No tutorial anterior vimos um circuito com 3 mosfets e alguns outros componentes.

Na verdade, o exemplo anterior foi baseado no circuito abaixo, que é parte do esquema da placa Shuttle A14HM02.

Vamos ver algumas semelhanças entre eles.

A alimentação deste circuito, que é de 19V, vem do conector CN19. Podemos ver os mosfets Q19 e Q25 (Canal N) e o U15 (Canal P).

O sinal SAFTY_PROTECT(em verde) é equivalente à chave S1 do circuito anterior. Este sinal é controlado por outro circuito e o importante para nós, é que ele pode ter nível alto (S1 fechada) ou nível baixo (S1 aberta).

Vemos também que no lugar da lâmpada L1, temos agora quatro saídas (em azul):DC_IN_B; DC_IN; VIN e CHG_VCC.
Estas tensões irão alimentar outros estágios do notebook.

O modo de funcionamento é o mesmo descrito na parte 4 do tutorial e faremos apenas um rápido resumo, já que foi visto com detalhes anteriormente.

Para um funcionamento normal do aparelho, o sinal SAFTY_PROTECT deve estar em nível baixo. Com isso Q19 fica no corte e Q25 satura.
E assim, temos a tensão no divisor resistivo R277 e R278, que leva tensão ao gate de U15.
Com Q15 saturado, ele leva a tensão DC_IN+ do source até as quatro saídas citadas acima (em azul).
Esta análise pode ser comparada à figura 1 do tutorial 4.

Caso o sistema detecte algum mau funcionamento, o circuito responsável por gerar o sinal SAFTY_PROTECT atua, levando este sinal a um nível alto.
Com isso, Q19 satura e Q25 fica no corte.  Desta forma, o gate de U15 fica com a mesma tensão do source (19V) e fica no corte, impedindo que as saídas recebam alimentação.
Esta situação é semelhante à figura 2 do tutorial 4.

A rápida análise deste circuito teve a intenção de ressaltar a importância de conhecermos o funcionamento dos transístores.

É claro que para um entendimento do circuito completo deste esquema, teríamos que analisar outros circuitos que fogem totalmente do nosso assunto principal.

Sendo assim, veremos mais alguns exemplos baseados neste esquema, já que ele possui alguns circuitos que podemos analisar para fixar os conceitos que aprendemos até aqui sobre os transístores. Estes circuitos são amplamente usados em placas eletrônicas.

Veja a imagem abaixo.

Nela temos o mosfet Q10 que é responsável por gerar a tensão +3.3VS.

Sabemos que é um mosfet de canal N, já que a seta no source nos indica isso. A alimentação deste mosfet é feita pela tensão de+3.3VA (em seu dreno) e é gerada em outra parte do circuito.

Para termos a saída no source, este mosfet precisa estar saturado (chave dreno-source fechada).

O sinal 3.3VS_ON_HV (seta azul) é o responsável pelo chaveamento de Q10.

Concluímos com isso, que este sinal deve estar em nível alto para saturar o mosfet e gerar a tensão+3.3VS. Observe que a tensão+3.3VS é a mesma que a tensão+3.3VA que após passar através do mosfet, seu nome é alterado.

Observe também que se não tivermos a tensão +3.3VS neste circuito, a primeira providência seria verificar se este transístor está recebendo a alimentação em seu dreno (+3.3VA) e em caso positivo, verificamos se a tensão no gate está em nível alto. Caso não exista a tensão no gate (3.3VS_ON_HV), teríamos que procurar onde este sinal é gerado e analisar seu circuito. Outra possibilidade seria o Q10 com defeito. Neste caso, teríamos as tensões no dreno e no gate, mas não no source.

Vejamos outro exemplo.

No circuito acima temos Q33 de Canal N e Q18 de Canal P. O sinal VIN é o mesmo da figura 1 acima e vamos considerar que ele já exista na placa.
Sendo assim, ele é ligado ao source de Q18 através da bobina B12.

Se o sinal LVDS_VIN (linha tracejada) estiver em nível baixo (0V), Q33 permanece no corte (chave dreno-source aberta).

Com isso, Q18 também fica no corte, já que ele recebe uma tensão positiva no gate, através de R206 (pull-up).
Como o gate de Q18 tem uma tensão igual à tensão do source, esta situação mantém o mosfet no corte e o sinal VIN_LCD na saída não existirá.
Este sinal somente será gerado se Q18 estiver saturado.

Agora, vamos considerar que o sinal LVDS_VIN tenha um nível alto. Com isso Q33 satura, já que temos no gate uma tensão positiva maior que a tensão do source deste mosfet.

