Circuito de protección contra sobretensiones:significado, tipos y proyectos de bricolaje explicados

Innegable, usted debe haber experimentado u oído hablar de una condición de sobrevoltaje debido, por ejemplo, a fallas en el suministro. Es posible que también haya visto los impactos de la sobretensión, como provocar incendios o fallas en el circuito, dañar los componentes del circuito, etc.

Entonces, ¿cómo evitamos que se produzca la situación de sobretensión en nuestras fuentes de alimentación?

Al leer este artículo, aprenderá los tipos de proyectos de circuitos de protección contra sobretensiones que puede utilizar. También incluiremos los diagramas de circuito para una mejor comprensión.

Vamos a empezar.

¿Qué es la protección contra sobretensiones?

La protección contra sobrevoltaje es una característica de la fuente de alimentación que bloquea la salida o apaga la fuente de alimentación en niveles de voltaje más altos. A menudo, el nivel de voltaje debe exceder el nivel preestablecido para que ocurra la protección.

Un circuito de protección contra sobrevoltaje previene principalmente daños a los elementos electrónicos de muchos dispositivos de suministro de energía. Por eso, la protección contra sobrevoltaje es bastante popular actualmente en varias aplicaciones, como las aplicaciones automotrices.

(coches)

Tipo de protección contra sobretensiones

Los tipos de protección contra sobretensiones dependen del costo, el rendimiento y la complejidad. Todos logran una eficiente protección contra sobretensiones en la fuente de alimentación.

Los tres más comunes son;

palanca SCR (rectificador controlado de silicio)

Un circuito de palanca SCR evita una sobretensión al crear un cortocircuito en la salida de una fuente de alimentación.

Los tiristores SCR pueden cambiar grandes corrientes y estar activos hasta que se disperse cualquier carga. Además, puede volver a vincular el SCR a un fusible que se quemará y evitará que el regulador reciba más voltaje.

Circuito de palanca SCR

En el circuito, el diodo Zener funciona para mantener un voltaje más alto que el voltaje de funcionamiento de la salida. Del mismo modo, mantiene un nivel de voltaje bajo para evitar daños en el circuito.

Por lo tanto, el diodo Zener no tiene flujo de corriente durante la conducción porque no recibe un voltaje de ruptura. En consecuencia, actualmente no fluye a través del tiristor, manteniéndolo cerrado. Sin embargo, la fuente de alimentación funciona como de costumbre.

(diodos Zener)

El voltaje a menudo aumenta cuando falla el transistor de paso en serie en la fuente de alimentación de CC. El desacoplamiento de la unidad, afortunadamente, evita que el voltaje crezca instantáneamente. El aumento de voltaje llega a señalar donde el diodo Zener comienza a conducir. Posteriormente, la corriente fluye a través de la puerta del tiristor y hace que se dispare.

Después de la activación, el tiristor cortocircuita la salida de la fuente de alimentación a tierra, evitando así daños a su circuito. También puede usar el cortocircuito para quemar un fusible, desviando así la energía del regulador de voltaje. El desvío evita que la unidad sufra más daños.

(tiristores)

A veces, puede colocar un pequeño condensador como unidad de desacoplamiento de la puerta del tiristor a tierra. El propósito es evitar que RF o transitorios agudos del equipo de desacoplamiento reciban energía. De esa manera, la RF no llegará a la conexión de la puerta y provocará un disparo falso.

Evite un gran desacoplamiento, ya que puede ralentizar su protección contra sobretensiones incluso en un caso realista de falla.

Sujeción de tensión

La fijación de voltaje es nuestra segunda forma de protección contra sobrevoltaje.

El circuito de sujeción de voltaje

Su funcionamiento requiere un diodo Zener colocado transversalmente a la salida de una fuente de alimentación regulada. Dado que el voltaje del diodo Zener es ligeramente más alto que el voltaje máximo del riel, normalmente no conducirá. Sin embargo, comenzará la conducción cuando el voltaje sea demasiado alto. Luego, el diodo Zener sujetará el voltaje a un valor más alto que el voltaje del riel.

Agregue un búfer de transición en el diodo Zener si necesita una mayor capacidad de corriente para su fuente de alimentación regulada. Aumenta la capacidad actual del diodo Zener igual a la ganancia actual del transistor. Dado que necesitará un transistor de potencia para el circuito, los niveles de ganancia actuales caerán hasta 20 – 50.

