SU006 – C’ era una volta il 2N3055 transistor tuttofare

Verso la fine degli anni 60 del secolo scorso, quando ormai il silicio aveva soppiantato il germanio nella costruzione dei transistor e i primi circuiti integrati in contenitore plastico iniziavano a affiancare quelli metallici in TO5, ecco che si rese necessaria la disponibilità di transistor di una certa potenza in grado di lavorare con tensioni superiori ai classici 12 o 24V.

Mentre in Europa i transistor al germanio avevano ancora un certo successo, negli USA (vista la scarsità del germanio stesso e la sua lavorazione complessa e costosa) iniziarono a usare il silicio policristallino metallico, facilmente reperibile in vari giacimenti e lavorabile a costi più contenuti, che fino a allora veniva usato solo per acciai e leghe speciali e per la produzione di silicone.

Sempre negli USA dove le potenze in gioco non erano mai abbastanza elevate, fecero la loro comparsa dei transistor metallici in contenitore TO3 come il 2N2773, il 2N3442 e il 2N3055, che negli anni diventerà uno dei transistor più usati in infinite applicazioni

Le sue caratteristiche sono:

polarizzazione NPN, PD = 115W, IC = 15 A, VCE = 65V, Hfe min = 15, questi dati ne facevano un componente versatile tanto da essere usato come finale sugli alimentatori (combinato con altri transistor o con circuiti integrati tipo LM723), come comando per motori elettrici in bassa tensione potendo commutare correnti elevate, come finale di commutazione in circuiti chopper e regolatori switching, come finale per amplificatori audio (noi lo abbiamo proposto nell’ amplificatore old style AA001) e in casi curiosi come qualche sperimentatore ha fatto, come fototransistor.

Si proprio fititransistor, perché basta tagliare la parte alta della cappella con una piccol fresetta (dremel o simili), facendo attenzione a far uscire tutta la limatura e infine annegare la parte del semiconduttore in resina trasparente (noi consigliamo la resina “effetto acqua” della NOCH, reperibile nei negozi di modellismo ferroviario o su internet) anche se qualcuno in passato ha usato colla tipo UHU resa fluida diluendola con alcool o benzina avio, o addirittura il VINAVIL, bianca opaca da liquida, ma trasparente una volta essiccata.

Facendo così, siamo sicuri di proteggere la parte di silicio da umidità, polvere o urti accidentali, ma permettendo alla luce di arrivare creando così un fototransistor di potenza.

Col passare degli anni, i 2N3055 sono quasi spariti dal mercato, fatta eccezione per le varie fiere dell’ elettronica sparse qua e la per tutto l’ anno.

Nonostante la stessa Motorola ha messo in commercio da tempo il TIP3055 (in contenitore plastico)da non confondere con l’ MTP3055 che è un mosfet da 15 A in contenitore TO220, a tuttoggi non esiste un suo valido sostituto, in quanto si è costretti a ripiegare su componenti quasi simili di produzione asiatica, ma sempre di diverso contenitore.

Una delle sue maggiori applicazione era quella dei finali di alimentatori, come questo da 2 A molto usato fin dagli anni 70, la tensione era regolabile da 3,9V fino a un massimo di 15,3V e la corrente era limitata a 2 A da R4 e Q3.

 

Componenti alimentatore a transistor:

R1 = 680Ω 0,5W
R2 = 1KΩ 0,5W
R3 = 470Ω 0,5W
R4 = 0,33Ω 5W ceramica a filo
R5 = 2,2KΩ potenziometro lineare
R6 = 560Ω 0,5W

C1 = 2200uF 25V elettrolitico
C2 = 22uF 10V elettrolitico

D1 = ponte di diodi
DZ1 = diodo zener ZPD3V3

Q1 = transistor NPN tipo 2N1711 con dissipatore
Q2 = transistor NPN tipo 2N3055 con dissipatore
Q3 = transistor NPN tipo 2N1711
Q4 = transistor NPN tipo 2N1711

L’ uso dell’ integrato LM723 ne fece un vero alimentatore stabilizzatoregolabile in grado di lavorare con correnti più elevate (infatti si formava un darlington con transistor di potenza inferiore come 2N1711 o BD139).

