1 Limitación de corriente en fuentes de voltaje
2 Limitación de corriente con componentes discretos e integrados
3 Limitación de corriente por reducción de voltaje
Limitación de corriente con componentes discretos e integrados
Limitadores con componentes discretos: Limitadores por disminución de tensión de salida y por control de corriente de colector
La limitación de corriente mediante componentes discretos, que en nuestro caso serán principalmente transistores, se lleva a cabo de dos formas:
- Mediante la disminución de la tensión de salida sobre la carga, trabajando en la salida del regulador; y en segundo lugar, …
- Mediante el control de la corriente de base del elemento de paso, que a su vez condiciona la corriente de colector del mismo.
El primer dispositivo opera de la siguiente forma: Al alcanzar cierta corriente, el transistor de control conmuta reduciendo la tensión de salida y consecuentemente la corriente. Este limitador, como ya dijimos, actúa directamente sobre el regulador, y este ejemplo puede ser apreciado en la hoja de datos (y su correspondiente nota de aplicación) del LM317 de National Semiconductors
El segundo dispositivo actúa sobre la base del transistor de paso, y busca disminuir la corriente de base del mismo a fin de reducir la corriente de colector que pasa por el transistor en cuestión. Como ya sabemos, la corriente de base condiciona importantemente la corriente de colector, que, en nuestro caso, será la corriente que circula por el circuito, puesto que el transistor de paso se encuentra en serie entre el filtro y la carga.
Entonces, al registrarse una corriente determinada, el transistor de control conmuta y le ‘quita’ corriente a la base del transistor de paso reduciendo así la corriente que este puede dejar circular.
Vale decir que esto es aplicable solo si el transistor de paso trabaja en la parte lineal de sus características, ya que en un transistor saturado no podemos contar con este método. Estos dispositivos pueden ser mejorados sensiblemente si la detección de corriente se produce mediante la utilización de un amplificador operacional, trabajando como comparador.
Un buen ejemplo sería el LM310A. En este supuesto, la detección es mucho más precisa. El transistor de control se conecta al amplificador de bucle abierto (desde ahora comparador), de modo tal que seguiríamos utilizando el transistor como elemento limitador, pero con la ventaja que esta vez la detección es mucho más precisa y sensible. Por otro lado, la utilización de un comparador mejora el rendimiento del circuito regulador de tensión, pues permite detecciones de caída de tensión menores.
La mejora mencionada se evidencia en el hecho que se necesitan entre 0.6 y 0.7 V para que el transistor de control entre en conducción (más precisamente en saturación), mientras que con un comparador se pueden intercalar resistencias varias veces menores y detectar caídas de decenas de milivoltios, y, por otro lado, se puede configurar el límite de corriente con un reóstato para variar el valor de la resistencia de referencia.
De esta manera, no solo nos aseguramos de contar con un sistema fiable y preciso, sino también con un dispositivo que opera en un valor determinado y no en un rango de detección (0.6/0.7 V), lo que es una gran ventaja.
Reguladores de corriente integrados: LM723
En cuanto a los reguladores de corriente integrados, existe un caso particular que mencionaremos en este trabajo, y se trata del LM723, que es un regulador de tensión que además incluye la función de limitación de corriente que se puede programar mediante una resistencia externa.
Pero no ahondaremos en el tema, pues existe vasta información al respecto que el lector puede hallar por sus propios medios. Una buena fuente es la hoja de datos del integrado proporcionada por National Semiconductors.
Esquemas y análisis:
A continuación analizaremos cada uno de los dispositivos mencionados anteriormente y los correspondientes esquemas de los mismos.
1.1) Limitador de Corriente sobre la base del transistor de paso:
En este circuito el transistor NPN, cuyo colector está conectado a la base del transistor de paso, entra en conducción al producirse una caída de tensión de entre 0.6 / 0.7 V producto del valor de la resistencia y la corriente máxima. Por lo cual elegiremos el valor de la resistencia de modo tal que al aproximarnos a la corriente que consideremos máxima se produzca tal caída de tensión.
Por Ejemplo, si se desea dejar pasar solo 1A, la resistencia será de 0.7 Ohm, según la ecuación V = I x R. Al activarse el transistor de control le restará corriente a la base del transistor de paso, reduciendo así la corriente de colector.
1.2) Variante con comparador
Como ya mencionamos, podemos mejorar la sensibilidad del circuito anterior agregándole un comparador como sensor de nivel de corriente. El funcionamiento es exactamente el mismo, con la ventaja que es el comparador quien ahora activa al transistor de control.
Cuando la caída de tensión en la entrada no inversora es mayor que en la inversora (referencia en el divisor de tensión), la salida del comparador da un nivel alto casi igual a Vcc (tensión de alimentación) haciendo conmutar al transistor de control.
