Circuito para protección de fuentes (ART863S)

No todas las fuentes poseen sistemas de protección contra cortocircuito en su salida: en estos casos un pequeño accidente puede significar la quema de componentes importantes y eventualmente muy caros. Si su fuente de alimentación es de este tipo, ¿por qué no incorporar un circuito de protección? Los pocos componentes adicionales ciertamente compensarán la inversión en términos de seguridad.

Muchos circuitos integrados empleados en la regulación de fuentes de alimentación poseen recursos internos que los protegen contra eventuales cortocircuitos en la salida.

Sin embargo, fuentes más simples que usan transistores no siempre poseen este recurso, y un accidente puede comprometer tanto el transformador, como los diodos e incluso los propios transistores.

Para proteger fuentes que no posean este recurso damos un circuito bastante eficiente que lleva por base un relé y un SCR.

Cuando la corriente en la salida supera un cierto valor, un SCR dispara activando un relé que inmediatamente desconecta la carga.

Al mismo tiempo un LED se enciende avisando al operador de lo que está ocurriendo.

Una vez deshecho el corto en la salida o eliminado el problema de sobrecarga, basta presionar un interruptor para que la fuente vuelva a la operación normal.

El circuito básico está diseñado para fuentes de 6 y 12 V con corrientes de hasta 2 A, pero damos indicaciones para añadir etapas que permiten usar el sistema en fuentes con otras tensiones y corrientes

EL CIRCUITO

Los SCR comunes disparan con tensiones típicamente entre 0,6 y 1 V, en el caso de los tipos sensibles de la serie 106, como el TIC106, MCR106, etc.

A partir de la Ley de Ohmios, como muestra la figura 1, vemos que la tensión en la resistencia R y, consecuentemente, la tensión en la conducción del SCR, son proporcionales a la corriente.

Figura 1 - Principio de funcionamiento

Podemos decir que esta corriente, en función de la tensión, es dada por V = R x L

Así, podemos fijar perfectamente el instante en que el SCR dispara, en función de la corriente, a una resistencia de valor determinado.

Si queremos una protección con 1A, por ejemplo, suponiendo que nuestro SCR dispare con 1V tenemos:

1 = R x 1

R = 1 ohms

La disipación de este resistor será dada por:

P = V x I2

P = 1 x 1

P = 1 watt

Por supuesto, en la práctica debemos utilizar un resistor de mayor potencia (2 vatios por ejemplo) para mayor seguridad.

Una vez disparado, el SCR así permanece y con ello el relé que desconecta la fuente queda activado.

Para desactivar el relé es necesario también desactivar el SCR, lo que se logra con un corto momentáneo entre su ánodo y el cátodo, hecho por la llave S, conforme podemos ver por el propio diagrama esquemático del circuito (figura 2).

Figura 2 - Diagrama de la protección

El relé debe tener bobina de acuerdo con la tensión de la fuente. En el caso de fuentes variables, es posible agregar un regulador de tensión o fijar el sistema antes del paso de salida.

Se observa que el SCR causa una caída de tensión normalmente de 2 V en el circuito cuando en plena conducción. Esto debe ser previsto en la elección del relé y eventualmente del regulador de tensión.

MONTAJE

En la figura 3 damos una sugerencia de placa de circuito impreso.

Figura 3 - Placa para el montaje

Como el relé es de baja corriente no será necesario dotar al SCR de radiador de calor.

Los resistores R1 y R3 son de 1/8 W. R2 es de 2 W y se elige de acuerdo con la tensión del sistema: para 6 V utilice 470 ohmios y para 12 V use1k.

S1 es un interruptor de presión (tipo botón de timbre) que se fijará en el panel de la fuente junto al LED.

INSTALACIÓN Y USO

En la figura 4 tenemos un ejemplo de instalación del sistema en una fuente de O-15 V x 2 A con el transistor 2N3055, el cual debe montarse en un buen radiador de calor.

Figura 4 - Ejemplo de uso

Para utilizar el sistema es simple: cuando el LED rojo se enciende es señal de corto en la salida, cuando entonces la carga debe ser desconectada y verificada el problema.

Una vez que se ha eliminado la causa del corto, para reactivar la fuente basta presionar momentáneamente S1 y luego soltarla, cuando entonces el LED debe apagarse.

Si el LED vuelve a encenderse es señal de que el corto en la carga permanece.