Limitador de voltaje de derivación simple

Continuando con mi pregunta anterior , probé este circuito simple para asegurarme de que haya una carga mínima en mi fuente de alimentación (para evitar que la fuente descargada supere la Vmax de una parte). De hecho, construí esto y funciona como esperaba, pero me pregunto si hay alguna adición que deba hacerse para mejorar su rendimiento .

esquemático

simular este circuito : esquema creado con CircuitLab

Mi idea es que si la carga (Rload) está desconectada o no consume al menos una corriente mínima, el riel de suministro aumentará debido a la corriente inadecuada a través de Rsource. Cuando el voltaje alcance 9.6 (Vzener + Vbe), Q1 comenzará a encenderse y absorberá suficiente corriente (y encenderá el LED de "Sobrevoltaje") para mantener el riel por debajo de aproximadamente 9.6V.

Si la carga consume suficiente corriente, el circuito zener/transistor estará inactivo.

Por cierto, creo que solo un zener sería suficiente, excepto que tendría que desviar todo el exceso de corriente. Al agregar un transistor Q1 de mayor potencia, se puede usar un zener de menor potencia.

Para analizar esto correctamente, debe proporcionar el rango V de entrada y el límite VA en la fuente o ESR. Entonces la Vmax y la carga min y la Vmin en la carga max. ¿Puedes definir estos?
No quería que nadie hiciera los números por mí; Principalmente esperaba "no hagas eso, es inestable" o "esto está bien, pero deberías tener una resistencia desplegable de base a tierra".
Sin embargo, en mi implementación real, tengo 24 V CA (nominal), 60 Hz en un puente rectificador y un filtro de 22 uF, y estoy alimentando una carga que generalmente consume entre 0,5 W y 2,0 W, pero no puede sobrevivir a más de 40 V CC. (La carga es en realidad un convertidor reductor basado en 33063 para pasar de (no más de) 40 V a 5 V a 75-250 mA. Asumo una eficiencia del convertidor de ~80 %.
SU diseño es subóptimo para la potencia LED y la pérdida de fuente. Es mejor usar una tinta térmica con un Darlington y una carga R ficticia con LED para los Zener. debido a que es probable que la corriente exceda la calificación de los componentes en su diseño. También tenga en cuenta que el grifo central debe estar conectado como un medio puente.

Respuestas (3)

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Haz esto en su lugar.

Un puente es un duplicador de voltaje a menos que conecte el grifo central también a 0V, entonces se convierte en medio puente.

La carga 33R es posible con la serie 33R, entonces el voltaje es del 50%. Sin carga siempre es un 50% más debido a rms-pk (rt2=141%) xfmr loss 8~10% por lo tanto 141%+10% - caída de diodo~ 150% de RMS sin carga.

Elija Vf de LED para sintonizar la abrazadera activa.

¡Vaya, gracias Tony! No tengo acceso al grifo del centro del transformador, pero mirarlo de esa manera ayuda a entender cómo pasé de "alrededor de 24 V" a "mierda, ¿80 V?" Intentaré importar algunas de sus ideas, incluido aprender más sobre los dispositivos de Darlington.

Como pides en tu comentario...

No haga eso , a menos que su LED D2 pueda manejar toda la corriente que necesita absorber para mantener su voltaje bajo, independientemente de la corriente que le arroje.

Si el LED D2 es un LED estándar de 5 mm, probablemente sean buenos para 20 mA. La mayoría de los pequeños zeners tomarían eso, y más, antes de dejar escapar el humo mágico.

Tal vez coloque el LED en serie con un diodo zener de menor voltaje (los LED tienen una función V/I bastante pronunciada, ¡a menudo más pronunciada que los zeners!) y conecte el colector Q1 directamente al riel. Esto significará entonces que el LED solo debe conducir 1 / beta de la corriente que se está hundiendo. Se pueden tener transistores bipolares que absorban amperios y disipen decenas de vatios, con un disipador de calor adecuado. Para hacer que el LED brille adecuadamente, conecte una resistencia en paralelo con C1, para hundir cierta corriente en los 0.7v necesarios para encender Q1, esto asegurará que el LED reciba suficiente corriente para encenderse cuando el circuito esté limitando.

¡Gracias! Tenía el LED en mi circuito de prueba para ver si se estaba desviando, pero pensé en moverlo a otro lugar ya que mi implementación final puede necesitar desviar más corriente. Ponerlo en el camino zener es una gran idea, al igual que el menú desplegable para ayudarlo a encenderse.

En su circuito, la unión del emisor de base 2N3904 es un riesgo. Su hoja de datos no especifica la corriente base máxima permitida, pero ninguno de sus gráficos supera los 20 mA de corriente base. Con una entrada de 12v, la corriente base puede subir muy cerca de este límite.

Sugeriría usar un transistor más robusto: un 2N2222 o un 2N4401 podría ser una opción más segura.
Y si su fuente de 12 V pudiera subir un poco más en cualquier punto (posiblemente incluso un evento transitorio), podría estar en orden un transistor aún más robusto. El condensador mitiga los transitorios, pero ¿quién sabe cuánto dura un evento transitorio?

He seleccionado tentativamente un NXP BC56PAS ( mouser.com/ds/2/302/BC54_55_56PAS_SER-840047.pdf ) para esa función. Permite Ib hasta 300mA, e Ic hasta 2A. Sin embargo, incluso con el 3904, ¿el hFE del transistor no lo protegería del exceso de Ib? A medida que aumenta Ib, Ic aumenta en un múltiplo. Entonces, la mayor parte de la corriente de derivación se extrae de esa manera, en lugar de a través del zener e Ib. (¡Suponiendo que muevo el LED a otro lugar para que no se fríe!)
Sí, tiene toda la razón en que Ic debería comenzar a fluir mucho antes de que Ib alcance un nivel muy alto. Pero al probar circuitos limitadores de corriente similares como este, encontré muchas fallas de transistores: emisor de base abierta. A menudo verá unos cientos de ohmios en serie con la base en los limitadores de corriente. Quizás el emisor base se abre antes de que se encienda la corriente del colector; nunca he logrado capturar el evento para ver cómo sucede.
Gracias, ese es el tipo de información que esperaba obtener... No tengo la experiencia para saber acerca de los modos de falla comunes, ¡y soy demasiado viejo para esperar y cometer errores para obtener la experiencia!
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