ESTÁGIOS DE SAÍDA
FUNDAMENTOS
2h
CLASSES DE ESTÁGIOS DE
SAÍDA
Os estágios de saída trabalham com grandes
amplitudes e grandes correntes.
 O modelo de pequenos sinais não é mais
válido, ainda assim a linearidade é um
requisito importante.
 Na figura a seguir são mostradas 4 classes
de estágios de saída.

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CLASSES DE ESTÁGIOS DE
SAÍDA: A, B, AB, C
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ESTÁGIO DE SAÍDA
CLASSE A
Na figura a seguir é mostrada um estágio de
saída classe A.
 A tensão de saída é dada por:
vO=vI-vBE1
 A máxima tensão de saída é dada por:
vOmax=VCC-VCE1sat
 O transistor Q2 puxa uma corrente constante
I, assim:
iE1=I+iL

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ESTÁGIO DE SAÍDA
CLASSE A
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ESTÁGIO DE SAÍDA
CLASSE A
Se iL for muito negativa, Q1 irá cortar.
 Portanto, a mínima tensão de saída é dada
pelo corte de Q1, ou pela saturação de Q2:
vOmin=-IRL
vOmin=-VCC+VCE2sat
 Escolhendo I(VCC-VCE2sat)/RL, a tensão
mínima se dá pela saturação de Q2.
 A próxima figura ilustra a função de
transferência do seguidor de emissor.

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ESTÁGIO DE SAÍDA
CLASSE A
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ESTÁGIO DE SAÍDA
CLASSE A



Colocando uma onda senoidal na entrada,
temos que a tensão senoidal de saída será dada
por:
vO=VCCsin(2fot) com VCC>>VCEsat
Por outro lado, a tensão vCE1=VCC-vO será dada
por:
vCE1=VCC[1-sin(2fot)]
Supondo que I=VCC/RL, temos que a corrente
de coletor é dada por:
iC1=I [1+sin(2fot)]
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ESTÁGIO DE SAÍDA
CLASSE A
Portanto a potência dissipada em Q1:
pD1=vCE1iC1=VCCI [1-sin2(2fot)]
cujo valor de pico é VCCI, que é igual à
dissipação sem sinal.
 O rendimento de conversão de potência é
definido como:
=PL/PVCC
onde PL é a potência entregue à carga, e
PVCC é a potência retirada das fontes de
alimentação.

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ESTÁGIO DE SAÍDA
CLASSE A
A potência entregue à carga é dada por:
PL=VO2/(2RL)
onde VO é o valor de pico da tensão
senoidal de saída.
 A corrente média em Q1 é igual a I, e a
corrente em Q2 é constante e também igual
a I, portanto a potência retirada das fontes
de alimentação é igual a:
PVCC=2VCCI

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ESTÁGIO DE SAÍDA
CLASSE A
O rendimento de conversão de potência é
dado por:
=(1/4)(VO/RLI)(VO/VCC)
 Para VO=VCC e VO=RLI, o rendimento
máximo é igual a:
=1/4=25 %
 Devido ao baixo rendimento, estágios de
saída classe A são pouco usados em alta
potência.

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ESTÁGIO DE SAÍDA
CLASSE B

A próxima figura ilustra a conexão de um
transistor NPN e um PNP formando uma
configuração denominada “push-pull”, ou
seja, enquanto um transistor empurra
corrente, o outro puxa.
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ESTÁGIO DE SAÍDA
CLASSE B
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ESTÁGIO DE SAÍDA
CLASSE B

Na figura a seguir é ilustrada a função de
transferência entre saída e entrada.
–
–
–

