En la mayoría de los equipos electrónicos
existen circuitos encargados de proteger etapas que contienen componentes más
costosos y que hacen parte de circuitos vitales para el funcionamiento de un
equipo en particular.
Sin estas protecciones los circuitos serian
bastante vulnerables ante una falla repentina o incremento de la red eléctrica
local.
Por esta razón es indispensable conocer que
tipo de protecciones son utilizadas en los electrodomésticos para poder determinar
que etapa presenta una falla o si solo se trata de un problema leve ante el
cual el equipo electrónico ha entrado en protección.
Existen diversas formas de proteger un
circuito electrónico, desde las más simples como un fusible hasta las mas
complejas como un circuito integrado especialmente diseñado para esta función.
Conocer la mayoría de ellos nos dará una
ventaja a la hora de determinar una falla en un circuito.
Sistemas simples de protección:
El Fusible: Este es probablemente el
componente mas utilizado como forma de protección en los equipos electrónicos;
los mas comunes son los encapsulados en vidrio en donde internamente se coloca
un hilo conductor térmico el cual se destruye cuando se sobrepasa el limite de
corriente que puede soportar.
El fusible puede venir en diferentes
presentaciones físicas y con características eléctricas diferentes dependiendo
del uso requerido.
Los fusibles son calculados dependiendo de las
características de consumo eléctrico en un equipo electrónico en particular; no
se debe utilizar uno diferente ya que alterara las condiciones de protección.
Por ejemplo si se utilizara uno de menor
corriente este se fundirá con el consumo normal del aparato y si se utilizara
uno de mayor corriente, entonces ante una falla en el equipo este resistirá por
mayor tiempo el paso de la corriente haciendo que los circuitos se quemen.
Para calcular
un fusible se puede utilizar la siguiente formula: I Fusible = 1.25 x I del circuito, como sabemos la I representa a la corriente la cual
se debe multiplicar por la constante 1.25 y así obtenemos el valor del fusible
que debemos utilizar para ese equipo electrónico en particular.
Por ejemplo tenemos un equipo electrónico que
hace circular una corriente de 2.7
A entonces tenemos que la I
Fusible = 1.25 x 2.7 A =
3.4 Amperios; entonces el fusible indicado para una corriente de 2.7A debe ser
uno de 3.4 Amperios.
Nótese
que este valor es de 0.7 Amperios superior al consumo del aparato ya que si se
coloca un fusible de un valor exacto al consumo, entonces este también se
quemara.
El Varistor: Este componente es utilizado para
evitar picos de voltaje momentáneos o transientes; estos picos de voltaje
suelen ser de varios cientos o miles de voltios pero solo permanecen por
periodos de nano o milisegundos, pero suficientes para causar daños a los
circuitos.
Precisamente el Varistor se encarga de derivar
el excedente de voltaje hacia tierra y cuando los transientes superan los
limites eléctricos del Varistor, este entra en corto y quemara rápidamente el fusible evitando
daños mayores a los circuitos.
Diodo Zener y de Avalancha: Esta protección
consiste en utilizar la cualidad de enclavamiento propia de este tipo de
diodos, por ejemplo si en una línea de voltaje DC se desea que el voltaje no
sobrepase un voltaje de 5.1 voltios, entonces debemos utilizar un diodo Zener
de este valor.
Este sistema se utiliza generalmente para
proteger las entradas de circuitos digitales que no deban superar este voltaje;
también se puede hacer uso de la característica de voltaje de ruptura en donde
el diodo zener una vez sea sobrepasado su valor nominal de voltaje este
conducirá el voltaje del cátodo hacia el ánodo.
Por otro lado tenemos al diodo de Avalancha que funciona de manera similar
pero este es utilizado en líneas que manejan voltajes más altos y de mayor
corriente; ante una falla este diodo entra en conducción inversa y deriva el
voltaje excesivo a tierra.
Este diodo presenta una gran impedancia y no
se puede medir con la mayoría de los multímetros comunes.
Este tipo de protecciones son de las mas comunes que podemos encontrar en los equipos electrónicos, pero para
algunos circuitos estas protecciones serian insuficientes o no lograrían los resultados correctos, entonces se debe
recurrir a circuitos mas robustos y de características especiales para proteger
etapas con circuitos mas complejos.