Com Q33 saturado, ele aterra o terminal de R206 que está ligado ao seu dreno e também o gate de Q18, que tem agora uma tensão no gate menor que a tensão do source, e entra em saturação gerando assim a tensão (sinal) VIN_LCD.

Outro circuito muito usado é o que vemos na figura abaixo.

Nele podemos ver o transístor Q48 (NPN) que é o responsável por gerar o sinal AUX_OFF. É um circuito interessante, já que este sinal (AUX_OFF) pode ter dois níveis diferentes.
Vejamos como.

Vamos considerar que a tensão +CPU_CORE já exista.

Se o sinal H_THRMTRIP# estiver em nível baixo, a base de Q48 também irá estar em nível baixo mantendo esse transístor no corte.
Com isso, a tensão+CPU_CORE flui através de R426 e o sinal AUX_OFF assume um nível alto.

Se agora o sinal H_THRMTRIP# tem um nível alto, Q48 satura e aterra o terminal de R426 que está ligado ao seu coletor.
Como o terminal do sinal AUX_OFF também está ligado ao coletor de Q48, ele também é aterrado e o sinal passa a ter um nível baixo (0 volt).

Modos de Operação 

Vimos que os transístores para funcionarem, precisam de um nível de tensão fixo no gate, que pode ser um nível alto (saturado) ou baixo (corte).
Este modo de operação é chamado de Modo Contínuo.

É chamado assim porque, como vimos antes, a chave dreno-source fica apenas em dois estados: aberta ou fechada.
Em outras palavras, o transístor fica no corte ou saturado. No modo contínuo, temos apenas estes dois estados.

Existe também o Modo Pulsante em que o transístor funciona em conjunto com um circuito PWM. Este circuito é largamente usado em fontes chaveadas (conversores DC-DC).

Não entraremos em detalhes sobre as fontes chaveadas, mas faremos alguns comentários sobre os transístores usados neste circuito.

Veja que na figura acima temos os mosfets Q14 e Q15.

Quem controla o estado de saturação e corte deles, neste caso, é o circuito integrado U3 que é um CI PWM.

O importante para nós, é que os pinos 14 e 17 deste CI geram uma onda quadrada que será enviada ao gate dos mosfets.
Para entender como este circuito funciona, devemos antes entender como funciona uma onda quadrada.

Veja a figura abaixo.

Como vemos, a onda do terminal 14 inicia o ciclo em 0 volt, mantendo Q14 no corte. A onda que sai do terminal 17 inicia o ciclo em 5 volts e mantém o mosfet Q15 saturado. Quando os ciclos se invertem, o estado dos mosfets
também inverte, ou seja, o que está no corte entra em saturação e o que estava saturado passa para o corte.

Este é o modo de operação pulsante ou chaveado. Para facilitar o entendimento, imagine a chave dreno-source sendo aberta e fechada centenas de vezes por segundo.
Neste caso, enquanto a chave dreno-source de Q14 estiver aberta, a chave de Q15 estará fechada.

Como a inversão de ciclos ocorre diversas vezes por segundo, ao medirmos a tensão no gate com um multímetro, teríamos a falsa impressão de ter uma tensão positiva neste ponto. Vimos que ela varia rapidamente e o multímetro não é o instrumento ideal para este tipo de medição.

Na verdade, o sinal no gate de mosfets que operam segundo o que acabamos de ver (Modo Pulsante) só é possível ser medido com a ajuda de um osciloscópio.

Neste tipo de circuito, o mosfet que recebe a tensão da fonte em seu dreno, é chamado mosfet de alta (neste exemplo é o Q15) e o mosfet que tem o source ligado ao terra é chamado mosfet de baixa (Q14).

A tensão de saída deste circuito é tomada na junção do source de Q15 e no dreno de Q14. O valor desta tensão também é dependente da frequência de operação do CI PWM.

Conclusão 

Todas as informações e conclusões que tiramos dos exemplos vistos até aqui, só foram possíveis porque temos um circuito de referência (esquema) para fazermos a análise e esta é a importância de sabermos interpretar um esquema elétrico.

Entendendo como funcionam os componentes que formam o circuito, a análise se torna bem mais fácil.

Uma última informação antes de finalizar esta parte do tutorial, é que vemos em diversas literaturas, o transístor ser chamado de chaveador, comutador, acionador e etc. Isto é devido à função que o transístor desempenha em determinado circuito, mas de uma forma geral, o transístor sempre irá se comportar da forma que vimos aqui e nas apostilas anteriores.

Na próxima parte deste tutorial, veremos como identificar um transístor na prática e como escolher um equivalente através do seu Datasheet.
Até lá.

Este tutorial está disponível no formato PDF no link abaixo.

https://eletronicabr.com/files/file/23631-transistores-teoria-e-pratica-parte-5/