Limitación de tensión

Una limitación de tensión es un tipo de protección contra sobretensiones en las fuentes de alimentación conmutadas. Afortunadamente, los reguladores de modo de conmutación a menudo no funcionan en condiciones de bajo voltaje. Pero, en caso de condiciones de sobretensión, a menudo es recomendable tener controlados los dispositivos limitadores de tensión.

Una condición de limitación de voltaje funciona al detectar la condición de sobrevoltaje y luego apagar el convertidor como los convertidores CC-CC.

Los convertidores DC-DC y los reguladores de modo de conmutación a menudo usan un chip para operar sus circuitos. Además, es necesario utilizar un bucle de detección colocado fuera del regulador IC. El bucle de detección externo es importante porque el daño al chip del regulador que causa sobretensión también puede dañar el mecanismo de detección.

Nota;

Necesitará un circuito específico para su chip regulador de modo de conmutación y el circuito particular aplicado para un rendimiento efectivo.

Un regulador de modo conmutado/ conmutado

Proyectos de Circuito de Protección contra Sobretensiones

La duración y magnitud de la sobretensión determinan el diseño de su circuito para una mejor protección. Discutiremos dos proyectos en esta sección.

Circuito regulador de voltaje Zener

Un regulador de voltaje Zener tiene dos funciones;

• Primero, ayuda en la protección contra sobretensiones.
• Luego, regula la tensión de alimentación de la entrada.

Un circuito regulador de voltaje Zener

Para el circuito anterior, el nivel preestablecido del curso es la clasificación del diodo Zener. Por lo tanto, el circuito no puede conducir a un valor de umbral de aproximadamente 5,1 V.

Valor preestablecido; Es un voltaje de umbral alto que hace que el circuito desconecte el suministro del lado de la carga.

Además, el voltaje base-emisor del transistor determina la conducción del transistor Q1. Como tal, cuando aumenta el voltaje de salida del circuito, aumenta el Vbe (voltaje base-emisor) del transistor y hay menos conducción. Posteriormente, el voltaje de salida se reduce y mantiene un nivel de voltaje sostenible.

Circuito de protección contra sobretensiones mediante diodo Zener

Este segundo circuito de protección contra sobretensiones utilizará un transistor PNP junto con el diodo Zener.

Encontrar un valor exacto de diodo Zener puede ser un desafío aquí, así que elija una clasificación que esté cerca de su valor preestablecido.

Lista de componentes

Protoboard,

Transistor FMMT718 PNP,

Cables de conexión,

Resistencias (1k, 2,2k y 6,8k) y

Diodo Zener 5.1V (1N4740A).

Circuito para protección contra sobretensiones mediante diodo Zener

Principio de funcionamiento del circuito de protección contra sobretensión

Si el nivel preestablecido es más alto que el voltaje en una operación normal, la terminal base de Q2 aumenta. Luego se apaga ya que es el transistor PNP. Una condición APAGADA de Q2 da como resultado que la terminal base de Q1 se vuelva baja y permita el flujo de corriente.

Por el contrario, el diodo Zener comienza a conducir si el valor preestablecido es menor que el voltaje. A su vez, enciende el Q2 cuando conecta la base del Q2 a tierra. En la condición de encendido de Q2, la terminal base de Q1 se vuelve alta y se enciende como un interruptor abierto. Por lo tanto, Q1 limita el flujo de corriente a través de él, evitando que el exceso de voltaje dañe la carga.

Además, la caída de tensión en los transistores debe ser inferior para proporcionar una lectura precisa del circuito. En nuestro caso, hemos utilizado un transistor FMMT718 PNP con un bajo nivel de saturación de VCE. Mantiene la caída a través de los transistores lo más baja posible.

La desventaja del circuito

Disipación de energía; disipa el calor, por lo tanto, desperdiciando energía debido a la resistencia en serie conectada.

Resumen

En conclusión, las fuentes de alimentación modernas son innegablemente fiables en nuestras actividades diarias. Sin embargo, es probable que fallen debido a factores como la sobretensión. Por lo tanto, es necesario tener un medio de protección contra sobretensiones.

Tenga la seguridad de que, con la guía completa anterior, sus circuitos están seguros. Pero aún así, en caso de que todavía tenga un problema urgente, contáctenos.