La versione disegnata sopra è relativa al LM723 (o L123) con contenitore metallico in TO5, mentre quella disegnata sotto è relativa a quello in contenitore plastico DIL 14 pin.

 

Componenti alimentatore con LM723:

R1 = 2,2KΩ potenziometro lineare
R2 = 560Ω 0,5W
R3 = 0,47Ω 5W ceramica a filo
R4 = 470Ω potenziometro lineare
R5 = 330Ω 0,25W
R6 = 2,7KΩ 0,25W per 18Vac oppure 4,7KΩ 0,25W per 24Vac
R7 = 1KΩ 0,25W

C1 = 2200uF 25V elettrolitico
C2 = 10uF 10V elettrolitico
C3 = 10nF 50V poliestere
C4 = 22nF 50V poliestere

D1 = ponte di diodi

Q1 = transistor NPN tipo BD137 con dissipatore

Q2 = transistor NPN tipo 2N3055 con dissipatore

U1 = integrato tipo LM723 o L123 in contenitore metallico cilindrico o plastico DIL

 

*** il valore di R6 dipende dalla tensione di alimentazione e dalla tensione desiderata in uscita, se alimentiamo il circuito con una tensione alternata di 18Vac per avere in uscita una tensione massima di 18Vcc, Rc deve essere da 2,7KΩ, se invece lo alimentassimo a 24Vac ideali per avere un massimo di 28Vcc, allora dovremo montare per R6 una resistenza da 4,7KΩ.

Per comandare carichi fino a 100W anche oltre i 24V, come motori o lampade in bassa tensione e elettroserrature, lo si poteva usare facilmente in configurazioni simili a questa:

 

Componenti elettroserratura:

R1 = 270Ω 0,5W
R2 = 330Ω 0,5W

D1 = diodo 1N4007 o simili

Q1 = transistor NPN tipo 2N3055

Elettroserratura a 12V per portoncini

Se invece di dare una tensione di accensione, si dovessero dare degli impulsi, è possibile usare in 2N3055 come chopper e variare di conseguenza la velocità del motore o la luminosità della lampada (naturalmente non oltre i 100W). I condensatori inseriti in parallelo al motore e tra collettore e massa, servono unicamente a eliminare i disturbi provocati dalle spazzole e dall’ isteresi magnetica delle espansioni polari e dal rotore del motore stesso.

 

Componenti circuito lampada                       Componenti circuito motore

R1 = 270Ω 0,5W                                           R1 = 270Ω 0,5W
R2 = 330Ω 0,5W                                           R2 = 330Ω 0,5W

C1 = 2200uF 35V elettrolitico                       C1 = 2200uF 35V elettrolitico

D1 = diodo 1N4007 o simili                            C2 =10nF 50V poliestere

Q1 = transistor NPN tipo 2N3055                 C3 = 1nF 63V poliestere

Lampada 12V 50W o 24V 100W max           D1 = diodo 1N4007 o simili

Q1 = transistor NPN tipo 2N3055

Motore 12 o 24V max 80W

 

Nei circuiti chopper la fece da padrone fino a quando non arrivarono i mosfet tipo hexfet che in breve tempo soppiantarono i transistor

Alcune accensioni elettroniche per auto, ne fecero uso sia in modo diretto, sia in configurazione darlington (ma quasi sempre abbinato al 2N3054), ma la cosa non ebbe molto successo fuori dagli USA, perché in Europa la Magneti Marelli e la BOSH realizzarono ben presto dei microchip propri ma furono tra i primi a usare accensioni a scarica capacitiva, dove il 2N3055 era largamente usato nel convertitore che elevava la tensione di 12V a 300 o 400V.

Componenti accensioni elettroniche.

