O microcontrolador decide, mas não aciona. O pino de saída dele entrega alguns miliamperes — o suficiente para acender um LED pequeno, e nem perto do que uma bobina de relé consome.
Entre a decisão e a ação há sempre um componente que amplifica essa capacidade. Em refrigeração, na esmagadora maioria dos casos, esse componente é um transistor trabalhando como chave.
Chave, não amplificador
Transistor tem duas formas de trabalhar. Como amplificador, ele reproduz na saída uma versão ampliada do sinal de entrada — é o que acontece em áudio e instrumentação. Como chave, ele só tem dois estados: conduzindo tudo o que pode, ou bloqueado.
Na placa de refrigeração, praticamente todo transistor trabalha como chave. Isso simplifica muito o que você precisa saber: não há ganho para calcular, não há ponto de operação para ajustar. Há dois estados, e a pergunta de diagnóstico é sempre a mesma — ele está no estado que a lógica mandou?
Trabalhar como chave também é o que mantém o componente frio. Bloqueado, não passa corrente; conduzindo plenamente, a tensão sobre ele é pequena. Nos dois casos a potência dissipada é baixa. Transistor de chaveamento que aquece muito está num estado intermediário, e isso é sintoma — de comando insuficiente, de componente degradado ou de carga além do previsto.
Transistor bipolar: comandado por corrente
Três terminais: base, coletor e emissor. Uma corrente pequena na base permite uma corrente muito maior entre coletor e emissor. A relação entre as duas é o ganho, e nos transistores comuns de chaveamento ela é da ordem de algumas dezenas a algumas centenas.
Para trabalhar como chave, a lógica injeta na base corrente folgada — mais do que o mínimo necessário — para garantir que o transistor conduza plenamente. Daí o resistor que sempre acompanha a base: ele define essa corrente.
Repare no desenho: é o circuito completo de acionamento de relé que você vai encontrar dezenas de vezes numa placa. Transistor, resistor de base, bobina e diodo de roda-livre da lição 3.
Como falha: em curto entre coletor e emissor, e o resultado é a carga permanentemente acionada, independentemente do comando. Esse é o sintoma mais característico do serviço eletrônico: equipamento com ventilador que não desliga, resistência de degelo sempre ligada, solenoide travada aberta. A causa frequente é o diodo de roda-livre aberto, que deixou o pico da bobina chegar ao transistor.
Falha em aberto também ocorre, e aí a carga nunca aciona.
MOSFET: comandado por tensão
Também três terminais: gate (porta), drain (dreno) e source (fonte). A diferença essencial é que o MOSFET é comandado por tensão no gate, praticamente sem consumir corrente — o gate se comporta como um pequeno capacitor.
Isso dá duas vantagens que explicam por que ele domina os circuitos recentes:
- Comando direto pela lógica, sem exigir corrente do microcontrolador.
- Resistência muito baixa quando conduz, o que significa menos calor em corrente alta.
Em refrigeração o MOSFET aparece no acionamento de motores de corrente contínua, de ventiladores de velocidade variável, nos circuitos de fonte chaveada e nos estágios de potência dos equipamentos inverter.
Como falha: em curto entre dreno e fonte, com o mesmo sintoma de carga sempre acionada. E tem uma fragilidade própria: o gate é isolado por uma camada muito fina, que sobretensão e descarga estática danificam. Na prática, MOSFET avulso para reposição deve ser manipulado com os cuidados antiestáticos usuais — o componente pode ser danificado por um toque que você não sente.
O teste de campo
A boa notícia é que o teste de junção da lição 3 serve aqui também. Com a placa desenergizada, capacitores descarregados, e preferencialmente com o componente desoldado ou com um terminal livre:
Transistor bipolar. A base forma junção com coletor e com emissor. O teste deve indicar junção num sentido e aberto no outro em cada par, e coletor para emissor deve estar aberto nos dois sentidos. Qualquer condução entre coletor e emissor condena o componente.
MOSFET. Dreno e fonte devem estar abertos com o gate descarregado — mas há um detalhe: a maioria dos MOSFETs tem um diodo interno entre fonte e dreno, que indica junção num sentido. Isso é normal. O que condena é condução nos dois sentidos. E, como o gate retém carga, o resultado pode mudar entre medições: curto-circuite brevemente gate e fonte antes de testar, para descarregá-lo.
| Resultado | Conclusão |
|---|---|
| Junções da base normais, coletor-emissor aberto | Bipolar provavelmente bom |
| Coletor-emissor conduzindo | Bipolar em curto — e procure o diodo de roda-livre |
| Dreno-fonte conduzindo num sentido só | MOSFET provavelmente bom (diodo interno) |
| Dreno-fonte conduzindo nos dois sentidos | MOSFET em curto |
| Tudo aberto, inclusive as junções esperadas | Componente aberto |
As mesmas duas ressalvas da lição 3 valem integralmente: teste em placa montada pode dar falso curto por caminhos paralelos, e aprovação no teste de junção não garante componente bom em operação — ele pode falhar sob tensão ou sob corrente que o multímetro não aplica.
