dreno e fonte cai a valores inferiores a 1 ohm.

Para o IRF730, que controla 5,5 A, esta resistência com carga de 3 A é de 1 ohm. Para o IRF630, que pode controlar até 9 A, esta resistência é de apenas 0,4 ohm.

Na figura 1 temos o diagrama completo do aparelho.

Figura 1 – Diagrama completo do sinalizador

MONTAGEM

Na figura 2 temos a placa de circuito impresso para esta montagem.

Figura 2 – Placa para a montagem

É importante observar que os componentes CMOS são delicados e devem ser manuseados com cuidado.

Para o circuito integrado indicamos o uso de soquete DIL de 8 pinos, e para o transistor de potência, que pode ser qualquer um dos dois indicados no diagrama, devemos usar um radiador de calor.

Para o IRF730 será conveniente limitar a corrente máxima da carga a 3 A e para o IRF630 limitá-la a 5A.

O capacitor C1 determina a faixa de freqüência e, assim como R1, pode ser alterado conforme o comportamento desejado para o circuito em termos de ciclo ativo e velocidade das pulsações.

PROVA E USO

Para testar o aparelho podemos usar como carga lâmpadas menores de 12 V, a partir de 50 mA, por exemplo.

Alimentando o circuito, ajustamos P1 para obter a freqüência desejada. Se as piscadas forem muito curtas, aumentamos R1 para valores até 220 k ohms.

Se quisermos compensar este aumento de R1 com uma redução de C1 isso é possível, de modo a manter a freqüência constante.

Comprovado o funcionamento e só fazer a instalação definitiva do aparelho.

Para controlar o circuito por lógica CMOS usamos o pino do TLC7555, conforme mostra a figura 3.

Figura 3 – Controle por lógica

Nesta configuração, quando o pino 4 estiver no nível baixo o oscilador estará em repouso, com um consumo praticamente nulo.

Com o pino 4 levado ao nível alto ocorre a habilitação do 555 astável, que então entra em funcionamento.