Circuito de proteção contra sobretensão:significado, tipos e projetos de bricolage explicados

Inegavelmente, você deve ter experimentado ou ouvido falar de uma condição de sobretensão que ocorre devido, por exemplo, a falhas na alimentação. Você também pode ter visto os impactos da sobretensão, como causar incêndio ou mau funcionamento do circuito, danificar componentes do circuito, etc.

Então, como evitamos que a situação de sobretensão ocorra em nossas fontes de alimentação?

Ao ler este artigo, você aprenderá os tipos de projetos de circuito de proteção contra sobretensão que você pode usar. Também incluiremos os diagramas de circuito para melhor compreensão.

Vamos começar.

O que é proteção contra sobretensão?

A proteção contra sobretensão é um recurso de fonte de alimentação que prende a saída ou desliga a fonte de alimentação em níveis de tensão mais altos. Muitas vezes, o nível de tensão deve exceder o nível predefinido para que a proteção ocorra.

Um circuito de proteção contra sobretensão evita principalmente danos aos elementos eletrônicos de muitos dispositivos de alimentação. Devido a isso, a proteção contra sobretensão é atualmente bastante popular em diversas aplicações, como aplicações automotivas.

(carros)

Tipo de proteção contra sobretensão

Os tipos de proteção contra sobretensão dependem do custo, desempenho e complexidade. Todos eles alcançam uma proteção eficiente contra sobretensão da fonte de alimentação.

Os três mais comuns são;

SCR (retificador controlado por silício)

Um circuito de pé de cabra SCR evita uma sobretensão criando um curto-circuito na saída de uma fonte de alimentação.

Os tiristores SCR podem alternar grandes correntes e permanecer ativos até que qualquer carga se disperse. Além disso, você pode vincular de volta o SCR a um fusível que queimará e impedirá que o regulador receba mais tensão.

Circuito de pé de cabra SCR

No circuito, o diodo Zener funciona para manter uma tensão mais alta do que a tensão de operação da saída. Da mesma forma, mantém um nível de baixa tensão para evitar danos ao circuito.

Portanto, o diodo Zener não tem fluxo de corrente durante a condução porque não recebe uma tensão de ruptura. Consequentemente, atualmente não flui através do tiristor, mantendo-o fechado. No entanto, a fonte de alimentação funciona normalmente.

(diodos Zener)

A tensão geralmente aumenta quando o transistor de passagem em série na fonte de alimentação CC falha. O desacoplamento da unidade, felizmente, evita que a tensão cresça instantaneamente. O aumento da tensão chega a apontar onde o diodo Zener começa a conduzir. Subsequentemente, a corrente flui através da porta do tiristor e faz com que ela seja acionada.

Após o acionamento, o tiristor causa um curto-circuito na saída da fonte de alimentação com o terra, evitando assim danos ao seu circuito. Você também pode usar o curto-circuito para queimar um fusível, desviando assim a energia do regulador de tensão. O desvio evita que a unidade tenha mais danos.

(tiristores)

Às vezes, você pode colocar um pequeno capacitor como unidade de desacoplamento da porta do tiristor para o solo. O objetivo é evitar RF ou transientes agudos da equipe de desacoplamento recebendo energia. Dessa forma, o RF não chegará à conexão do portão e causará um disparo falso.

Evite um grande desacoplamento, pois isso pode diminuir sua proteção contra sobretensão, mesmo em um caso realista de falha.

Aperto de tensão

A fixação de tensão é a nossa segunda forma de proteção contra sobretensão.

O Circuito de fixação de tensão

Seu funcionamento requer um diodo Zener posicionado transversalmente à saída de uma fonte de alimentação regulada. Como a tensão do diodo Zener é ligeiramente maior que a tensão máxima do trilho, ele normalmente não conduz. No entanto, ele iniciará a condução quando a tensão se tornar muito alta. Então, o diodo Zener irá fixar a tensão em um valor maior que a tensão do trilho.

Adicione um buffer de transição no diodo Zener se você precisar de uma capacidade de corrente mais alta para sua fonte de alimentação regulada. Aumenta a capacidade de corrente do diodo Zener igual ao ganho de corrente do transistor. Como você precisará de um transistor de potência para o circuito, os níveis de ganho de corrente cairão para 20 a 50.