A pergunta que fecha o diagnóstico
Transistor de acionamento em curto é quase sempre consequência. Antes de substituir, verifique:
- o diodo de roda-livre daquela saída, que pode estar aberto;
- a bobina ou carga acionada, que pode estar em curto e ter exigido corrente além do previsto;
- a tensão de alimentação da seção de saídas, que fora de faixa castiga os transistores;
- a presença de surto na instalação, se vários estágios de saída falharam juntos.
Sem essa verificação, o substituto queima também — e dessa vez o técnico perdeu a credibilidade junto com a peça.
Erros comuns
Trocar transistor em curto sem verificar o diodo de roda-livre. Os dois falham juntos com frequência, e o novo transistor repete o destino.
Condenar MOSFET por conduzir num sentido entre dreno e fonte. É o diodo interno, e isso é normal.
Testar MOSFET sem descarregar o gate. A carga retida muda o resultado entre medições.
Manipular MOSFET de reposição sem cuidado antiestático. O gate é danificado por descarga imperceptível.
Interpretar transistor de chaveamento que aquece como característica normal. Como chave ele trabalha frio; calor indica estado intermediário, comando insuficiente ou carga excessiva.
O que ficou
Na placa de refrigeração, transistor trabalha como chave: dois estados, sem ganho para calcular. O bipolar é comandado por corrente de base e sempre acompanha um resistor; o MOSFET é comandado por tensão no gate, conduz com resistência muito baixa e tem gate frágil a sobretensão e estática. Os dois falham tipicamente em curto, com o sintoma característico de carga permanentemente acionada. O teste de junção serve para os dois, com a ressalva do diodo interno do MOSFET — e todo curto de transistor de saída pede a verificação do diodo de roda-livre e da carga antes da substituição.
A próxima lição trata das chaves que acionam carga em corrente alternada: triac e relé de estado sólido.
Teste seu conhecimento
Um equipamento está com o ventilador do evaporador permanentemente ligado, sem responder ao comando da placa. Qual a hipótese mais provável?
- A) Sensor de temperatura em curto
- B) Transistor ou MOSFET da saída correspondente em curto, mantendo a carga acionada
- C) Fusível de entrada aberto
- D) Capacitor de filtro da fonte estufado
Resposta: B) Transistor ou MOSFET da saída correspondente em curto, mantendo a carga acionada. O curto entre coletor e emissor, ou entre dreno e fonte, estabelece caminho permanente para a corrente da carga, que passa a ficar acionada independentemente do comando. É o sintoma mais característico de falha de estágio de saída.
Ao testar um MOSFET com a função de diodo, você encontra condução entre fonte e dreno num sentido e bloqueio no outro. O que concluir?
- A) O componente está em curto
- B) O componente está aberto
- C) O resultado é compatível com um MOSFET bom, por causa do diodo interno entre fonte e dreno
- D) O gate está danificado
Resposta: C) O resultado é compatível com um MOSFET bom, por causa do diodo interno entre fonte e dreno. A maioria dos MOSFETs traz um diodo interno entre fonte e dreno, que conduz num sentido. O resultado esperado num componente bom é justamente esse. O que condena o componente é a condução nos dois sentidos.
Por que um transistor de chaveamento em curto exige verificar o diodo de roda-livre antes da substituição?
- A) Porque o diodo precisa ser trocado junto por recomendação do fabricante
- B) Porque o diodo aberto deixa o pico de tensão da bobina atingir o transistor, e foi provavelmente a causa da falha
- C) Porque o diodo determina o ganho do transistor
- D) Porque sem o diodo o transistor não recebe comando da base
Resposta: B) Porque o diodo aberto deixa o pico de tensão da bobina atingir o transistor, e foi provavelmente a causa da falha. O diodo de roda-livre dissipa a energia armazenada no campo magnético da bobina no instante em que a corrente é interrompida. Aberto, o pico de tensão invertida chega ao transistor e o destrói — e o substituto terá o mesmo destino se o diodo não for trocado. —
Leia também
- Página-pilar: Inverter e eletrônica de potência na refrigeração
- Próxima lição: Triac e relé de estado sólido: acionar carga em corrente alternada
- Lição anterior: Sinais na placa: PWM e os limites do multímetro
- Relacionado: Optoacoplador: por que a placa isola comando e potência
- Relacionado: Motor de passo e válvula de expansão eletrônica