NTC ou PTC?

[Tiago Vulgar]

Pessoal, este termístor seria PTC ou NTC?

OBS: Por curiosidade, ok 

[Matec]

Pra mim, seria só um trimpot.

[xformer]

NTC.  A lógica é a seguinte: os transistores quando se aquecem, conduzem mais corrente de coletor para uma mesma tensão Vbe. Como os diodos fornecem a tensão de polarização para Vbe dos transistores, essa tensão deve ser diminuída para que a corrente de condução dos transistores volte ao valor desejado. Assim o termistor precisa ter um coeficiente de temperatura negativo (diminui a resistência com o aumento da temperatura), de forma a diminuir a tensão Vbe fornecida para os transistores (o NTC em paralelo com um dos diodos diminui a tensão sobre ele, já que desvia uma maior corrente do diodo por diminuir a resistência). 

[Tiago Vulgar]

Legal Xformer!
Matec eu também achava que era isso, mas aí encontrei alguns questionamentos dessa potencia em algum fórum da vida (acho que era o Ssguitar) identificando como termístor.

Um questionamento que eu tenho é: isso é eficiente?

Não sei se isso seria questionável, por questões técnicas ou por gosto, mas tenho a impressão que o multiplicador de VBE com transistor parece ser mais seguro ou mais eficiente do que esta topologia.
 

[Matec]

Legal Xformer!
Matec eu também achava que era isso, mas aí encontrei alguns questionamentos dessa potencia em algum fórum da vida (acho que era o Ssguitar) identificando como termístor.

Um questionamento que eu tenho é: isso é eficiente?

Não sei se isso seria questionável, por questões técnicas ou por gosto, mas tenho a impressão que o multiplicador de VBE com transistor parece ser mais seguro ou mais eficiente do que esta topologia.
 

De fato esse tipo de controle de bias é menos preciso que o tipo multiplicador de Vbe. Novos projetos dificilmente utilizam ajustes por temperatura utilizando NTCs. Segundo consta, o coeficiente de temperatura do NTC é um tanto diferente do coeficiente das junções PN dos transístores.

Eu citei o Trimpot como possível componente para o circuito, pois bastaria colocar os diodos como sensores de temperatura, em vez do NTC, pois a correção feita pelo diodo é bem mais próxima àquela dos transístores.

 

[A.Sim]

Pois então: o NTC permite uma compensação térmica mais segura do que o uso de diodos ou do multiplicador de Vbe.

[Tiago Vulgar]

Pois então: o NTC permite uma compensação térmica mais segura do que o uso de diodos ou do multiplicador de Vbe.

Em qual sentido seria mais seguro A.Sim?

[A.Sim]

Então: o coeficiente térmico da junção B-E do transistor no multiplicador de Vbe ( ou das junções p-n, no caso de se usar diodos em série ) é praticamente o mesmo da junção B-E dos transistores de potência. Acontece que essas junções aquecem menos do que a junção B-E dos transistores de potência ( a temperatura sobre o dissipador é sempre "muito" menor do que a temperatura no die do transistor ), então, é sempre uma compensação imperfeita a menor. Por essa razão e para amenizar o problema, é que se insere os resistores de emissor.

O coeficiente térmico do NTC é muito maior do que o de uma junção p-n, tanto que ele precisa ser reduzido com o uso de resistores fixos. Assim, pode-se fazer uma compensação exata ou, o que é melhor, uma compensação imperfeita a maior, onde a corrente quiescente seja reduzida à medida que os transistores se aquecem. Mas, para isso, precisa Engenharia.

[Matec]

Então: o coeficiente térmico da junção B-E do transistor no multiplicador de Vbe ( ou das junções p-n, no caso de se usar diodos em série ) é praticamente o mesmo da junção B-E dos transistores de potência. Acontece que essas junções aquecem menos do que a junção B-E dos transistores de potência ( a temperatura sobre o dissipador é sempre "muito" menor do que a temperatura no die do transistor ), então, é sempre uma compensação imperfeita a menor. Por essa razão e para amenizar o problema, é que se insere os resistores de emissor.

O coeficiente térmico do NTC é muito maior do que o de uma junção p-n, tanto que ele precisa ser reduzido com o uso de resistores fixos. Assim, pode-se fazer uma compensação exata ou, o que é melhor, uma compensação imperfeita a maior, onde a corrente quiescente seja reduzida à medida que os transistores se aquecem. Mas, para isso, precisa Engenharia.

Então, pra simplificar, continuo utilizando o sistema de multiplicador de VBE....

[xformer]

Algumas notas de aplicação interessantes para aprender a usar os termistores:

https://www.vishay.com/docs/29053/ntcappnote.pdf



https://www.tdk-electronics.tdk.com/download/1487840/19643b7ea798d7c4670141a88cd993f9/pdf-general-technical-information.pdf

[Ramsay]

Eu também prefiro o multiplicador de VBE desde que o(s) diodo(s) esteja(m) bem fixado(s) junto ao dissipador e com pasta térmica aplicada.
O maior problema dos NTC, além da complexidade dos circuitos é o tempo de resposta mais lento (1.7s) que pode complicar caso algum transistor de potência entre em curto.
Me corrijam se eu estiver errado.

