Wie funktioniert dieser Überspannungsschutz?
Ich habe mich nach einem kostengünstigen und effektiven Überspannungsschutz umgesehen und dies auf dieser Seite gefunden :
Mit dieser Teileliste:
- RXE025 - 250 mA PTC rücksetzbare Sicherung
- Zenerdiode - 5V6, 1 Watt
- Widerstand - 1 kOhm, 1 Watt
- Transistor - BD139 (NPN mittlere Leistung 80 V, 1,5 A CC-Nennleistung)
Wie vom Autor berichtet, scheint diese Schaltung effektiv und kostengünstig zu sein, aber ich verstehe nicht, warum der Ingenieur einen BD193-Transistor in diese Schaltung eingebaut hat.
Kann jemand die schrittweise Arbeitsweise dieser Schaltung erklären?
Antworten
Es ist ziemlich einfach:
Die Zenerdiodenspannung liegt bei (oder etwas darüber) der normalen Vcc-Spannung. Zum Beispiel ein 5,6-V-Zener für einen 5-V-Vcc.
Wenn Vcc unter der Zenerspannung liegt, fließt kein Strom durch die Diode und der 1k-Widerstand hält die Basis von T1 niedrig. Durch den Kollektor fließt kein Strom zum Emitter des Transistors.
Wenn Vcc höher als die Zenerspannung ist, fließt Strom durch die Zenerdiode und durch die Basis von T1. Dadurch kann Strom durch den Kollektor und aus dem Emitter des Transistors fließen.
Der Strom durch den Transistor ist hoch genug, um die Sicherung zu öffnen.
Kurzfassung:
Durch Überspannung wird der Transistor kurzgeschlossen und die Sicherung durchgebrannt.
Nachdem ich den Artikel gelesen und den RXE025 nachgeschlagen habe, muss ich meine Beschreibung etwas ändern.
Diese Schutzschaltung unterbricht die Stromversorgung der geschützten Schaltung nicht.
Wenn die Eingangsspannung die Zenerspannung überschreitet, leitet der Transistor.
Der RXE025 wurde ausgewählt, da er selbst in einem "ausgelösten" Zustand genügend Strom durchlässt, damit das geschützte Gerät (im ursprünglichen Beispiel ein Arduino) weiter ausgeführt werden kann.
Der RXE025 wird zu einem Strombegrenzungswiderstand, um den Strom durch die Zenerdiode und den Transistor zu begrenzen.
Das Ergebnis ist, dass Vcc auf etwas mehr als die Zenerspannung begrenzt ist.
Die "Sicherung" löst nicht im üblichen Sinne aus, sondern wechselt lediglich zu einem höheren Widerstand.
Grundsätzlich handelt es sich um eine Power-Zener-Diodenschaltung. Der Zener schaltet den BJT ein, wenn eine ausreichende Spannung an der Leitung anliegt. Der Transistor nimmt Strom auf und je mehr die Netzspannung versucht, über die Zenerspannung anzusteigen (plus einem Vbe-Abfall von maximal 1 Volt), desto mehr Strom nimmt der BJT auf.
Der BD139 kann Ströme bis zu einigen Ampere verarbeiten, dh er kann für kurze Zeit einige zehn Watt verarbeiten, bevor die rücksetzbare Sicherung aktiviert wird.
Da es sich bei dem Zener um einen 1-Watt-Typ handelt, kann die Kombination aus Zenerdiode und BJT als das Äquivalent einer 10-Watt-Zenerdiode (plus) angesehen werden. Natürlich können Sie auch nur einen 10-Watt-Zener kaufen, aber dies kostet möglicherweise mehr als einen 1-Watt-Zener und einen billigen BJT.