Circuit de protection contre les surtensions :signification, types et projets de bricolage expliqués

Indéniablement, vous devez avoir vécu ou entendu parler d'une condition de surtension due, par exemple, à des défauts d'alimentation. Vous avez peut-être également vu les impacts de la surtension, comme provoquer un incendie ou des dysfonctionnements du circuit, endommager les composants du circuit, etc.

Alors, comment pouvons-nous empêcher la situation de surtension de se produire dans nos alimentations ?

En lisant cet article, vous apprendrez les types de projets de circuits de protection contre les surtensions que vous pouvez utiliser. Nous inclurons également les schémas de circuit pour une meilleure compréhension.

Commençons.

Qu'est-ce que la protection contre les surtensions ?

La protection contre les surtensions est une fonction d'alimentation qui bloque la sortie ou coupe l'alimentation à des niveaux de tension plus élevés. Souvent, le niveau de tension doit dépasser le niveau prédéfini pour que la protection se produise.

Un circuit de protection contre les surtensions empêche principalement d'endommager les éléments électroniques de nombreux dispositifs d'alimentation. Pour cette raison, la protection contre les surtensions est actuellement très populaire dans plusieurs applications, telles que les applications automobiles.

(voitures)

Type de protection contre les surtensions

Les types de protection contre les surtensions dépendent du coût, des performances et de la complexité. Ils réalisent tous une protection efficace contre les surtensions d'alimentation.

Les trois les plus courants sont;

Pince SCR (Silicon Controlled Rectifier)

Un circuit SCR crowbar empêche une surtension en créant un court-circuit transversal à la sortie d'une alimentation.

Les thyristors SCR peuvent commuter des courants importants et être actifs jusqu'à ce que toute charge se disperse. De plus, vous pouvez relier le SCR à un fusible qui sautera et empêchera le régulateur de recevoir plus de tension.

Circuit pied-de-biche SCR

Dans le circuit, la diode Zener fonctionne pour maintenir une tension supérieure à la tension de fonctionnement de la sortie. De même, il maintient un niveau de tension bas pour éviter d'endommager le circuit.

Par conséquent, la diode Zener n'a pas de flux de courant pendant la conduction car elle ne reçoit pas de tension de claquage. Par conséquent, il ne circule actuellement pas à travers le thyristor, le gardant fermé. Cependant, l'alimentation fonctionne comme d'habitude.

(Diodes Zener)

La tension augmente souvent lorsque le transistor passe-série de l'alimentation CC tombe en panne. Le découplage de l'unité, heureusement, empêche la tension d'augmenter instantanément. La tension montante arrive à l'endroit où la diode Zener commence à conduire. Par la suite, le courant traverse la gâchette du thyristor et provoque son déclenchement.

Après le déclenchement, le thyristor court-circuite la sortie de l'alimentation à la terre, évitant ainsi d'endommager ses circuits. Vous pouvez également utiliser le court-circuit pour faire sauter un fusible, détournant ainsi l'alimentation du régulateur de tension. La diversion empêche l'unité d'avoir d'autres dommages.

(thyristors)

Parfois, vous pouvez placer un petit condensateur comme unité de découplage de la gâchette du thyristor à la terre. Le but est d'empêcher les RF ou les transitoires brusques de l'équipe de découplage recevant l'alimentation. De cette façon, le RF n'atteindra pas la connexion de la porte et ne provoquera pas de faux déclenchement.

Évitez un énorme découplage car il peut ralentir votre protection contre les surtensions même dans un cas réaliste de panne.

Blocage de tension

Le blocage de tension est notre deuxième forme de protection contre les surtensions.

Le circuit de serrage de tension

Son fonctionnement nécessite une diode Zener positionnée en travers de la sortie d'une alimentation régulée. Étant donné que la tension de la diode Zener est légèrement supérieure à la tension maximale du rail, elle ne conduira généralement pas. Cependant, il démarrera la conduction lorsque la tension deviendra trop élevée. Ensuite, la diode Zener fixera la tension à une valeur supérieure à la tension du rail.

Ajoutez un tampon de transition sur la diode Zener si vous avez besoin d'une capacité de courant plus élevée pour votre alimentation régulée. Il augmente la capacité de courant de la diode Zener égale au gain de courant du transistor. Comme vous aurez besoin d'un transistor de puissance pour le circuit, les niveaux de gain de courant chuteront jusqu'à 20 - 50.