Para vI>0 V, tanto QN, quanto QP estarão
cortados e a saída vO=0 V.
Para vI>0,5 V, vO=vI-vBEN, com QP cortado.
Para vI<-0,5 V, vO=vI+vBEN, com QN cortado
Na região –0,5<vI<0,5 V, temos distorção
por cruzamento, conforme mostra a
próxima figura.
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ESTÁGIO DE SAÍDA
CLASSE B
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ESTÁGIO DE SAÍDA
CLASSE B
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ESTÁGIO DE SAÍDA
CLASSE B
A potência entregue à carga é dada por:
PL=VO2/(2RL)
 A corrente drenada da fonte de alimentação
consiste de semiciclos com valor de pico
VO/RL, portanto o valor médio da corrente é
VO/(RL), que dá uma potência total
retirada das fontes de alimentação é igual a:
PVCC=2VCCVO/(RL)

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ESTÁGIO DE SAÍDA
CLASSE B
Portanto a eficiência é dada por:
=(/4)(VO/VCC)
 Para VO=VCC, temos que
=/4=78,5 %
 A potência total dissipada é dada por:
PD=PVCC-PL
 E portanto,
PD=2VCCVO/(RL)-VO2/(2RL)
onde metade é dissipada em QN e QP.

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ESTÁGIO DE SAÍDA
CLASSE B
Derivando PD em relação a VO, temos que a
tensão de saída que causa máxima
dissipação é dada por:
VO=2VCC/
 Portanto:
PDmax=2VCC2/(2RL)
 Na máxima dissipação, a eficiência é de
=50%

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EXEMPLO 9.1

Projete um estágio de saída classe B, para
fornecer uma potência média de 20 W para
uma carga RL=8 . A fonte de alimentação
deve ser escolhida, tal que VCC=VO+5 V.

Determine o valor da fonte de alimentação.
A corrente de pico drenada da fonte de
alimentação.
A potência total fornecida pela fonte.
O rendimento de conversão de potência.
A potência de dissipação máx. de cada transistor.




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EXEMPLO 9.1
A partir da potência na carga, temos:
VO=(2PLRL)=(2208)=17,9 V
 Portanto,
VCC=23 V
 A corrente de pico drenada da fonte é igual:
IOpico=VO/RL=17,9/8=2,24 A
 A potência fornecida por cada fonte:
PVCC=VCCVO/(RL)=232,24/=16,4 W

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EXEMPLO 9.1
O rendimento é dado por:
=20/(216,4)=0,61
 A dissipação de potência em cada transistor
é dada por:
PDmax=VCC2/(2RL)=232/(82)=6,7 W

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RESISTÊNCIA TÉRMICA
Um transistor de potência não pode nunca
ter a sua temperatura de junção máxima
excedida, ou seja:
TJTJmax
 Além disso, temos que:
TJ-TA=JAPD
onde TA é a temperatura do meio ambiente,
PD é a potência dissipada pelo transistor e
JA é a resistência térmica do dispositivo
medida em C/W.

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EXEMPLO 9.4
Um TBJ é especificado para dissipação de
potência máxima de PDOmax=2 W na
temperatura ambiente de TA=25 C e a uma
temperatura de junção de TJ=150 C.
 Calcule a resistência térmica.
 A máxima potência de dissipação a uma
temperatura TA=50 C.
 A temperatura de junção, se o dispositivo
estiver operando com TA=25 C e
dissipando 1 W.

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EXEMPLO 9.4
A resistência térmica é dada por:
JA=(TJ-TA)/PD=(150-25)/2=62,5 C/W
 A máxima potência de dissipação é obtida
de:
PDmax=(TJmax-TA)/JA=(150-50)/62,5=1,6 W
 A temperatura de junção é dada por:
TJ=TA+JAPD=25+62,51=87,5 C

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DISSIPADOR DE CALOR


A resistência térmica entre a junção e o ambiente é
dada pela associação série de:
JA=JC+CA
onde JC é a resistência térmica entre a junção e o
encapsulamento (“case”) do transistor, e CA é a
resistência térmica entre o encapsulamento e o
ambiente.
Enquanto JC depende somente do
encapsulamento do dispositivo, CA pode ser
diminuído pela colocação de um dissipador
externo.
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