R1 = 47Ω 3W                                                   R1 = 47Ω 3W
R2 = 68Ω 3W                                               R2 = 68Ω 3W
R3 = 18Ω 10W                                             R3 = 68Ω 3W

D1 = diodo 1N4007 o simili                                   Q1 = transistor NPN tipo 2N3054

Q1 = transistor NPN tipo 2N3054               Q2 = transistor NPN tipo 2N3054
Q2 = transistor NPN tipo 2N3055               Q3 = transistor NPN tipo 2N3055

Bobina per auto                                                Bobina per auto

 

** Viste le scarse caratteristiche e il surriscaldamento dei componenti, ne sconsigliamo la realizzazione di entrambi gli schemi in quanto ormai superati.

 

Chi invece volesse montarne una sulla proprio vecchia NSU Prinz o FIAT 500 perché le puntine risultassero troppo usurate, consigliamo questo schema (anche se il kit MC001) con un transistor in più e una diversa polarizzazione dei finali, cosa impossibile negli anni 60 sulle vecchie Chevrolet Corvair, Plymouth Fury e stufe simili.

Componenti accensione transistorizzata:

R1 = 820Ω 0,25W
R2 = 220Ω 1W
R3 = 470Ω 1W
R4 = 10Ω 5W

D1 = diodo 1N4007 o simili

Q1 = transistor NPN tipo 2N3584
Q2 = transistor PNP tipo 2N6211
Q3 = transistor NPN tipo 2N3055

Bobina per auto storiche

 

Pure negli inverter trovò molte applicazioni, una di quelle potrebbe essere questa, dove serve un inverter switching in grado di elevare i 12V della batteria dell’ auto a 150V per pilotare una lampada stroboscopia allo xeno.

Componenti inverter AT:

 

R1 = 560Ω 0,25W
R2 = 15KΩ 0,25W
R3 = 15KΩ 0,25W
R4 = 1KΩ 0,25W
R5 = 1KΩ 0,25W
R6 = 560Ω 0,25W
R7 = 3,9KΩ 2W
R8 = 470Ω 0,25W
R9 = 470Ω 0,25W
R10 = 0,47Ω 3W a filo
R11 = 1KΩ trimmer

C1 = 1000uF 16V elettrolitico
C2 = 2,2nF 25V ceramico
C3 = 2,2nF 25V ceramico
C4 = 470pF 250V ceramico
C5 = 220uF 200V elettrolitico

D1 = diodo fast tipo UF4007 o simili
D2 = diodo fast tipo UF4007 o simili
D3 = diodo 1N4148

DZ1 = diodo zener 75V 1W
DZ2 = diodo zener 75V 1W

Q1 = transistor PNP tipo 2N2905
Q2 = transistor PNP tipo 2N2905
Q3 = transistor NPN tipo 2N1711
Q4 = transistor NPN tipo 2N1711
Q5 = transistor NPN tipo 2N1711
Q6 = transistor NPN tipo 2N3055

Trasformatore avvolto su nucleo toroidale in ferrite recuperato da un vecchio TV con diametro di 25mm primario 30 spire da 0,75mm, secondario 70 spire da 0,4mm

Come si vede, un multivibratore astabile crea la frequenza di clock, il darlington Q5 e Q6, va in conduzione insieme a Q2, ma se la corrente di collettore di Q6 supera un determinato valore (in questo caso 1,3 A) Q4 va in conduzione spegnendo il darlington indipendentemente da Q2, mentre quando la tensione in uscita raggiunge i 150V, Q3 va a spegnere il darlington, per poterlo riaccendere se questa dovesse scendere sotto i 149,3V.

 

Amplificatore audio

Nell’ audio, non poteva mancare il 2N3055, valido per amplificatori da 10 a 100W, facile da raffreddare (grazie alla grande superficie metallica di contatto col radiatore), solo oltre certe potenze cedevano il passo ai 2N3442 e 2N3773 e rimasero al loro posto a lungo prima dell’ arrivo dei 2N5631 e 2N6031 che oltre a essere complementari, sono dei darlington da 200W 20 A.

