Um transistor de enorme utilidade, considerado ideal para o "serviço pesado" e que todo montador ou projetista de aparelhos eletrônicos principalmente envolvendo aplicações industriais, controle, robótica e mecatrônica deve conhecer é o 2N3055. Capaz de dissipar potências de até 115 W e de operar com correntes de coletor de até 15A podemos usá-lo em fontes de alimentação, amplificadores de áudio, controles de potência, e em muitas outras aplicações que envolvam corrente contínua e baixas frequências. Veja neste artigo como usar o 2N3055.
ART1180S
O transistor 2N3055 pode ser encontrado nos catálogos de diversos fabricantes, dada a sua enorme utilidade. Trata-se de um transistor NPN de alta potência de silício, apresentado em invólucro TO-3 de metal, conforme mostra a figura 1.
Uma versão de menor dissipação, e mais "econômica" é encontrada em invólucro plástico TO-220, como o TIP3055, mostrado na figura 2.
Exceto pela dissipação, a versão em invólucro plástico tem as mesmas características da versão original de invólucro de metal.
O 2N3055 é um transistor de baixa frequência, ou seja, consegue-se controlar correntes elevadas, sacrificando-se sua velocidade.
Assim, este transistor não consegue operar em frequências que estejam muito acima de algumas dezenas de quilohertz.
No entanto, isso não é problema para as aplicações mais comuns que são:
a) em fontes de alimentação comuns (não comutadas) controlando a corrente principal.
b) como reostato, controlando a intensidade da corrente em cargas de potência como lâmpadas, motores, etc.
c) na saída de amplificadores de áudio de alta potência, podendo ser ligados em paralelos para se obter saídas de centenas de watts.
d) em circuitos comutadores que devam acionar dispositivos de correntes elevadas como solenoides, eletroímãs, etc.
e) em carregadores de baterias, controlando a corrente principal.
f) em inversores, gerando ou amplificando os sinais que devem ser aplicados aos transformadores.
Damos a seguir os máximos absolutos deste transistor:
Máximos à 25 graus centígrados:
CIRCUITOS PRÁTICOS
1. Fonte de Alta Corrente
O primeiro circuito aproveita bem as características do 2N3055 no controle de correntes elevadas. Temos uma fonte de 13,2 V (12 V) com uma corrente máxima de saída de 4 ampères.
O circuito é mostrado na figura 3 e o transistor 2N3055 deve ser montado num excelente radiador de calor.
Veja que, nas aplicações em que o 2N3055 opera com dissipações elevadas, é muito importante sua conexão térmica com o radiador de calor apropriado.
Na figura 4 temos o modo de se fazer a montagem de um 2N3055 num radiador de calor.
Entre o radiador e o transistor é colocado um isolador de mica ou plástico especial untado com pasta térmica.
A pasta térmica facilita a transferência de calor, mas isola eletricamente o componente do radiador de calor.
Isoladores para os parafusos impedem que estes elementos de fixação façam contacto com o radiador mas tão somente com a carcaça.
Um dos parafusos de fixação é aproveitado como contacto de coletor sendo preso nele um terminal aberto, onde deve ser solado o fio correspondente.
Um teste com o multímetro depois da montagem, conforme mostra a figura 5, permite verificar se o transistor está devidamente isolado do radiador de calor.
Na fonte de alimentação os diodos devem ser 1N5404 e o transformador deve ter um enrolamento secundário de 15+15 V com uma corrente de 4 ampères.
Os eletrolíticos devem ter as tensões mínimas de trabalho indicadas no diagrama para que não ocorram roncos.
Os fios de conexão que operam com correntes mais elevadas devem ter espessura apropriada.
2. Reostato
Uma aplicação simples do 2N3055 é a mostrada na figura 6 em que usamos este transistor como um "potenciômetro" eletrônico.
Com o 2N3055 podemos usar um potenciômetro comum para controlar uma corrente elevada numa carga como, por exemplo, uma lâmpada, um motor, um elemento de aquecimento ou qualquer dispositivo que exija até uns 4 ampères.
O circuito opera com tensões de entrada de 6 a 15 V e o transistor deve ser dotado de um bom radiador de calor.
Evidentemente, este circuito só pode operar com correntes contínuas puras ou pulsantes, pois o transistor só pode conduzir a corrente num sentido.
3. Inversor
Na figura 7 temos um inversor de potência que pode ser usado para acender lâmpadas fluorescentes a partir de baterias de 6 V ou 12 V.
A potência de saída dependerá do transformador usado, e os transistores devem ser montados em excelentes dissipadores de calor.
Os resistores eventualmente devem ser seus valores alterados para se obter o melhor desempenho, conforme as características do transformador utilizado.
Lembramos que a tensão obtida na saída não é senoidal e a frequência não é de 60 Hz, o que significa que o circuito não serve para alimentar equipamentos eletrônicos.
4. Amplificador de Áudio
Na figura 8 temos um potente amplificador de áudio com saída utilizando dois transistores 2N3055.
Este circuito fornece uma potência de saída de 30 W rms o que significa aproximadamente 120 W pmpo.
A fonte de alta tensão deve fornecer pelo menos 3 A de corrente para uma versão mono e os transistores devem ser dotados de excelentes dissipadores de calor.
Extremo cuidado deve ser tomado com o layout da placa de circuito impresso para esta montagem.
QUESTÃO DE POTÊNCIA
Leitores que já "queimaram" transistores como o 2N3055 em experiências que envolveram correntes menores que 15 A (às vezes menores) devem estar se perguntando se não haveria algo de errado nestas especificações.
Algumas explicações importantes devem ser dadas a esse respeito.
O que ocorre é que a corrente máxima que um transistor pode conduzir entre seu coletor e emissor não é um valor absoluto, mas depende também da tensão que existe entre esses dois elementos.
Os transistores possuem algo que se denomina SOAR que é a abreviação de Safe Operating Area Regulamentation ou Region. (veja nosso artigo ART1462)
Isso significa que existe uma certa área no gráfico tensão x corrente em que
opera o transistor, dentro das qual a dissipação se mantém dentro dos limites que o componentes pode admitir, conforme mostra a figura 9.
Assim, um transistor 2N3055 realmente pode conduzir uma corrente de até 15 ampères, mas se neste momento, a tensão entre o coletor e o emissor for menor que um determinado valor: 7,66 A.
Por que este valor?
Se a tensão for inferior a este valor, o produto tensão x corrente será menor que os 115 watts que ele pode dissipar e tudo corre bem.
No entanto, se for maior como, por exemplo, 10A, a potência desenvolvida será de 10 x 15 = 150 watts e o transistor não consegue dissipá-la, queimando.
Veja então que podemos trabalhar com correntes maiores se a tensão for menor e vice-versa.
Assim, na nossa fonte limitamos em apenas 4 ampères a corrente de saída, porque existem instantes em que a tensão entre o coletor e o emissor do transistor, com esta corrente, se torna suficientemente elevada para gerar uma boa quantidade de calor.
Devemos manter esta dissipação dentro daquilo que o transistor pode admitir.
Vale isso para os projetistas "novatos" que, ao verem nos manuais de transistores tipos com dissipações de 150 watts ou mais logo imaginam que podem usar estes componentes em "potentes" amplificadores da mesma potência.
Não é nada disso! A potência que um transistor pode dissipar, de longe não é a máxima potência que ele pode controlar ou fornecer a um circuito externo.