Sistemas avanzados de protección:
Circuito detector de sobre corriente ( OCP):
Este circuito tiene como función determinar en que momento se supera un valor
establecido de corriente; cuando esto sucede el valor de voltaje resultante se
aplica a la entrada de un circuito integrado el cual desactivara la
alimentación principal del equipo para evitar daños posteriores.
La sigla OVP proviene del ingles Over Current Protection o en español protección contra sobre
corriente; usualmente se utiliza una resistencia de bajo valor o la suma de
varias de ellas con el fin de provocar una caída de voltaje el cual es
proporcional a la corriente que circula por el circuito, tal como se puede ver
en la siguiente imagen.
Funcionamiento: La resistencia FR1 censa la
caída de voltaje debido al paso de la corriente por ella; este voltaje es
llevado a la base del transistor PNP Q403 por medio de la resistencia R407 y
filtrado por el condensador C409 encendiendo al transistor.
La salida del circuito será por medio de R408
y R09; el voltaje saliente se utiliza para encender un segundo transistor ahora
del tipo NPN o bien llevar el voltaje directamente a la entrada de un circuito
integrado, para que este detecte el error y apague el equipo.
Circuito detector de sobrevoltaje (OVP): Su función
es la de detectar un aumento en el voltaje nominal de un circuito con el fin de
evitar su destrucción; la sigla OVP proviene del ingles Over voltage Protection
o en español protección por sobrevoltaje.
Veamos un ejemplo en la siguiente imagen.
Funcionamiento: Básicamente se trata de fijar
un voltaje de referencia que puede ser un porcentaje del voltaje del que no se
quiere superar; para esto se suele utilizar un amplificador operacional que
puede ser individual o también puede hacer parte de un circuito integrado que
contiene otras funciones como el caso de los circuitos integrados conmutadores
de las fuentes de alimentación en aparatos comerciales.
Fijado el voltaje de referencia se debe tomar
otra muestra del mismo voltaje, el cual ingresara por la segunda entrada del
amplificador operacional; si este voltaje es mayor que el voltaje de
referencia, entonces la salida pasara a un estado alto, de lo contrario quedara
en estado bajo e inclusive proveer un voltaje negativo.
Esta situación es interpretada por un
microprocesador o similar para tomar la decisión de apagar o no el equipo electrónico.
Protección contra bajo voltaje (UVP): Esta
protección consiste en detectar cuando un voltaje se encuentra por debajo de
un cierto valor de referencia, con lo cual se activa o
desactiva algún otro circuito, UVP proviene de la sigla en ingles Under voltage
Protection o en español Protección contra bajo voltaje.
Para comprender su funcionamiento veamos la
siguiente imagen.
Funcionamiento: Cuando el voltaje es mayor a
12v el diodo Zener de 10v conduce por
voltaje de ruptura, colocando en la base del transistor PNP un voltaje fijado
por el resistor variable; el transistor se apaga y a su vez mantiene sin
alimentación al diodo LED.
Cuando el voltaje disminuye por debajo de
10v el voltaje en la base desaparece y
el transistor se enciende alimentando al diodo LED con lo cual este brillara.
Además de servir de protección también se utiliza como indicador de batería
baja por ejemplo.
Fusible programable: Este es uno de los
circuitos de protección más sofisticados que existen en el momento, son
ampliamente utilizados en la electrónica de los automóviles y equipos
industriales; un ejemplo de este componente es el circuito integrado NIS5112 de
ON Semiconductor.
Funcionamiento: El circuito integrado
NIS5112 posee una entrada de voltaje que
en este caso es el pin 8, su salida es por el pin 7 en donde se conecta la
carga previamente filtrado por C5 Y C6.
Entre los pines 4, 5, 6, 7 se encuentra
la red resistiva que fija la
corriente máxima que proveerá el circuito antes de cortar su salida debido a una sobrecarga; para calcular el valor de la red resistiva el
fabricante provee una tabla con una curva de respuesta en base a los valores de
las resistencias utilizadas.
5 Comentarios
PUEDE UN GFCI PROTEGER UN CIRCUITO ELECTRONICO CONTRA FALLAS A TIERRA? SI ES ASI QUE TIPO DE FALLAS
ResponderEliminarSi, eso es precisamente lo que hace. La falla consiste en fugas de corriente a tierra.
EliminarComo puedo hacer un circuito de protección para evitar sobrevoltaje de 27volt
ResponderEliminarCon un diodo Zener de 27v (en polarización directa) en paralelo con la carga.
EliminarComo puedo construir un circuito que no funcione con menos de 5v.
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