MONTAJE / Protector de sobretensión para fuentes de alimentación

Autor: Juan José Antolin (Valladolid)

DESCRIPCIÓN DEL MONTAJE, APLICACIÓN Y UTILIDADES

Protector de sobretension ListaLas fuentes de alimentación de laboratorio de tensión variable, suelen incorporar un límite en corriente, pero no en tensión. Es decir, que si por cualquier causa (envejecimiento de los componentes, hacer funcionar a la fuente a altas corrientes con una tensión baja, una mala aireación, etc.), se pone en corto el elemento regulador de la fuente (un transistor o un circuito integrado), toda la tensión presente en el rectificador principal, que es la máxima que da la fuente, se aplicará a la carga conectada, con el presente riesgo de estropearla, (más bien fulminarla diría yo).

Esta carga puede ser de un costo elevado, como por ejemplo un equipo de radioaficionado, el coste de este montaje es mucho más reducido, y nos puede evitar un disgusto. Para entender un poco mejor como está constituida una fuente con transformador convencional, echemos un vistazo al siguiente esquema:

Supongamos por ejemplo, que el condensador Cl se carga a 30V, y ajustamos la tensión de salida a 12V. Esto quiere decir, que en el elemento regulador caen 18V. Este elemento regulador puede ser de tipo regulado o conmutado.

Entonces, si el elemento regulador se pone en corto, en la salida de tensión, aparecerán los 30V del con­densador, con las terribles consecuencias para la carga, que en nuestro ejemplo funciona a 12V. Nuestro montaje, se conecta a la salida de la fuente de alimentación, y la carga, a la salida del protector de sobretensión. El montaje, posee un relé, que desconecta la carga cuando la tensión conectada a su entrada, sobrepasa un límite preajustado.

Este montaje está pensado para usarlo con fuentes regulables, puesto que la tensión de corte de alimentación, se puede pre ajustar. Esto no quiere decir que no se pueda usar con una fuente de tensión fija, pero para este caso, existen otros protectores basados en un fusible, y un tiristor, que con cinco componentes se puede implementar.

Ahora pasemos a estudiar nuestro montaje. Lo primero, puesto que la tensión de entrada puede tomar muchos valores, en concreto hasta 50V (pues mi fuente da esta tensión máxima, y con esto se cubren prácticamente todas las fuentes de laboratorio), necesitamos regular la tensión para poder excitar un relé con este amplio margen de tensiones. Dentro de los relés que podemos encontrar fácilmente en las tiendas de electrónica, el de menor tensión es el de 6V. Un relé de 6V, funciona perfectamente a 5V, por lo que la tensión se regula a 5V, para así poder usar el protector con tensiones próximas a los 5V, como límite inferior de tensión.

Este regulador lo forman los componentes: Rl, R2, R3, R4, R5, TI, T2, T3, DI, D2 y C2. TI y T2, forman un amplificador diferencial, que funciona de forma parecida a un operacional, (de hecho la etapa de entrada de un operacional, es un amplificador de este tipo) de manera que compara una tensión de re­ferencia que permanece constante, esta es la proveniente del zener D2, con la proveniente del divisor de tensión de la salida, formado por R4 y R5, cuando la tensión del divisor de tensión de la salida, excede de un cierto límite, el transistor T2, estará en corte, con lo cual T3 no conduce, y cuando esta referencia está por debajo, T2 se satura, y T3 conduce. De esta manera, la tensión de salida se mantiene constante a unos 5V; esta tensión está presente en el colector de T3. El condensador C3, hace las veces de filtro del regulador.

Algunos se preguntarán por qué no usar un LM7805, el motivo, es que la máxima tensión de entrada de este integrado, es de 35V. La tensión de salida de este regulador, se usa como referencia del comparador de tensión ICIA, después de dividirla, por medio del divisor formado por R6 y R7, a un nivel de unos 2,5V. Y es filtrada por C5. La otra tensión a comparar, es la proveniente de la entrada, que se pre ajusta por medio del potenciómetro R12, este potenciómetro, es el que ajusta la tensión a la que se excita el relé Kl, cuando la tensión exceda de la prefijada, el valor de la entrada no inversora de ICIA, (pin 3) será mayor que el de la inversora, (pin 2) por lo que a través de la resistencia R8, la salida del operacional, ICIA, (pin 1) tenemos tensión, que excita el tiristor T4, que a su vez, excita el relé, y este corta la tensión aplicada a la carga. El uso de este tiristor, se hace para que el relé siga activado aunque la tensión de la fuente vuelva a su valor normal.

Por último, el diodo zener D3, sirve para proteger al operacional de tensiones elevadas, que se podrían dar si por ejemplo, en la entrada tenemos 50V, y giramos el potenciómetro a su mínimo valor.

El condensador C6, sirve para evitar un chisporroteo que se da en los contactos del relé en la conexión y desconexión de los contactos, lo que los puede dañar.

Los condensadores Cl y C7, sirven de filtro, para que el circuito no se dispare al conectar o desconectar la carga, por las tensiones fluctuantes en los cables. El LED D5, se enciende cuando el relé se activa. El diodo D4, sirve para proteger al resto de los componentes de las corrientes transitorias que genera el relé.

PROCESO DE MONTAJE Y AJUSTE

El relé puede manejar corrientes de hasta 10 amperios, si lo vamos a usar para esta corriente, no viene mal repasar las pistas más gruesas del diseño con estaño.

Después montaremos los componentes de perfil más bajo, como son las resistencias de % w, el zócalo de IC1, y los diodos. Seguido de las resistencias de ¼ w, que conviene soldarlas un poco separadas del cir­cuito impreso, para que disipen mejor el calor, los transistores T1 y T2, estos dos transistores, conviene que estén lo más juntos posible, para dar al regulador una mejor estabilidad térmica, seguimos por los condensadores pequeños, los grandes, el tiristor, y el relé.

El transistor T3, necesita un pequeño disipador, que montaremos antes de soldarlo a la placa. El potenciómetro R12, podemos optar por montar uno de panel si lo montamos en una caja, o uno de tipo ajustable para circuito impreso.

El ajuste del circuito una vez montado, es muy sencillo, primero ajustamos la fuente al nivel de tensión máximo al que queremos que funcione la carga, este valor pueden ser unos 3V más de la tensión de funcionamiento normal de la carga; y giramos el potenciómetro R12 al máximo de tensión, (máxima resistencia); conectamos el protector a la fuente, y giramos despacio el potenciómetro R12, hasta que se active el relé, el LED tiene que lucir; entonces reajustamos la fuente al valor de tensión normal al que funciona la carga, desconectamos el protector de la fuente, (para resetearlo), y lo volvemos a enchufar. Después de esto, es posible que el LED se encienda, lo que tenemos que hacer, es desenchufar el protector de la fuente, y nada más que se apague el LED, volver a enchufarlo.

Protector de sobretension Serigrafia

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