Protección contra sobretensión de diodo Zener

un gato ocupado
(fuente: learningaboutelectronics.com )

Características de funcionamiento del diseño

Consumo de corriente: 2 amperios

Voltaje de funcionamiento: 13,5 V.

Este diseño funcionará en un entorno automotriz y nos gustaría implementar protección contra sobrevoltaje y sobrecorriente utilizando un diodo zener y un fusible para lograr esto, respectivamente. ¿Es esta la forma correcta de hacer esto? Y si es así, ¿qué tipo de características de voltaje debería tener el diodo zener?

Honestamente, en lugar de poner un circuito de protección con un fusible que puede fundirse frente a una carga de 2A, simplemente colocaría un regulador lineal de baja caída allí.
La diferencia en la construcción de un TVS de un zener es la baja C (2pF) adecuada para velocidades de datos de RF y, sin embargo, sujeta picos de corriente altos. Por lo general, Polyfuse (tm) y los interruptores o reguladores del lado alto con protección térmica se usan en accesorios automotrices para evitar el mantenimiento de fusibles con descarga de sobrevoltaje, voltaje de batería 2x y protección de voltaje inverso de la batería sin quemar un fusible o al menos causar daños.

Respuestas (2)

Lo que sugieres es una mala idea. El voltaje de funcionamiento normal del automóvil con la batería cargando suele ser de alrededor de 13,6 V. Sin embargo, se producen grandes picos de 10 s de V por encima de eso. Su fusible se quemará regularmente, lo que será una molestia para los usuarios.

Una mejor estrategia es diseñar el circuito para soportar picos ocasionales en lugar de darse por vencido y aislarse del mundo cuando ocurren.

No hay una respuesta única para esto que se adapte a todas las necesidades. Para corrientes bajas, puede usar una resistencia en serie seguida de una abrazadera. Para corrientes altas, la resistencia interfiere o provoca demasiada disipación.

Si su corriente es baja y el voltaje que desea es un poco menos de 12 V, entonces puede usar un regulador lineal apto para automóviles.

Para mayor potencia, use un regulador reductor que pueda manejar un voltaje de entrada suficientemente alto. También hay formas de usar un MOSFET de canal P como un elemento de paso en serie que parece un corto, excepto cuando un pico llega a un largo.

Nuevamente, hay muchas estrategias, pero sin conocer el voltaje y la corriente que necesita su carga, no hay forma de decidir cuál tiene más sentido.

ingrese la descripción de la imagen aquíEl voltaje máximo de una batería de plomo-ácido en este caso sería de 14,4 V. Por lo tanto, una protección de palanca de este tipo a un nivel de voltaje de 15 V estaría bien. Como se puede ver en el gráfico, un zener no tiene una característica completa de encendido/apagado agudo. Esta situación podría conducir a una situación no deseada antes de que se funda el fusible.

Con un poco más de esfuerzo, podría usar una palanca SCR para que se active cuando el nivel de voltaje supere los 15 V o el nivel que esté configurado el sistema. Se puede llegar a un sistema aún mejor con un llamado thyrector. Un diodo de protección con propiedades de supresión de voltaje transitorio (TVS).

Puede encontrar información adicional sobre los diodos TVS en Wikipedia: https://en.wikipedia.org/wiki/Transient-voltage-suppression_diode

La frase adecuada es "circuito de palanca".
Existe toda una especificación para automoción, que incluye "descargas de carga" que pueden proporcionar momentáneamente más de 100 V. Una buena protección requiere más. En general, la protección de volcado de carga requerirá diodos TVS de alta energía.
@jonk, ¿dónde puedo encontrar esa especificación?
@JonathanHale He tenido pocos problemas para encontrar discusiones sobre ellos usando google. ¿Has probado? (Supongo que podría repetir mis esfuerzos anteriores, pero me gustaría detenerme hasta que sepa que ya lo ha intentado).
@jonk si ya conoce el nombre del peligro, generalmente puedo encontrar una nota de aplicación sobre ese peligro específico. Por ejemplo, volcado de carga automotriz: ti.com/lit/an/snva190b/snva190b.pdf?ts=1621375607480 . Pero eso requiere que ya sepas qué buscar. Lo que no he encontrado es "Aquí hay una lista de todas las cosas eléctricas malas que suceden en los vehículos y sus características".
@JonathanHale Oh. Veo. Existe tal especificación y algunos de esos sitios que puede encontrar fácilmente enumerarán los nombres detallados de ellos. (Me parece recordar que hay dos especificaciones relacionadas, pero sé absolutamente que hay al menos una sobre el tema). Si en ese momento pude encontrar la especificación en formato PDF, la habría descargado. (Siempre tomo un momento extra para capturar documentos principales sobre un tema que me interesa, para ahorrar tiempo si alguna vez necesito volver al tema). Entonces, es posible que lo tenga aquí en una de dos unidades. Pero tendría que hacer una búsqueda.
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