¿El cortocircuito dañará los componentes electrónicos o solo el suministro?

Muchas fuentes de alimentación tienen protección contra cortocircuitos incorporada, por lo tanto, no siempre es el caso de que un cortocircuito en la salida de la fuente de alimentación la dañe. Aunque no es aconsejable hacer esto incluso cuando la protección contra cortocircuitos está en su lugar.

Su conclusión acerca de que la corriente se dirige hacia la ruta de resistencia cero es correcta, pero no debe concluir que todas las demás conexiones son circuitos abiertos, o que esto no puede dañar los dispositivos conectados en paralelo en cortocircuito.

Ejemplo sencillo:

^{simular este circuito : esquema creado con CircuitLab}

Estamos cargando un condensador muy grande con una fuente de alimentación que tiene$50 \Omega$impedancia de salida interna. Esta impedancia limita la corriente que se puede suministrar a la tapa y el proceso de carga se completa correctamente.

Ahora está cerrando el interruptor, cortocircuitando tanto la fuente de alimentación como el condensador. Supongamos que el suministro está bien: tiene protección SC. Sin embargo, debido a la muy baja resistencia del interruptor, la corriente de descarga de nuestro gran capacitor es enorme. El condensador tiene una resistencia en serie equivalente baja y se calienta mucho debido a la alta corriente de descarga. Este calor hace que el condensador se destruya.

Un solo condensador es el ejemplo más simple que se me ocurre, pero hay muchos más.

Resumen:

Cortar la salida de la fuente de alimentación a tierra puede dañar tanto la fuente como el equipo conectado en paralelo al cortocircuito. El daño potencial a otros equipos depende de la implementación interna del equipo.

Desafortunadamente las cosas no son tan simples como eso. A continuación se muestran algunos escenarios en los que los componentes también se dañan.

1. Suponiendo que su fuente de alimentación sea una fuente SMPS, su controlador intentará aumentar su potencia de salida y compensar el voltaje. Sin embargo, con el tiempo [milisegundos aquí] el cortocircuito se derretirá y será un circuito abierto. Un pico transitorio de alto voltaje se transferiría a sus componentes (la corriente debería encontrar un camino para fluir). Esto es cierto con SMPS de alto tiempo de respuesta. Pero ningún diseñador podría considerar todos los parámetros.

2. Los cortocircuitos requerirán una mayor corriente de entrada, lo que generaría EMI que dañaría los componentes cercanos.

3. El cortocircuito hará que el MOSFET/transistor de potencia se escape térmicamente de su punto de funcionamiento y se descomponga repentinamente. Tal situación generará picos inversos (no sé por qué, pero leí esto en alguna parte). Tal pico inverso es malo para los LED y este es un problema conocido con los controladores LED. Común con los diseños SMPS sin transformador.

No es verdad. Primero, nunca es cero ohmios. Eso es sólo en perfectas condiciones. Cada pieza de cobre agrega un poco de resistencia. Si fuera cero ohmios, no se desperdiciaría energía en calor.

Algunos componentes eléctricos son muy sensibles tanto a la corriente como al calor. Esencialmente, la mayoría de los componentes se pueden comparar con fusibles. Pueden manejar solo una cierta cantidad de corriente que los atraviesa antes de que exploten. Los diminutos cables y rutas de circuitos dentro de un IC, dependiendo del IC, pueden manejar solo unas pocas decenas o cientos de mA. Los potenciómetros digitales a menudo tienen una corriente de limpiaparabrisas máxima en el rango de 5 mA o menos. Al igual que los LED, los transistores o incluso los cables y las pistas de PCB.

La soldadura por puntos es esencialmente un cortocircuito de alta corriente creado a propósito. Ahora imagina que eso sucede dentro de un circuito integrado que acabas de cortocircuitar.

Sin embargo, es posible que un cortocircuito a tierra no provoque que la fuente de alimentación se apague, si la fuente de alimentación tiene protección o si la parte donde ocurrió el cortocircuito muere primero. Un cortocircuito en un microcontrolador con una corriente máxima de 200 mA y una fuente de alimentación de 10 A fácilmente podría volar el microcontrolador lo suficientemente rápido como para que la fuente de alimentación nunca exceda unos pocos amperios.

Debe considerar todo el ciclo actual.

El cortocircuito está justo en los terminales de salida, pero hay otros elementos del circuito en SERIE (con mayor riesgo de daño) conectados en la ruta del circuito, como resistencias, transistores, diodos, etc. Estos producirán caídas de voltaje dentro del bucle y, por lo tanto, no ser cierto que el resto del circuito puede ser simplemente "considerado como un circuito abierto".