Comment fonctionne cette protection contre les surtensions?
Je cherchais une protection contre les surtensions peu coûteuse et efficace, et j'ai trouvé ceci sur cette page :
Avec cette liste de pièces:
- RXE025 - Fusible réarmable PTC 250 mA
- Diode Zener - 5V6, 1 watt
- Résistance - 1K ohm, 1 watt
- Transistor - BD139 (puissance moyenne NPN 80 V, 1,5 A CC)
Tel que rapporté par l'auteur, ce circuit semble être efficace et peu coûteux, mais je ne comprends pas pourquoi l'ingénieur a placé un transistor BD193 dans ce circuit.
Quelqu'un peut-il expliquer la méthode de fonctionnement étape par étape de ce circuit?
Réponses
C'est assez simple:
La tension de la diode Zener est égale (ou légèrement supérieure) à la tension Vcc normale. Par exemple, un Zener 5,6V pour un Vcc 5V.
Lorsque Vcc est en dessous de la tension Zener, aucun courant ne traverse la diode et la résistance de 1k maintient la base de T1 à un niveau bas. Aucun courant ne circule à travers le collecteur vers l'émetteur du transistor.
Lorsque Vcc est supérieur à la tension Zener, le courant passe à travers la diode Zener et à travers la base de T1. Cela permet au courant de circuler à travers le collecteur et de sortir de l'émetteur du transistor.
Le courant traversant le transistor est suffisamment élevé pour provoquer l'ouverture du fusible.
Version courte:
Une surtension provoque un court-circuit du transistor et fait sauter le fusible.
Après avoir lu l'article et recherché le RXE025, je vois que j'ai besoin de changer quelque peu ma description.
Ce circuit de protection ne coupe pas l'alimentation du circuit protégé.
Lorsque la tension d'entrée dépasse la tension Zener, le transistor est conducteur.
Le RXE025 a été choisi car même dans un état "déclenché", il passera suffisamment de courant pour que l'appareil protégé (un Arduino dans l'exemple d'origine) continue de fonctionner.
Le RXE025 se transforme en une résistance de limitation de courant pour limiter le courant à travers la diode Zener et le transistor.
Le résultat est que Vcc est limité à un peu plus que la tension Zener.
Le «fusible» ne saute pas dans le sens habituel du terme, il se transforme simplement en une résistance plus élevée.
Fondamentalement, c'est un circuit de diode Zener de puissance. Le zener commence à allumer le BJT lorsque la tension est suffisante sur la ligne. Le transistor prend du courant et plus la tension de ligne tente de s'élever au-dessus de la tension Zener (plus une chute de Vbe d'environ 1 volt max), plus le BJT prend de courant.
Le BD139 peut gérer des courants jusqu'à quelques ampères, ce qui signifie qu'il peut gérer quelques dizaines de watts pendant une courte période avant que le fusible réarmable ne s'active.
Étant donné que le zener est de type 1 watt, la combinaison de la diode Zener et du BJT peut être considérée comme l'équivalent d'une diode zener de 10 watts (plus). Bien sûr, vous pouvez simplement acheter un zener de 10 watts, mais cela peut coûter plus cher qu'un zener de 1 watt et un BJT bon marché.