Acionamento de motor cc bipolar - CEFET-MG · Motores de Baixa Potência Tensão [V] Corrente [mA]...

Acionamento de Motores de Corrente Contínua de Baixa Potência

Prof. Antonio José Bento Bottion, Dr.

Alunos BIC‐Jr: Júlia Gandini Blahun

Lucas Emanuel Resck Domingues

Q2RB

VCC

Q1

TTL

npn

pnp

OrganizaçãoOrganização• Transistores de Junção Bipolar (TJB)• TJB Como Chave• Motores de Baixa Potência• Circuitos Driver• Exemplo de Projeto• Interface TTL – Driver (Digital-Analógica)• Ponte H

Transistores de Junção Bipolar

Modos de Operação:‐ Corte‐ Ativo‐ Saturação

IE = IC + IB IC = βIB

pnp

npn

Coletor

Base

Emissor Coletor

Base

Emissor

IB

IB

IC

IC

IE

IE

VECVCE

VBE

VEB

β > 100    → IE ≈ IC

Transistores de Junção Bipolar

Transistores de Junção Bipolar

TO‐92 TO‐18TO‐220

pnp

npnIB

IB

IC

IC

IE

IE

VECVCE

VBE

VEB

TJB Como Chave

Modos de Operação:‐ Corte‐ Saturação

TJB Como Chave

npnIBIC

IE

VCE

VBE

pnpIBIC

IE

VEC

VEB

RB

RB

RL

RL

VCCVCC

TJB Como Chave

TJB Como Chave

npnIBIC

IE

VCE

VBERB

RL

VCCRBIB

VCC – RBIB_sat – VBE = 0

__ _

C máx

B sat mín

II

Para garantir saturação

Para saturação fraca

sat

__

C máx

B satsat

II

_

CC BE

BB sat

V VRI

_ CCC máx

L

VIR

TJB Como Chave

VCC – RBIB_sat – VEB = 0

__ _

C máx

B sat mín

II

Para garantir saturação

Para saturação fraca

sat

__

C máx

B satsat

II

_

CC EB

BB sat

V VRI

_ CCC máx

L

VIR

pnpIBIC

IE

VEC

VEB

RB

RL

VCC

RBIB

Motores de Baixa Potência

Tensão [V] Corrente [mA] RPM Potência [W]

5 100 ‐ 200 9500 0,5 ‐ 1

9 250 ‐ 500 16000 2,25 ‐ 4,5

Circuitos Driver

npnIBIC

IE

VCE

VBE

pnpIBIC

IE

VEC

VEB

RB

RBVCCVCC

Lógica Direta Lógica Inversa

ProjetoProjeto• 1º Definir o motor e conhecer sua corrente nominal IN;• 2º Definir a lógica de acionamento:

• Se direta -> npn• Se inversa -> pnp

• 3º Determinar o transistor;• 4º Determinar IB usando βsat e IN;• 5º Calcular RB.

Exemplo de Projeto

Tensão [V] Corrente [mA] RPM Potência [W]

5 200 9500 1

Dados do motor:

Lógica direta: npn.

Transistor npn: 2N2222

Definindo βsat = 503

_200.10 4

50

B satI mA

3

5 1,3 9254.10

BR

Um Problema

A porta TTL

RL

VCC

GND

SaídaCortado

Saturado

RL

VCC

GND

Saída

Cortado

Saturado

IOH = 400 µA

IOL = 16 mA

PossibilidadesPossibilidades

• Uso de lógica inversa direto;• Uso de lógica direta e par Darlington;• Uso de lógica direta e seguidor de tensão com AMPOP;• Uso de lógica direta e buffer TTL.

Lógica Inversa Direto

Transistor pnp: PN2907 Mín Máx Unit

Tensão [V] Corrente [mA] RPM Pot. [W]

5 200 9500 1

Dados do motor:

Definindo βsat = 50

3

_200.10 4

50

B satI mA

3

5 1,3 9254.10

BR

pnpIBIC

RB VCCT T L

Vcc

Lógica Direta e Par Darlington

Tensão [V] Corrente [mA] RPM Pot. [W]

5 200 9500 1

Dados do motor:

Transistores npn: 2N2222

Definindo βsat = 50

3

_200.10 802500B satI A

6

5 2* 1,330

80.10BR k

βtotal = 50*50 = 2500

Q2

IB

RBVCC

Q1 IC

T T L

Vcc

Lógica Direta e Seguidor de TensãoAmplificador operacional: LM358

V+

GNDVin

Vout

V+

Vin = TTLVout

npnIBIC

RB

VCC

T T L

Vcc

Lógica Direta e Buffer TTLBuffer TTL: 7407

Saída em coletor aberto:

npnIBIC

VCC

RB

7407

Vcc

Ponte H

VCC

S1

S2

S3

S4

Vcc

‐ Usa 4 transistores;‐ Possibilita a inversão de rotação do motor.

Ponte H: Funcionamento

VCC

S1 = on

S2 = off

S3 = off

S4 = on

Vcc

VCC

S1 = off

S2 = on

S3 = on

S4 = off

Vcc

Ponte H: Circuito Prático

X – Y – Giro0 – 0 ‐ Não0 – 1 – Sim1 – 0 – Sim1 – 1 ‐ Não

Q3

Q1

Q4

Q2

RBX

V+

RBY

V+

VccT T L

Vcc

T T L

Vcc

0V5V

0V5V

LM 358 LM 3582N2222

PN2907

X Y

XY=01

XY=10