Circuito para proteção de Fontes (ART2340)

Nem todas as fontes possuem sistemas de proteção contra curto-circuito em sua saída: nesses casos um pequeno acidente pode significar a queima de componentes importantes e eventualmente muito caros. Se sua fonte de alimentação é deste tipo, por que não incorporar um circuito de proteção? Os poucos componentes adicionais certamente compensarão o investimento em termos de segurança.

Muitos circuitos integrados empregados na regulagem de fontes de alimentação possuem recursos internos que os protegem contra eventuais curto-circuitos na saída.

No entanto, fontes mais simples que usam transistores nem sempre possuem este recurso, e um acidente pode comprometer tanto o transformador, como os diodos e até mesmo os próprios transistores.

Para proteger fontes que não possuam este recurso damos um circuito bastante eficiente que leva por base um relé e um SCR.

Quando a corrente na saída supera um certo valor, um SCR dispara ativando um relé que imediatamente desconecta a carga.

Ao mesmo tempo um LED acende avisando o operador do que está ocorrendo.

Uma vez desfeito o curto na saída ou eliminado o problema de sobrecarga, basta pressionar um interruptor para que a fonte volte à operação normal.

O circuito básico é projetado para fontes de 6 e 12 V com correntes de até 2 A, mas damos indicações para acréscimo de etapas que permitem usar o sistema em fontes com outras tensões e correntes.

O CIRCUITO

Os SCRs comuns disparam com tensões tipicamente entre 0,6 e 1 V, caso dos tipos sensíveis da série 106, como o TIC106, MCR106 etc.

Partindo então da Lei de Ohm, conforme mostra a figura 1, vemos que a tensão no resistor R e, consequentemente, a tensão na comporta do SCR, são proporcionais à corrente.

Figura 1 – Princípio de funcionamento

Podemos dizer que esta corrente, em função da tensão, é dada por V = R x L

Assim, podemos fixar perfeitamente o instante em que o SCR dispara, em função da corrente, para um resistor 'de valor determinado.

Se quisermos uma proteção com 1A, por exemplo, supondo que nosso SCR dispare com 1V temos:

1 = R x 1

R = 1 ohm

A dissipação deste resistor será dada por:

P = V x I²

P = 1 x 1

P = 1 watt

É claro que na prática devemos usar um resistor de maior potência (2 watts por exemplo) para maior segurança.

Uma vez disparado, o SCR assim permanece e com isso o relé que desconecta a fonte fica ativado.

Para desativar o relé é preciso também desativar o SCR, o que é conseguido com um curto momentâneo entre seu anodo e o catodo, feito pela chave S, conforme podemos ver pelo próprio diagrama esquemático do circuito (figura 2).

Figura 2 – Diagrama da proteção

O relé deve ter bobina de acordo com a tensão da fonte. No caso de fontes variáveis, é possível agregar um regulador de tensão ou então fixar o sistema antes da etapa de saída.

Veja que o SCR causa uma queda de tensão normalmente de 2 V no circuito quando em plena condução. Isso deve ser previsto na escolha do relé e eventualmente do regulador de tensão.

MONTAGEM

Na figura 3 damos uma sugestão de placa de circuito impresso.

Figura 3 – Placa para a montagem

Como o relé é de baixa corrente não será preciso dotar o SCR de radiador de calor.

Os resistores R1 e R3 são de 1/8 W. R2 é de 2 W e escolhido de acordo com a tensão do sistema: para 6 V use 470 Ω e para 12 V use1k.

S1 é um interruptor de pressão (tipo botão de campainha) que será fixado no painel da fonte, junto ao LED.

INSTALAÇÃO E USO

Na figura 4 temos um exemplo de instalação do sistema numa fonte de O-15 V x 2 A com o transistor 2N3055, o qual deve ser montado num bom radiador de calor.

Figura 4 – Exemplo de uso

Para usar o sistema é simples: quando o LED vermelho acender é sinal de curto na saída, quando então a carga deve ser desconectada e verificado o problema.

Uma vez que a causa do curto esteja eliminada, para reativar a fonte basta pressionar momentaneamente S1 e depois soltá-lo, quando então o LED deve apagar.

Se o LED voltar a acender é sinal de que o curto na carga permanece.