Limitation de tension

Une limitation de tension est un type de protection contre les surtensions dans les alimentations à découpage. Heureusement, les régulateurs à découpage ne fonctionnent souvent pas dans des conditions de basse tension. Mais, en cas de conditions de surtension, il est souvent recommandé de contrôler les dispositifs de limitation de tension.

Une condition de limitation de tension fonctionne en détectant la condition de surtension, puis en arrêtant le convertisseur comme les convertisseurs CC-CC.

Les convertisseurs DC-DC et les régulateurs à découpage utilisent souvent une puce pour faire fonctionner leurs circuits. De plus, il est nécessaire d'utiliser une boucle de détection positionnée à l'extérieur du régulateur IC. La boucle de détection externe est importante car des dommages à la puce du régulateur provoquant une surtension peuvent également endommager le mécanisme de détection.

Remarque :

Vous aurez besoin d'un circuit spécifique à votre puce de régulateur à découpage et au circuit particulier appliqué pour des performances efficaces.

Un régulateur à découpage/commuté

Projets de circuits de protection contre les surtensions

La durée et l'amplitude de la surtension déterminent la conception de votre circuit pour une meilleure protection. Nous aborderons deux projets dans cette section.

Circuit régulateur de tension Zener

Un régulateur de tension Zener a deux fonctions ;

• Tout d'abord, il aide à la protection contre les surtensions.
• Ensuite, il régule la tension d'alimentation de l'entrée.

Un circuit régulateur de tension Zener

Pour le circuit ci-dessus, le niveau prédéfini du cours est la cote de la diode Zener. Ainsi, le circuit ne peut pas conduire à une valeur de seuil d'environ 5,1 V.

Valeur prédéfinie ; C'est une tension de seuil élevée qui amène le circuit à déconnecter l'alimentation côté charge.

De plus, la tension base-émetteur du transistor détermine la conduction du transistor Q1. Ainsi, lorsque la tension de sortie du circuit augmente, la Vbe (tension base-émetteur) du transistor augmente et il y a moins de conduction. Par la suite, la tension de sortie diminue et maintient un niveau de tension durable.

Circuit de protection contre les surtensions utilisant une diode Zener

Ce deuxième circuit de protection contre les surtensions utilisera un transistor PNP aux côtés de la diode Zener.

Trouver une valeur exacte de diode Zener peut être difficile ici, alors choisissez une note proche de votre valeur prédéfinie.

Liste des composants

Planche à pain,

Transistor FMMT718 PNP,

Fils de connexion,

Résistances (1k, 2.2k et 6.8k) et

Diode Zener 5.1V (1N4740A).

Circuit de protection contre les surtensions utilisant une diode Zener

Principe de fonctionnement du circuit de protection contre les surtensions

Si le niveau prédéfini est supérieur à la tension lors d'un fonctionnement normal, la borne de base de Q2 augmente. Il s'éteint alors puisqu'il s'agit du transistor PNP. Une condition OFF de Q2 fait que la borne de base de Q1 devient basse et permet la circulation du courant.

Au contraire, la diode Zener commence à conduire si la valeur prédéfinie est inférieure à la tension. À son tour, il allume le Q2 car il relie la base de Q2 au sol. Dans l'état Q2'S ON, la borne de base de Q1 devient haute et s'allume comme un interrupteur ouvert. Ainsi, Q1 limite le flux de courant qui le traverse, empêchant une surtension d'endommager la charge.

De plus, la chute de tension dans les transistors doit être inférieure pour fournir une lecture précise du circuit. Dans notre cas, nous avons utilisé un transistor FMMT718 PNP avec un faible niveau de saturation VCE. Il maintient la chute à travers les transistors aussi faible que possible.

L'inconvénient du circuit

Dissipation de puissance ; dissipe la chaleur, donc gaspille de l'énergie en raison de la résistance série connectée.

Résumé

En conclusion, les alimentations électriques modernes sont indéniablement fiables dans nos activités quotidiennes. Cependant, il y a de fortes chances qu'ils échouent en raison de facteurs tels que la surtension. Par conséquent, il est nécessaire d'avoir un moyen de protection contre les surtensions.

Rassurez-vous, avec le guide complet ci-dessus, vos circuits sont en sécurité. Mais encore, au cas où vous auriez toujours un problème brûlant, contactez-nous.