Transistor coletor aberto (open collector)

Muitas vezes ouvimos falar de saídas com coletor aberto ou dreno aberto. Mas o que exatamente o termo “coletor aberto” quer dizer?

O termo “saída com coletor aberto” ou “open collector output” significa que o ponto de saída do sinal é o coletor de um transistor  e que esse coletor não possui nada ligado a ele internamente.

Veja o exemplo na imagem abaixo. O projetista tem acesso apenas a saída Vout (coletor aberto), onde pode conectar a carga que desejar.

Transistore em configuração coletor aberto (open collector)
Transistor em configuração coletor aberto (open collector)

Vejamos alguns pontos importantes relacionados às saídas de coletor aberto ou dreno aberto…

Coletor aberto ou dreno aberto?

Utiliza-se o termo “saída com dreno aberto” ou “open drain output” quando na saída temos um FET (transistor de efeito de campo) em vez de um TBJ (transistor bipolar de junção).

O nome da saída muda porque os FETs possuem nomes diferentes para seus terminais e, nesse caso, o terminal de saída é o dreno.

Ligação da carga

A carga é conectada entre a fonte de alimentação Vcc e o coletor do transistor. A saída desse tipo de circuito é digital: ligada ou desligada. Quando o transistor conduz a carga é ligada e quando o transistor corta a carga é desligada.

Uma grande vantagem deste circuito é que a carga sendo acionada pode ser de qualquer tensão, mesmo uma diferente da tensão interna do circuito.

Mas devemos tomar alguns cuidados relacionados a alimentação e a carga:

Cuidados importantes

O transistor de saída deve ser capaz de suportar a tensão da fonte de alimentação, que quando em corte fica toda sobre o coletor. No datasheet do componente é especificado a tensão máxima de alimentação da carga, ou seja, é especificada a tensão de ruptura do coletor (collector breakdown voltage).

Além da tensão da fonte, devemos tomar o cuidado de escolher uma carga com corrente menor que a corrente máxima do transistor (absolute maximum current). Dessa forma o transistor de saída não queima quando aciona a carga.

Cargas indutivas, como relés e solenoides, quando acionadas por uma saída com coletor aberto precisam de um componente adicional para evitar danos ao transistor. Esse componente adicional é um diodo de roda-livre em paralelo com a carga. Esse diodo tem catodo ligado a alimentação e anodo ligado a saída coletor aberto, ou seja, ele aponta do coletor para a fonte.

O diodo de roda-livre server como caminho de corrente para a carga indutiva. Ele permite que a energia do campo magnético decresça  aos poucos. Isso evita picos de tensão no coletor que podem danificar o transistor.

Fatos interessantes

É possível criar portas lógicas com transistores em coletor aberto: podemos realizar operações NOR ligando vários coletores de transistores em paralelo. Portanto, qualquer transistor que conduzir levará a saída a zero e ligará a carga. Se vários estiverem ligados a saída continuará em zero e a carga será mantida ligada.

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Autor: Djones Boni

Engenheiro Eletricista.

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