Componenti amplificatore:

R1 = 47KΩ trimmer
R2 = 100KΩ 0,25W
R3 = 120KΩ 0,25W
R4 = 2,7KΩ 0,25W
R5 = 100Ω 0,25W
R6 = 10KΩ 0,25W
R7 = 2,2KΩ trimmer
R8 = 1,8KΩ 0,25W
R9 = 2,2KΩ 0,5W
R10 = 2,2KΩ 0,5W
R11 = 0,22Ω 3W
R12 = 0,22Ω 3W
R13 = 10Ω 2W
R14 = 220KΩ 0,25W

C1 = 1000uF 50V elettrolitico
C2 = 10uF 35V elettrolitico
C3 = 47pF 35V ceramico
C4 = 100uF 35V elettrolitico
C5 = 100pF 35V ceramico
C6 = 220uF 35V elettrolitico
C7 = 150pF 100V ceramico
C8 = 150pF 100V ceramico
C9 = 2200uF 35V elettrolitico
C10 = 220nF 50V poliestere

D1 = diodo fast tipo UF4007 o simili

Q1 = transistor NPN tipo 2N1613
Q2 = transistor PNP tipo 2N3868
Q3 = transistor NPN tipo 2N1711
Q4 = transistor NPN tipo 2N5320
Q5 = transistor NPN tipo 2N3055
Q6 = transistor PNP tipo 2N5322
Q7 = transistor NPN tipo 2N3055

F1 = fusibile ritardato da 1 A

AP = altoparlante 8Ω 25W o 4Ω 50W

 

Noi lo abbiamo usato in abbinamento a altri transistor tipo 2N5320 e 2N5322 nel progetto AA001 che presto rinnoveremo nel PCB.

 

Nessuna applicazione nel settore radio, in quanto la frequenza di taglio si aggira a soli 800Khz, rendendolo inutilizzabile oltre la banda delle onde lunghe, però in passato fu usato come modulatore in AM svolgendo la funzione di finale audio in classe A nei trasmettitori banda OC, CB e in alcuni casi i primi 144Mhz che fino a poco più di 40 anni fa erano modulati in AM.

Ecco comunque un semplice utilizzo in quel campo:

Quanto vi presentiamo è un modulatore in AM, ovvero un amplificatore in classe A con finale aperto e dotato di preamplificatore.

Il doppio operazionale provvede a amplificare il segnale microfonico e dopo averlo dosato tramite R5, ad amplificarlo nuovamente pilotando i finali per avere la giusta corrente in uscita per pilotare uno stadio finale RF da 5, 10 o 15W in AM.

Il diodo zener DZ1 serve per avere una tensione di riferimento e polarizzazione, in assenza di segnale sull’ uscita saranno presenti 12Vcc, il tutto è protetto in corrente (in questo caso 2 A) per evitare che picchi troppo alti di segnale mandino fuori uso il finale RF.

 

Componenti modulatore:

R1 = 39KΩ 0,25W
R2 = 3,9KΩ 0,25W
R3 = 2,7KΩ 0,25W
R4 = 68KΩ 0,25W
R5 = 22KΩ trimmer
R6 = 27KΩ 0,25W
R7 = 1KΩ 0,25W
R8 = 560Ω 0,25W
R9 = 0,33Ω 3W
R10 = 3,9KΩ 0,25W
R11 = 2,7KΩ 0,25W

C1 = 2200uF 35V elettrolitico
C2 = 4,7uF 35V elettrolitico
C3 = 22uF 35V elettrolitico
C4 = 68pF 35V ceramico
C5 = 47uF 35V elettrolitico
C6 = 22uF 35V elettrolitico
C7 = 10uF 35V elettrolitico
C1 = 2200uF 35V elettrolitico
C2 = 4,7uF 35V elettrolitico
C8 = 100uF 35V elettrolitico
C9 = 1nF 35V ceramico
C10 = 100uF 35V elettrolitico

D1 = ponte raddrizzatore da 2 A
D2 = diodo tipo 1N4148
D3 = diodo tipo 1N4148

DZ1 = diodo zener tipo ZPD12 o simili

Q1 = transistor NPN tipo BD137
Q2 = transistor NPN tipo 2N3055
Q3 = transistor NPN tipo BC337

U1 = integrato operazionale tipo TL082

L’ alimentazione deve essere di 18Vac