Limitação de tensão

Uma limitação de tensão é um tipo de proteção contra sobretensão em fontes de alimentação comutadas. Felizmente, os reguladores de modo de comutação geralmente não funcionam em condições de baixa tensão. Mas, no caso de condições de sobretensão, muitas vezes é recomendável ter dispositivos limitadores de tensão sob controle.

Uma condição de limitação de tensão funciona detectando a condição de sobretensão e, em seguida, desligando o conversor como conversores DC-DC.

Conversores DC-DC e reguladores de modo de comutação geralmente usam um chip para operar seus circuitos. Além disso, é necessário usar um sensor de loop posicionado fora do regulador IC. O circuito de detecção externo é importante porque danos ao chip regulador causando sobretensão também podem danificar o mecanismo de detecção.

Observação;

Você precisará de um circuito específico para seu chip regulador de modo de comutação e o circuito específico aplicado para um desempenho eficaz.

Um modo de comutação/regulador comutado

Projetos de circuitos de proteção contra sobretensão

A duração e a magnitude da sobretensão determinam o projeto do seu circuito para uma melhor proteção. Vamos discutir dois projetos nesta seção.

Circuito regulador de tensão Zener

Um regulador de tensão Zener tem duas funções;

• Primeiro, ajuda na proteção contra sobretensão.
• Depois, regula a tensão de alimentação da entrada.

Um circuito regulador de tensão Zener

Para o circuito acima, o nível predefinido do curso é a classificação do diodo Zener. Portanto, o circuito não pode conduzir em um valor limite de aproximadamente 5,1 V.

Valor predefinido; É uma tensão de alto limite que faz com que o circuito desconecte a alimentação do lado da carga.

Adicionalmente, a tensão base-emissor do transistor determina a condução do transistor Q1. Como tal, quando a tensão de saída do circuito aumenta, a Vbe (tensão base-emissor) do transistor aumenta e há menos condução. Subsequentemente, a tensão de saída reduz e mantém um nível de tensão sustentável.

Circuito de proteção contra sobretensão usando diodo Zener

Este segundo circuito de proteção contra sobretensão usará um transistor PNP ao lado do diodo Zener.

Encontrar um valor exato do diodo Zener pode ser um desafio aqui, então escolha uma classificação próxima ao seu valor predefinido.

Lista de componentes

tábua de pão,

Transistor FMMT718 PNP,

Fios de conexão,

Resistores (1k, 2,2k e 6,8k), e

Diodo Zener 5,1V (1N4740A).



Circuito para proteção de sobretensão usando um diodo Zener

Princípio de funcionamento do circuito de proteção contra sobretensão

Se o nível predefinido for maior que a tensão em uma operação normal, o terminal base do Q2 aumenta. Em seguida, ele desliga, pois é o transistor PNP. Uma condição OFF de Q2 resulta no terminal base de Q1 tornando-se baixo e permitindo o fluxo de corrente.

Pelo contrário, o diodo Zener começa a conduzir se o valor predefinido for menor que a tensão. Por sua vez, ele liga o Q2 ao conectar a base do Q2 ao solo. Na condição de Q2'S ON, o terminal base de Q1 fica alto e liga como uma chave aberta. Assim, Q1 limita o fluxo de corrente através dele, evitando que o excesso de tensão danifique a carga.

Além disso, a queda de tensão nos transistores precisa estar abaixo para fornecer uma leitura precisa do circuito. No nosso caso, usamos um transistor PNP FMMT718 com baixo nível de saturação VCE. Ele mantém a queda entre os transistores o mais baixo possível.

A desvantagem do circuito

Dissipação de energia; dissipa calor, portanto, desperdiçando energia devido ao resistor em série conectado.

Resumo

Em conclusão, as fontes de alimentação modernas são inegavelmente confiáveis ​​em nossas atividades diárias. No entanto, as chances são de que eles possam falhar devido a fatores como sobretensão. Portanto, é necessário ter um meio de proteção contra sobretensão.

Fique tranquilo, com o guia completo acima, seus circuitos estão seguros. Mas ainda assim, caso você ainda tenha um problema grave, entre em contato conosco.