Come funziona questa protezione da sovratensione?
Stavo cercando una protezione contro le sovratensioni a basso costo ed efficace, e ho trovato questo da questa pagina :
Con questo elenco di parti:
- RXE025 - Fusibile ripristinabile PTC 250 mA
- Diodo Zener - 5V6, 1 watt
- Resistenza - 1K ohm, 1 watt
- Transistor - BD139 (NPN di media potenza 80 V, 1,5 A CC)
Come riportato dall'autore, questo circuito sembra essere efficace ed economico, ma non capisco perché l'ingegnere abbia inserito un transistor BD193 in questo circuito.
Qualcuno può spiegare il metodo di funzionamento passo passo di questo circuito?
Risposte
È abbastanza semplice:
La tensione del diodo Zener è pari (o leggermente superiore) alla normale tensione Vcc. Ad esempio, uno Zener da 5,6 V per un Vcc a 5 V.
Quando Vcc è inferiore alla tensione Zener, nessuna corrente scorre attraverso il diodo e la resistenza da 1k mantiene bassa la base di T1. Nessuna corrente fluisce attraverso il collettore all'emettitore del transistor.
Quando Vcc è superiore alla tensione Zener, la corrente scorre attraverso il diodo Zener e attraverso la base di T1. Ciò consente alla corrente di fluire attraverso il collettore e fuori dall'emettitore del transistor.
La corrente attraverso il transistor è abbastanza alta da causare l'apertura del fusibile.
Versione breve:
La sovratensione provoca il cortocircuito del transistor e la rottura del fusibile.
Dopo aver letto l'articolo e cercato l'RXE025, vedo che ho bisogno di cambiare leggermente la mia descrizione.
Questo circuito di protezione non interrompe l'alimentazione al circuito protetto.
Quando la tensione di ingresso supera la tensione Zener, il transistor conduce.
L'RXE025 è stato scelto perché anche in una condizione "scattato" passerà abbastanza corrente da far funzionare il dispositivo protetto (un Arduino nell'esempio originale).
L'RXE025 si trasforma in un resistore limitatore di corrente per limitare la corrente attraverso il diodo Zener e il transistor.
Il risultato è che Vcc è limitato a poco più della tensione Zener.
La "miccia" non si brucia nel senso consueto, si limita a cambiare a una resistenza maggiore.
Fondamentalmente è un circuito a diodi zener di potenza. Lo zener inizia ad accendere il BJT quando una tensione sufficiente è sulla linea. Il transistor prende corrente e più la tensione di linea cerca di salire al di sopra della tensione zener (più una caduta di Vbe di circa 1 volt max), più corrente viene presa dal BJT.
Il BD139 può gestire correnti fino a pochi ampere e ciò significa che può gestire alcune decine di watt per un breve periodo di tempo prima che il fusibile ripristinabile si attivi.
Dato che lo zener è un tipo da 1 watt, la combinazione di diodo zener e BJT può essere considerata come l'equivalente di un diodo zener da 10 watt (più). Ovviamente potresti semplicemente acquistare uno zener da 10 watt, ma questo potrebbe costare più di uno zener da 1 watt e un BJT economico.