Protección contra Sobretensiones 

en Fuentes de Alimentación

 

Por Daniel Prieto LU9DPD

lu9dpd@yahoo.com


        Los que ya hemos sufrido alguna vez la "pinchadura" o cortocircuito de uno o varios de los transistores de salida de una fuente de alimentación, sabemos tristemente que casi cualquier equipo conectado a la misma sufre daños, por lo general severos.

        El problema surge, porque los transistores de salida de las fuentes son alimentados con aproximadamente 25 Volts, teniendo ellos que regular la tensión a nuestro requerimiento de 13,8 Volts, y si solo uno de los habituales dos, tres o cuatro que poseen, falla y se pone en cortocircuito, los 25 volts mencionados quedan a la salida de la fuente.  

        Adicionar una protección para este tipo de eventualidades no es difícil ni costoso. Existen varias formas de proteger las fuentes, variando la forma en que actúan al detectar la sobretensión y desconectar la tensión de la salida de la fuente.

 

Protección con relé por desconexión de la salida

 

        La primera protección que detallaré se trata de un circuito que compara la tensión que entrega la fuente con la referencia de un diodo zener, y si aquella sobrepasa el límite que consideramos seguro, desconecta la salida, dejando a salvo los equipos conectados en la misma. Una vez solucionado o reparado el problema de sobretensión, el circuito conecta normalmente la salida.

 

        El circuito y la lista de elementos necesarios se detalla a continuación: 

 

 

LISTA DE MATERIALES

 

- 1 relé de 24v 30 A  

- 1 diodo Zener de 15 Volts y 1 Watt

- 1 diodo 1N4001 o similar

- 1 resistor de 200 Ohms

- 1 resistor de 33 Kohms

- 1 transistor NPN BC548 o similar

 

NOTAS sobre materiales:
        Se recomienda utilizar un relé del tipo automotor reforzado, ya que sobre el mismo podremos realizar el montaje de los pocos componentes necesarios. También se puede usar un relé industrial o cualquier otro que reúna las características de tensión de bobina y corriente entre platinos. Dada de la tensión rectificada de fuente (no regulada), debe utilizarse un relé con bobina de 24 Volts.

       La tensión de ruptura del diodo Zener se eligió por el hecho de que al producirse una falla en la fuente, la tensión subirá rápidamente a 25 Volts, sobrepasando ampliamente los 15 lo que provocará el disparo de la protección. Con tensiones de Zener menores pueden producirse algunos fallos, ya que la tensión normal de una fuente está casi en 14 Volts.

       El transistor puede ser cualquier NPN que pueda manejar la corriente de la bobina del relé, puede reemplazarse por un TIP31 o similar de necesitarse mayor corriente.

         El mismo circuito, con la sutil diferencia del conexionado de los contactos del relé, a tener en cuenta en el momento del armado de acuerdo a la disposición de terminales .

          Además, se muestra un resistor conectado al terminal NA del relé (Normal Abierto), su valor no importa, ya que solo cumple la función de soporte para facilitar el armado sobre el mismo relé (se muestra más adelante).

 

PROCEDIMIENTO :

        El circuito puede realizarse sobre una plaqueta, pero dado lo sencillo del mismo, puede montarse directamente sobre los terminales del relé. Es estos casos, debe cuidarse la disposición de los componentes, para que éstos queden mecánicamente firmes y además no queden demasiado expuestos.

         Lo habitual es colocar, una vez terminado, el protecctor dentro del gabinete de la fuente, ya que de hecho es necesario abrir el mismo para intercalar (poner en serie) el mismo entre la salida del positivo de los transistores y el terminal de la fuente.

          Si no fuera posible o no se quiera abrir el gabinete, deberá colocarse el protector dentro de un encapsulado que lo proteja, y colocarlo intercalado entre los terminales de la fuente y el equipo, sobre el cable de alimentación de éste último.

           Un protector armado sobre un relé de automotor reforzado ( no se encuentra aún instalado, solo apoyado en el disipador para la foto).

 

            Los componentes se ubicaron entre los terminales del tipo "pala", los cuales fueron estañados previamente, para facilitar la soldadura de los componentes y en especial de los gruesos cables que llevan toda la corriente al terminal de la fuente.

 

 

 

        En las fotos se muestra un relé encapsulado en metal, al que se le cortaron los ternimales no utilizables, y sobre los restantes se soldaron los componentes del circuito.

       Para aumentar la capacidad de manejo de corriente, se utilizaron dos juegos contactos.

