Proteção contra sobretensão para fontes

 

    Existe um circuito clássico de proteção contra sobretensão chamado crowbar onde é usado um diodo zener ligado a porta de um SCR para efetuar o disparo do SCR quando a tensão é maior que a tensão determinada pelo diodo zener, esse circuito coloca a saída da fonte em curto momentâneo até que o fusível de proteção abra e corte a tensão de saída.

    É um circuito que funciona muito bem, porém ele tem algumas desvantagens que eu não gosto, uma delas é que o SCR tem que ter uma potência maior que a fonte se não, o SCR queima quando entra em operação, isso é um problema para fontes de correntes maiores de 10A porque o componente acaba se tornando bem caro e as vezes, difícil de achar. Outra desvantagem é que ele coloca a fonte em curto, pois normalmente o SCR é ligado em paralelo com o capacitor de filtro para que o curto faça abrir o fusível do primário do transformador. Em fontes de baixa corrente isso não é um problema grave, mas em fontes de alta corrente onde se usa elevado valor de capacitor de filtro, pode trazer problema para o capacitor pois não é correto colocar seus terminais em curto, isso diminui a vida útil do capacitor quando não danifica logo de cara.

    É claro que se você tem um rádio transmissor ligado na fonte e precisa ser protegido de alta tensão, é mais barato gastar dinheiro com capacitor do que na manutenção do rádio.

    Diante de todos essas questões eu pensei se não teria uma forma de desativar a tensão na saída da fonte sem a necessidade de causar um curto na fonte para proteger a carga. Eu logo pensei em usar um MOSFET como chave para evitar o curto, assim o circuito não só ia ficar mais simples como mais barato.

    O circuito finalizado está na figura 1.

 

Figura 1


    O funcionamento do circuito é simples, o resistor de 12k e o trimpot de 1k são usados para definir o ponto de disparo do SCR, com essa configuração é possível ajustar uma tensão entre 10V a mais de 25V, assim essa é a tensão de trabalho desse circuito, alterando esses dois componentes, é possível trabalhar em outras faixas de tensão, mas o propósito inicial é para trabalhar com fontes de 12V ou 13,8V.

    O resistor de 3k9 é usado para limitar a corrente da porta do SCR, se for usado outro SCR, esses componentes devem ser recalculados em função da corrente de porta do SCR usado e da tensão de disparo, essas informações vocês podem encontrar no datasheet do SCR usado.

    Quando o circuito é ligado, o MOSFET conduz devido ao resistor de 1k ligado na sua porta, assim a função do SCR é aterrar a porta do MOSFET desligando a saída. Como é possível ver no esquema, o MOSFET está ligado entre o negativo da alimentação, assim quando for ligado na fonte tem que caprichar nessa conexão pois é pelo negativo que vai passar a corrente consumida pela carga(RL). Eu usei o MOSFET IRFZ48N por ser um componente fácil de achar na sucata, barato se for comprar novo e além disso ele suporta correntes de até 40A(trabalhando em 100 graus) além de ter proteções internas contra eletricidade estática, mas você pode usar outros MOSFETs de acordo com as suas necessidades.

    Lembrando que ele necessita de um bom dissipador de calor se for trabalhar em correntes altas.

    Os outros componentes são para filtrar algum possível ruído que possa porventura disparar o MOSFET ou o SCR sozinho.

   O circuito é bem simples e pode ser adaptado em qualquer fonte sem a necessidade de fazer alterações, basta montar o circuito numa caixa e ligar na saída da fonte.

    Por ser um circuito muito simples, o desenho da placa pode ser feito por qualquer iniciante, basta tomar cuidado com as pinagens do SCR e do MOSFET.

    O vídeo do teste desse circuito pode ser visto nesse link.


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