¿Cómo funciona esta protección contra sobretensiones?

Estaba buscando una protección contra sobrevoltaje efectiva y de bajo costo, y encontré esto en esta página :

Sobretensión

Con esta lista de piezas:

  • RXE025 - Fusible reseteable PTC de 250 mA
  • Diodo Zener – 5V6, 1 vatio
  • Resistencia - 1K ohm, 1 vatio
  • Transistor: BD139 (NPN de potencia media de 80 V, clasificación CC de 1,5 A)

Según lo informado por el autor, este circuito parece ser efectivo y de bajo costo, pero no entiendo por qué el ingeniero colocó un transistor BD193 en este circuito.

¿Alguien puede explicar el método de funcionamiento paso a paso de este circuito?

Respuestas (2)

Es bastante simple:

El voltaje del diodo Zener está en (o ligeramente por encima) del voltaje Vcc normal. Por ejemplo, un Zener de 5.6V para un Vcc de 5V.

Cuando Vcc está por debajo del voltaje Zener, no fluye corriente a través del diodo y la resistencia de 1k mantiene baja la base de T1. No fluye corriente a través del colector hacia el emisor del transistor.

Cuando Vcc es mayor que el voltaje Zener, la corriente fluye a través del diodo Zener ya través de la base de T1. Esto permite que la corriente fluya a través del colector y salga por el emisor del transistor.

La corriente a través del transistor es lo suficientemente alta como para hacer que se abra el fusible.

Version corta:

La sobretensión hace que el transistor se cortocircuite y queme el fusible.


Después de leer el artículo y buscar el RXE025, veo que necesito cambiar un poco mi descripción.

Este circuito de protección no corta la alimentación al circuito protegido.

Cuando el voltaje de entrada excede el voltaje Zener, el transistor conduce.

Se eligió el RXE025 porque incluso en una condición "disparada" pasará suficiente corriente como para que el dispositivo protegido (un Arduino en el ejemplo original) continúe funcionando.

El RXE025 se convierte en una resistencia limitadora de corriente para limitar la corriente a través del diodo Zener y el transistor.

El resultado es que Vcc se limita a un poco más que el voltaje Zener.

El "fusible" no se funde en el sentido habitual, simplemente cambia a una mayor resistencia.

Básicamente es un circuito de diodo zener de potencia. El zener comienza a encender el BJT cuando hay suficiente voltaje en la línea. El transistor toma corriente y cuanto más el voltaje de la línea intenta elevarse por encima del voltaje zener (más una caída de Vbe de alrededor de 1 voltio como máximo), el BJT toma más corriente.

El BD139 puede manejar corrientes de hasta unos pocos amperios y eso significa que puede manejar unas pocas decenas de vatios durante un breve período de tiempo antes de que se active el fusible reiniciable.

Dado que el zener es del tipo de 1 vatio, la combinación de diodo zener y BJT puede considerarse equivalente a un diodo zener de 10 vatios (más). Por supuesto, podría comprar un zener de 10 vatios, pero esto podría costar más que un zener de 1 vatio y un BJT barato.

@transistor: la imagen del tren definitivamente fue genial.