SIMPLES PROTEÇÃO PARA FONTE DE ALIMENTAÇÃO

As fontes de alimentação comuns, do tipo com regulação linear, compreendem, além do circuito regulador, um circuito com transformador, retificador e capacitor, calculados de modo a prover uma tensão sempre superior àquela desejada na saída. O circuito regulador então, usualmente um transistor bipolar colocado em série, funcionando como um resistor variável, vai propiciar uma tensão de saída constante, independentemente da carga, dentro dos limites do projeto.

Para uma fonte projetada para uma saída de 12 Volts é comum calcularmos uma tensão retificada na ordem de 16 a 20 ou mais Volts. Mesmo se considerarmos um transformador com saída de 12 Volts RMS, que é o chamado "valor nominal", vamos obter 12x1,4 = 16,8 Volts de tensão retificada, quando estiver sem, ou quase sem carga.
Um problema que pode surgir é quando esse transistor entra em curto, ou então algum componente do circuito ligado a ele falha. Nessa situação, a elevada tensão retificada vai aparecer na saída, o que pode causar danos ao que estiver sendo alimentado pela fonte.
Foi o que me aconteceu. Por sorte, a única perda foi um circuito integrado amplificador de áudio que estava sendo alimentado pela fonte. Um transistor 2N3055 fazia a regulação e entrou em curto, jogando cerca de 21 Volts no pobre integrado que queimou feio! Nem pensar disso acontecer com aquele custoso Yacomkenwood!
A fonte do tipo comutada, usada em computadores principalmente, que pode ser modificada para uso como fonte de alimentação 12~13,5V para uso com rádio, também pode entregar tensão excessiva em caso de falha, necessitando igualmente de proteção.
Um circuito simples que pode ser adicionado a quase qualquer fonte, linear ou comutada, é descrito a seguir. Coloquei ele na minha fonte caseira, 12V 10A e também numa Soundy 12V 30A. Esta última tem "proteção contra sobrevoltagem" feita com um relé. Isto não funciona. O relé mecânico é muito lento, o tempo de acionamento é maior que o tempo necessário para queimar um componente semicondutor. Além do mais, no circuito empregado, ele não protege nada caso um dos 2N3055 entre em curto. Aliás, esta mesma fonte precisou de mudanças pois não fornecia mais de 10 A, mas isso é outra história.
O circuito adicionado consiste em um resistor, um diodo zener e um SCR. A fonte deve ter um fusível adequado e é melhor colocar mais um, na saída retificada. Se por alguma razão a tensão na saída ultrapassar um valor pré-estabelecido, o SCR conduz e faz abrir o fusível. O funcionamento é rápido, protegendo qualquer circuito que esteja sendo alimentado pela fonte. Esse tipo de proteção é chamado "crowbar"
Abaixo vemos o esquema de uma fonte genérica com os elementos essenciais.

No esquema abaixo foi incluído a proteção contra sobre-voltagem.

O resistor, de 330 ou 470 Ohms, limita a corrente máxima na porta do SCR. Devemos escolher um Zener para uma tensão semelhante àquela de trabalho. Para uma fonte de 12 a 13,5 Volts um Zener de 12 Volts, 1/2 Watt estará ótimo. A tensão de disparo será maior que essa pois o Zener está em série com a porta do SCR, cuja tensão é em geral em torno de 2 Volts. Temos também uma diminuta queda de tensão no resistor. No meu caso, utilizando Zener de 12 V obtive cerca de 15 Volts como máxima tensão na saída, acima disso o SCR conduz e permanece conduzindo, fazendo o fusível abrir.
O fusível opcional, após o capacitor eletrolítico, aumenta a segurança, colocando dois fusíveis efetivamente em série. Este deverá ser escolhido para uma corrente acima da corrente máxima de saída da fonte. Assim, para uma fonte de 10 A escolheremos um fusível (opcional) de 15 ou 20 A. O fusível original deverá ser mantido mas convém examinar seu valor. Para uma fonte de 12V 10A, alimentada por 127 Volts AC, teremos aproximadamente 1 A no primário do transformador. Assim um fusível de 1,5 ou 2 A será adequado.
O SCR deverá suportar toda a corrente de curto do transformador. Como o fusível deverá abrir instantaneamente, não é necessário disspador de calor. Um SCR em encapsulamento TO220 bastará, coloquei esses "gigantes" porque os tinha à mão.
Na foto ao lado, vemos o SCR, Zener e resistor soldados diretamente no capacitor eletrolítico. Posteriormente foram acrescentados capacitores de proteção contra RF, veja no link ao final da página.
Na fonte Soundy, vista ao lado, o resistor e o Zener estão envoltos em tubo termo-retrátil ("heat shrink tube"). O SCR foi soldado diretamente aos fios que interligam a placa impressa e saída da ponte retificadora. Como no caso da foto anterior, posteriormente foram acrescentados capacitores de proteção contra RF, veja no link ao final da página.
VERIFICANDO O FUNCIONAMENTO
Pode-se verificar o funcionamento do circuito ligando uma lâmpada de filamento de 40 a 100 Watts, 127 ou 220 V de acordo com a fonte, em série com o primário do transformador. Se a fonte dispõe de ajuste de tensão de saída (usualmente um trim-pot), deve-se atuar no ajuste para elevar a tensão de saída, monitorando-se com um voltímetro. Quando é atingida a tensão de disparo, o SCR conduz, colocando a saída retificada em curto, isso fará a lâmpada acender. Anota-se qual a voltagem que antecedeu o disparo. Se a fonte não dispor de ajuste será então necessário desfazer alguma ligação no circuito de controle.