Controle de potência AC com transistor (ART946)

Um problema grave que apresentam os controles de potência que usam SCRs e Triacs é a produção de interferências nas faixas de radiofrequências usadas por rádios, televisores e equipamentos de telecomunicações, em vista de sua comutação rápida. Com o circuito apresentado, o controle de pequenas cargas pode ser obtido sem este problema, já que em lugar de SCRs e Triacs utiliza-se um transistor de potência de alta tensão como reostato.

Pequenos motores como os de ventiladores, barbeadores, etc. além de lâmpadas incandescentes de baixa potência podem ser controlados por este circuito que não faz uso nem de SCRs nem de Triacs, não havendo portanto o incômodo problema da interferência por comutação que pode afetar rádios e televisores próximos.

O circuito é baseado num transistor BU208 ou equivalentes, que tem uma tensão máxima de coletor/emissor de 700 volts e que pode também ser usado na rede de 220 V.

A capacidade de corrente, entretanto, é baixa pelo que não se recomenda o controle de cargas com potência maior do que uns 20 watts e dependendo do transistor equivalente, se usado, um pouco mais.

O transistor básico usado no projeto tem baixo ganho, o que exige uma boa potência de excitação na base ou então, se o leitor preferir, pode empregar outro transistor de maior ganho.

COMO FUNCIONA

Como os transistores só podem controlar a corrente que flui num sentido, utilizamos uma ponte de diodos de modo a se garantir um controle de onda completa, conforme sugere a figura 1.

Como obter controle de onda completa com um transistor usando uma ponte de diodos.

Desta forma, com o circuito indicado, temos a garantia da circulação dos dois semiciclos da corrente alternada da rede de energia pela carga, se bem que eles o façam no mesmo sentido.

Para polarizar a base do transistor é usado um divisor de tensão com um potenciômetro e que é alimentado por uma fonte de baixa tensão contínua obtida a partir do transformador T1, diodos D1 e D2 e do capacitor de filtro C1.

Eventualmente, dependendo das características do transistor usado, o resistor R1 e o potenciômetro devem ter seus valores reduzidos de modo a se obter total potência na carga. Lembramos que neste caso, o resistor deve ter pelo menos 1 W de dissipação e o potenciômetro usado deve ser de fio.

Os diodos retificadores da ponte devem ter uma tensão inversa de pico de acordo com a tensão da rede de energia. Isso significa pelo menos 200 V para a rede de 110 V o que nos leva aos tipos 1N4004 e pelo menos 400 V se a rede for de 220 V o que nos leva aos tipos 1N4007.

Para o setor de baixa tensão podem ser usados diodos da mesma série a partir do 1N4002.

O transformador deverá ter um enrolamento secundário de 6 + 6 V ou próximo disso com uma corrente a partir de 250 mA. O enrolamento primário deve ser de acordo com a rede local de energia.

É importante observar que a carga não está isolada da rede de energia e que, portanto todos os cuidados com os isolamentos na montagem devem ser tomados para se evitar choques perigosos ou curtos.

MONTAGEM

Na figura 2 temos o circuito completo do controle de potência.

Diagrama completo do controle de potência.

Na figura 3 temos a placa de circuito impresso usada para a montagem. Veja que as trilhas de maior corrente devem ser mais grossas.

Placa de circuito impresso do controle.

O transistor de potência deve ser montado num radiador de calor já que nas condições de controle com carga máxima são geradas boas quantidades de calor.

Na montagem, os cuidados são os normais para este tipo de circuito com especial atenção para os isolamentos.

Se forem usados transistores equivalentes o leitor deve antes da montagem, verificar a disposição dos terminais pois elas podem ser diferentes do tipo originalmente recomendado.

Também existe a possibilidade de se fazer experiências com FETs de potência caso em que o resistor e o potenciômetro devem ter seus valores alterados de modo a se obter um controle na faixa desejada.

PROVA E USO

Pata provar utilize sempre motores, lâmpadas ou cargas de pequena potência dentro dos limites sugeridos para o projeto. Uma lâmpada incandescente de 5 a 15 watt é ideal para se fazer a prova de funcionamento.

Se não houver controle total, ou seja, não for conseguida máxima potência reduza o resistor R1 até conseguir. Se ainda assim houver problema, um transistor de maior ganho deve ser usado na sua aplicação.

Na tabela abaixo damos alguns transistores que podem ser usados neste projeto com as suas características.

Transistores de Potência de Alta Tensão

tipo VCEO(max) hFE IC(A)

BU205 700 V 2 2,5

BU208A 700 V 2,5 5

BU426 375 V 30 6

BU433 375 V 40 6

TIP47 250 V 30-150 1

TIP50 400 V 30-150 1

TIP51 250 V 30-150 3

TIP54 250 V 30-150 3

Para os transistores de maior ganho tanto o resistor R1 como o potenciômetro P1 podem ser de maior valor de modo a se reduzir a dissipação de calor nestes componentes.