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Interface Óptica de Potência (ART1951)

O circuito apresentado pode controlar cargas c.c. de correntes elevadas e usa dois componentes não muito populares: um transistor de efeito de campo de potência e um acoplador óptico. O isolamento entre o circuito de excitação (controle) e o controlado, dado pelo isolador óptico, garante uma segurança muito grande para o sistema.

O circuito que descrevemos pode ser excitado tanto por saídas TTL como CMOS e caracteriza-se pela segurança dada pelo acoplador óptico.

Este componente tem um isolamento perfeito para tensões de até 7 500 V.

Por outro lado, um outro componente interessante usado no projeto é o transistor de efeito de campo de potência, que pode controlar correntes muito altas com uma queda de tensão muito baixa.

De fato, o transistor indicado tem uma resistência entre o dreno e a fonte (Rds) de 0,4 ohms para o IRF630 e 0,18 ohms apenas para o IRF640.

O circuito pode ser alimentado com tensões na faixa de 12 V a 20 V sem problemas, e poucos componentes adicionais são usados.

Uma aplicação importante para este circuito é no controle de cargas de altas correntes,.tais como motores de passo e mesmo elementos de aquecimento, diretamente a partir do barramento de saída paralela de um microcomputador.

 

Características:

Tensão de entrada: 5.a 18 Vc.c

Corrente de excitação: 10 a 20 mA

Corrente de carga: 9 ou 18 A, conforme o transistor

Tensão de carga : 12 a 20 Vc.c

Resistência do transistor na condução (Rds): 0,18 ohms a 0,4 ohms

 

O sinal de controle deve acender o LED infravermelho interno ao acoplador óptico 4N25.

Para isso, uma corrente entre 10 mA e 20 mA deve circular, determinando então o valor da resistência Rx em série.

A tabela junto ao diagrama dá os diversos valores de Rx em função das tensões de entrada, conforme a excitação.

O LED aceso excita um foto-transistor que polariza o transistor de efeito de campo de modo a saturá-lo.

Como carga de dreno, o transistor de efeito de campo de potência pode ter motores, lâmpadas, aquecedores ou solenóides com correntes elevadas, de valores que dependem do componente usado.

O resistor de comporta pode ter o valor alterado em função da sensibilidade desejada no acionamento, ou se forem usados outros transistores diferentes dos indicados ou mesmo outros acopladores ópticos.

Para a montagem damos o diagrama completo na figura 1.

 

   Figura 1 – Diagrama da interface
Figura 1 – Diagrama da interface

 

No layout da placa é preciso observar as ligações de dreno e fonte do transistor de efeito de campo de potência que devem ser compatíveis com as intensidades de corrente controladas.

Na figura 2 damos uma sugestão para esta placa de circuito impresso.

 

Figura 2 – Placa para a montagem
Figura 2 – Placa para a montagem

 

Evidentemente, o transistor de potência precisará de um bom radiador de calor.

A prova de funcionamento pode ser feita com uma carga de menor corrente e uma fonte de alimentação.

Excita- se o LED com uma fonte de corrente contínua verificando-se o acionamento de carga.

 

CI1 - 4N25 ou equivalente acoplador óptico

Q1 - IRF63O ou lRF640 - transistor MOSFET de potência

R1 -180 k ohms ou 220 k ohms - resistor de 1/8 W, 5%

Rx, - ver tabela

C1 - 1 000 uF – capacitor eletrolítico de 25 V.

 

Diversos:

Placa de circuito impresso, radiador de calor para o transistor de potência, fios, solda etc.

 

 

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N° do componente 

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