          El relé simplemente se fijó al fondo del gabinete de la fuente con pegamento.

 

      Un detalle a tener en cuenta es cuidar las secciones de cables, terminales y conexiones de acuerdo a la corriente máxima que pueda suministrar la fuente. Dado que el circuito quedará intercalado en la línea de salida, deberá soportar toda la corriente sin provocar caídas de tensión o recalentarse.

        La conexión eléctrica de la protección se realiza cortando el cable que alimenta el o los terminales o bornes del positivo de la fuente, intercalándo en ese punto. La conexión al negativo de la fuente es necesaria pero la sección de cable puede ser mínima.

 

         Un paso a paso de armado de la protección sobre un mini relé. La protección esta destinada a una fuente de 10 amperes, y el primer resistor que se suelda está destinado a facilitar el armado, proveyendo un soporte para la masa del circuito. El valor de dicho resistor no es crítico, e incluso podría usarse un capacitor que oficie de puente aislado. 

         El relé, como varios de los componentes, fueron obtenidos de circuitos de rezago, dado que casi ningún valor es crìtico, a exepción del Zener de 15V.

 
 
        Otra protección armada en un relé similar, donde puede observarse que se han utilizado diferentes terminales, y el montaje varìa de acuerdo a la posición de los mismos, y también de los componentes disponibles utilizados.
       

        Si desea testear el funcionamiento del circuito se puede aplicar la tensión rectificada del transformador de la propia fuente a la entrada del mismo, (generalmente entre 24 y 30 volts), pero sin haberlo intercalado en la salida aún. Si la protección funciona correctamente, deberá escucharse el accionar del relé, que indicará que se ha activado. No es recomendable probar el circuito una vez conectado a la salida de la fuente mediante puentes, ni cortocircuitando transistores, ya que podría dañarse algún componente de la fuente, dependiendo de los circuitos que la componen.   


Protección con tiristor y fusible : CROWBAR

 

        La segunda protección que se detallará actúa de manera muy diferente de la primera. La detección de sobretensión también se realiza con un diodo zenner, pero éste dispara un tiristor de alta corriente que  cortocircuita la salida de la fuente, ésto, además de bajar súbitamente la tensión sobre los bornes, provoca la ruptura de un fusible colocado justo antes del circuito de protección. Una vez reparado el problema, se deberá reponer el fusible; dado que cualquier reparación implica abrir la fuente y además esto no ocurre con frecuencia, se justifica plenamente ante los equipos que está protegiendo.   

        El circuito y materiales : 

LISTA DE MATERIALES

 

- 1 triac TAG226 (50v 60A)  

- 1 diodo Zener de 15 Volts y 1 Watt .

- 2 resistores de 200 Ohms

- 1 fusiblera con fusible

 

 


NOTAS sobre materiales : 

   El tiristor debe ser de una capacidad de corriente alta, y acorde a la que pueda suminisrar la fuente, ya que actuará por un breve instante en cortocircuito de la fuente.

    El tiristor indicado puede reemplazarse por otro de mayor capacidad de corriente como la serie 2N1909

 

        De acuerdo a la capacidad de tiristor, es posible que el tipo de encapsulado varìe, pudiendo incluso ser del tipo industrial, con chicotes y terminales para atornillar o abulonar, lo cual modificará notoriamente el armado del circuito de protección.


               Un crowbar para fuentes de mediana corriente, con SCR del tipo abulonable, con los componentes directamente soldados a sus terminales.


 PROCEDIMIENTO :

        Si la fuente posee, como en la mayoría de los casos  el fusible en la línea de 13,8 Volts, el circuito deberá colocarse después de este. Esta protección tiene sobre la anterior, la ventaja de no tener que realizar cortes en los cables; de hecho puede colocarse sobre la salida de la fusiblera o sobre los mismos bornes de positivo y negativo de la fuente.  Si la fuente no posee fusible para los 13,8 Volts, deberá adicionarse uno, intercalándolo en la línea de salida, como en el caso anterior. El fusible y la fusiblera deben estar adecuados a la corriente máxima que pueda entregar la fuente, para no provocar caídas de tensión o recalentamientos; pero el fusible no debe estar sobredimensionado, ya que si no llegara a abrirse en caso de accionarse la protección, el tiristor y la propia fuente podrían dañarse aún más; de hecho, una de las desventajas de este sistema es que es más crítico el dimensionamiento de estos elementos, y es bastante común que ante una sobretensión, también se queme el tiristor.


 

 

 

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