Elección de la potencia de la bombilla de filamento limitador de corriente

Question

Estoy construyendo una protoboard/caja de prototipos con todas las funciones para circuitos de audio y me gustaría incluir una bombilla limitadora de corriente que estará en el circuito cuando aplique la energía a la caja y luego podré apagarla si todo parece estar bien. Me pregunto cómo puedo calcular una bombilla de potencia adecuada para usar.

Hay cuatro componentes principales en mi equipo de prototipos, dos fuentes de alimentación y dos circuitos:

• Una fuente de alimentación lineal +/-12V que alimenta la protoboard y que circuito que se encuentre en ella y que no supere los 100mA (si todo está conectado correctamente)
• Una fuente de alimentación lineal de +15 V que alimenta un amplificador de audio de 2,5 W

Dicho esto, ¿cómo puedo calcular la potencia de una bombilla que limitará la corriente suficiente para evitar que se dañe algún componente pero que permita que todo se encienda en estado de reposo?

Answer 1

La ventaja de una bombilla incandescente frente a una resistencia es que su resistencia en frío es unas 10 veces menor que cuando está encendida con una luminosidad normal. Por lo tanto, puede elegir una potencia que limite la corriente de cortocircuito a un valor seguro, sin que se produzca una caída de tensión excesiva a corrientes inferiores. Además, como el filamento tarda un tiempo en calentarse y aumentar su resistencia, los picos de corriente de corta duración provocan una caída de tensión mucho menor.

Debe elegir una lámpara con un voltaje cercano al de la fuente de alimentación (un poco menos no hace daño) y una potencia que proporcione una corriente de cortocircuito aceptable. Potencia = Voltios x Amperios, por lo que si quieres limitar un suministro de 12V a 0,5A entonces necesitarías una lámpara de 12V y 6W.

La corriente máxima de funcionamiento normal vendrá determinada por la cantidad de caída de tensión aceptable. Esto es difícil de calcular porque el cambio de resistencia de la lámpara con la corriente es muy poco lineal. Una lámpara festoon de 12V y 15W que probé tenía una resistencia de 0,9 Ohms en frío y 9,8 Ohms a pleno rendimiento. A 0,3A (24% de la corriente nominal de la bombilla) la tensión de salida cayó de 12,0V a 11,5V. Aquí hay un gráfico que muestra la tensión de salida frente a la corriente de mi lámpara en comparación con el uso de una resistencia de 10 Ohmios.

La limitación "suave" de la corriente que proporciona una lámpara es buena para proteger contra los cortocircuitos continuos sin afectar al funcionamiento normal, pero no protegerá los componentes electrónicos sensibles que no pueden soportar picos de corriente cortos o una corriente de funcionamiento ligeramente superior a la normal.

Si necesitas un límite de corriente de acción rápida con un corte más agudo, entonces puedes utilizar un transistor bipolar (PNP para la tensión positiva, NPN para la negativa) con su Emisor conectado a la fuente de alimentación, Colector a la carga y una resistencia de alto valor que vaya de Base a Tierra. La corriente máxima de colector vendrá entonces determinada por la corriente de Base multiplicada por la ganancia de corriente del transistor (que varía de una unidad a otra, por lo que puede que tengas que ajustar el valor de la resistencia para obtener un límite de corriente preciso).