[hgamal]

Estive olhando os artigos que o Xformer apresentou. Olhei também o seguinte artigo:

https://www.ti.com/lit/an/sboa277a/sboa277a.pdf?ts=1608383735088

Sò olhando esses artigos, não consegui concluir se um é melhor que o outro.

Segundo os artigos. o comportamento do NTC é exponencial. Isso me faz pensar em que situação se o fato do NTC estar medindo outra temperatura que não a da junção, poderá fazer com que ele possa compensar corretamente o VBE do transistor, isso sem um circuito bem "esperto".

Por outro lado, o VBE do transistor varia de forma diferente também. Embora o artigo que eu citei use ele como medidor de temperatura. (convenhamos, tem mais transistor no mundo que NTCs)

Acho que esta batalha precisa de umas experiências para concluir.

Mas uma coisa é certa, o padrão que eu observo na indústria é o multiplicador de VBE.

[xformer]

Como o A.Sim comentou, o NTC pode prover uma compensação muito maior do que usar uma outra junção PN no sentido de tentar salvar os transistores de saída, em detrimento da exata manutenção da corrente quiescente.

Minha pouca experiência com o uso de NTCs é basicamente medir a resistência deles e apertá-los entre os dedos pra ver se a resistência cai. Posso dizer que o efeito é muito rápido se o termistor for de pequenas dimensões. Eu estava envolvido em fazer um termostato simples para fermentadora e cogitei em usar NTCs, mas no fim me rendi ao LM35 mesmo para não ter de calibrar a temperatura de setpoint se usasse o NTC (mas nada de muita precisão).

Já sobre junções e temperaturas, recentemente eu brincava com um circuito de referência de tensão "bandgap", que é usado em muitos circuitos integrados reguladores de tensão (Bob Widlar usava muito) porque ele tem a compensação de temperatura para manter a tensão de referência estável ao invés de usar um diodo zener, como fazemos em reguladores de tensão lineares discretos. Obviamente que eu não usei transistores perfeitamente casados e com comportamento idêntico com a variação de temperatura. O circuito engenhoso consiste em usar um transistor com coeficiente negativo de variação de Vbe e outro para gerar um sinal que tenha efeito de coeficiente positivo, e que são somados por um terceiro transistor.
Usei dois BC547 e ajustando a saída para 1.25 V e ao aquecer os dois transistores com um resistor de potência, a minha tensão de referência (nada estável com a temperatura) caía para 1.20 V. Esse circuito é uma outra face da mesma moeda da compensação de Vbes. Isso me demonstrou que dois transistores dificilmente se comportam igualmente com a variação de temperatura. Então é muito difícil fazer a compensação perfeita usando só  diodos ou transistores para polarizar as saídas dos amplificadores (ainda mais com transistores de porte e potência bem diferentes).

[A.Sim]

Widlar gostava muito dos bandgaps porque ele inventou o bandgap. Solução ovo-de-colombo para o problema da obtenção de uma tensão de referência estável. Infelizmente, o circuito só funciona bem em versão integrada; não é um circuito para ser montado com componentes discretos.

Tempo de resposta: há NTCs no formato de diodos ( 1N4148 ) portanto a inércia térmica é a mesma. Aliás, nenhum circuito compensador da corrente de repouso vai proteger os transistores de saída em caso de curto-circuito na saída. O aquecimento do die do transistor é instantâneo; até que o dissipador aqueça, o transistor já fundiu. A  proteção contra curto-circuito deve ser feita de outra forma.

Comportamento exponencial: é por causa dele que se lineariza a resposta do NTC com resistores em série e em paralelo. Esses resistores ainda ajustam o coeficiente térmico da associação para o valor que o projetista precisa para controlar a corrente de repouso.

Aliás, é interessante ver que circuitos que usam NTC dispensam resistores nos emissores, enquanto que circuitos com diodos / multiplicador de Vbe sempre os utilizam. Alguém sabe por quê ?

[xformer]

Widlar gostava muito dos bandgaps porque ele inventou o bandgap. Solução ovo-de-colombo para o problema da obtenção de uma tensão de referência estável. Infelizmente, o circuito só funciona bem em versão integrada; não é um circuito para ser montado com componentes discretos.
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Aliás, é interessante ver que circuitos que usam NTC dispensam resistores nos emissores, enquanto que circuitos com diodos / multiplicador de Vbe sempre os utilizam. Alguém sabe por quê ?

Eu tenho alguns integrados LM3086 (ou 3046, não lembro ao certo) que tem transistores casados, talvez se eu utilizá-los o brinquedo pode ficar melhor.

Sobre os resistores de emissor: se a corrente de emissor aumentar, a tensão no emissor aumenta também, de forma a diminuir a tensão base emissor, fazendo o ajuste da polarização.