Fonte de corrente melhorada com dois transistores

O funcionamento da fonte de corrente que vimos em Projetando: Fonte de corrente dependia diretamente da tensão de alimentação e, por causa disso, não podíamos utilizar ela com uma fonte não regulada. Podemos utilizar outra configuração com dois transistores como um fonte de corrente melhorada. Veja na imagem abaixo dois transistores PNP configurados como fonte de corrente constante.

O transistor Q1 limita a tensão sobre o resistor R1, estes dois definem a corrente de saída da fonte de forma independente a tensão de alimentação. O resistor R2 causa a queda de tensão entre o coletor de Q1 e o terra, enquanto o transistor Q2 mantém o a tensão coletor-emissor de Q1 estável, o que reduz variações secundárias da corrente de saída com a tensão de alimentação.

A corrente de coletor, que é a corrente de saída da fonte de corrente, depende da corrente de emissor e da corrente de base. Geralmente pode-se aproximar a corrente de coletor como sendo igual a corrente de emissor.

IC = IE – IB
IC = IE * (1 – 1/(1 + hFE))
IC = IE * hFE / (1 + hFE)
IC ≈ IE

Escolhemos o resistor R1 para conduzir a corrente de saída desejada quando aplicada a tensão base-emissor do transistor Q1.

R1 = VBE / IE

Para o resistor R2 geralmente escolhemos um valor comercial relativamente alto, como 10kΩ. O único cuidado que devemos tomar quanto a este resistor é que a corrente de base do transistor Q2 não deve fazer ele mesmo entrar em corte, o que faria a fonte de corrente não funcionar corretamente.

IB = IE / hFE
R2 * IB < VIN – 2 * VBE
R2 < (VIN – 2 * VBE) / (IE / hFE)

Exercício 1 (resolvido)

Projete uma fonte de corrente melhorada com transistores PNP que forneça 2mA para a carga. Qual a tensão de alimentação mínima para que a fonte de corrente possa alimentar uma carga de 2kΩ.

1) Escolhemos R1 para fornecer a corrente desejada na fonte. Consideramos VBE = 0,7V, calculamos o valor 350Ω e escolhemos o valor comercial R1 = 360Ω, que fornecerá a corrente de aproximadamente 1,94mA na saída.

R1 = VBE / IE
R1 = 0,7 / 0,002 = 350Ω
R1 = 360Ω

2) Como dito anteriormente, escolhemos R2 = 10kΩ. Verificamos se R2 faria Q2 entrar em corte com sua corrente de base, consideramos VIN = +5V, VBE = 0,7V e hFE = 100. Constatamos que isso não acontecerá.

R2 < (VIN – 2 * VBE) / (IE / hFE)
R2 < (5 – 2 * 0,7) / (0,002 / 100)
R2 < 180kΩ

Exercício 2

Nosso projeto, alimentado por um regulador de 5V, precisa fornecer um sinal digital em corrente. Em nível baixo precisamos fornecer 4mA e em nível alto 20mA. Especifique a máxima resistência de carga. O microcontrolador deve controlar a saída de corrente através de um IO. Dica: os IOs podem estar em três niveis (nível alto, nível baixo e alta impedância).

Compartilhe!

Gostou do post? Foi útil? Clique abaixo e compartilhe com seus amigos!

Veja mais posts sobre Projetos.