¿Qué es la protección contra la sobretensión?

La protección contra la sobretensión es una función de la fuente de alimentación que apaga la fuente, o bloquea la salida, cuando la tensión supera un nivel preestablecido.

La mayoría de las fuentes de alimentación utilizan un circuito de protección contra la sobretensión para evitar daños en los componentes electrónicos. El impacto de una condición de sobretensión varía de un circuito a otro y va desde el daño a los componentes hasta la degradación de los mismos y el mal funcionamiento del circuito o el incendio.

Una condición de sobretensión puede producirse en la fuente de alimentación debido a fallos en el interior de la misma, o por causas externas como las de las líneas de distribución.

La magnitud y la duración de la sobretensión son algunas de las principales consideraciones a la hora de diseñar una protección eficaz. La protección consiste en establecer un umbral de tensión por encima del cual el circuito de control corta la alimentación o desvía la tensión extra a otras partes del circuito, como el condensador.

Características ideales de un circuito de protección contra sobretensiones

  1. Impedir que el exceso de tensión se aplique a los componentes.
  2. El circuito de protección no debe interferir con el funcionamiento normal del sistema o circuito. El circuito de protección no debe cargar la fuente de alimentación y causar caídas de tensión relacionadas.
  3. El circuito de protección debe ser capaz de distinguir entre las fluctuaciones normales de tensión y las sobretensiones perjudiciales.
  4. Ser lo suficientemente rápido para responder a los eventos transitorios que pueden dañar la fuente de alimentación y los componentes posteriores.
  5. El método OVP no debe tener falsos disparos o condiciones de sobretensión reales no detectadas. Esto puede ser una molestia en el caso de falsos disparos y también peligroso si no es capaz de ver las condiciones reales de sobretensión.

El circuito de protección de sobretensión puede construirse utilizando componentes discretos, circuitos integrados, dispositivos mecánicos como relés, etc. Estos pueden conectarse interna o externamente dependiendo de los circuitos involucrados.

Hay varios diseños de circuitos de protección, cada uno con sus méritos, modo de operación, sensibilidad, capacidad y fiabilidad. La protección puede sujetar el exceso de tensión o apagar completamente la fuente de alimentación.

Un circuito de protección de sobretensión tipo palanca

Un circuito tipo palanca proporciona uno de los métodos de protección de sobretensión más sencillos, baratos y eficaces. Se suele conectar entre la salida regulada y el circuito o la carga protegida. El transistor de regulación en serie controla la corriente y la tensión de salida, mientras que la palanca consiste en proteger la carga cuando la tensión supera un valor preestablecido. Un circuito básico consiste en:

  • Rectificador controlado de silicio (SCR)
  • Diodo zener
  • Resistencia
  • Condensador

Qué es la protección contra sobretensiones

Circuito crowbar de protección contra sobretensiones

Durante el funcionamiento normal, el diodo zener está en polarización inversa y no conduce, toda la corriente a través del transistor en serie aparece en la salida. Una vez que la tensión sube y supera la tensión de ruptura del zener, el diodo se rompe y empieza a conducir. La corriente desarrolla un voltaje a través de la resistencia que dispara el SCR. Esto coloca un cortocircuito a través de la salida y toda la corriente se hunde en la tierra. Esto hace que el fusible se abra y elimina la tensión del transistor en serie y del circuito protegido.

El diodo zener seleccionado debe estar ligeramente por encima de la tensión de salida. El condensador evita el disparo del SCR por picos cortos.

El circuito simple es muy utilizado debido a su eficacia; sin embargo, tiene algunas limitaciones, como que el diodo Zener no es ajustable mientras que la mejor tolerancia para el diodo es del 5%.

La tensión de disparo del SCR también debe diseñarse para que esté muy por encima de la tensión de salida de la fuente de alimentación para evitar el disparo erróneo por picos cortos como los que se generan al alimentar circuitos de RF.

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