¿El cortocircuito dañará los componentes electrónicos o sólo la alimentación?

Question

Esto lo he pensado. Sabemos que un cortocircuito en la alimentación crea un camino de resistencia cero entre vdd y gnd. También sabemos que la corriente pasará por el camino de menor resistencia y como hay un camino de resistencia cero, toda la corriente pasará por ese camino basado en la Ley de Ohm. Por lo tanto (si no me equivoco), todas las conexiones a la fuente se considerarán como un circuito abierto ya que ninguna corriente fluirá a través de ellos (porque toda la corriente fluye a través de la ruta de resistencia cero) y sólo la fuente debe ser dañada?

Answer 1

Muchas fuentes de alimentación llevan incorporada una protección contra cortocircuitos, por lo que no siempre se da el caso de que un cortocircuito en la salida de la fuente de alimentación la dañe. Sin embargo, no es aconsejable hacerlo aunque la protección contra cortocircuitos esté instalada.

Tu conclusión acerca de que la corriente se dirige a la ruta de resistencia cero es correcta, pero no debes concluir que todas las demás conexiones son circuitos abiertos, o que esto no puede dañar a los dispositivos conectados en paralelo al cortocircuito.

Un ejemplo sencillo:

simular este circuito - Esquema creado con CircuitLab

Estamos cargando un condensador muy grande con una fuente de alimentación que tiene \$50 \Omega\$ impedancia de salida interna. Esta impedancia limita la corriente que se puede suministrar a la tapa y el proceso de carga completado bien.

Ahora estás cerrando el interruptor, poniendo en cortocircuito tanto la fuente de alimentación como el condensador. Supongamos que la fuente de alimentación está bien - tiene la protección SC en su lugar. Sin embargo, debido a la baja resistencia del interruptor, la corriente de descarga de nuestro gran condensador es enorme. El condensador tiene una baja resistencia serie equivalente y se calienta mucho debido a la alta corriente de descarga. Este calor hace que el condensador se destruya.

Un solo condensador es el ejemplo más sencillo que se me ocurre, pero hay muchos más.

Resumen:

El cortocircuito de la salida de la fuente de alimentación a tierra puede dañar tanto la fuente como los equipos conectados en paralelo al cortocircuito. El daño potencial a otros equipos depende de la implementación interna del equipo.

Answer 2

Por desgracia, las cosas no son tan sencillas. A continuación se presentan algunos escenarios en los que los componentes también se dañan.

1. Suponiendo que su fuente de alimentación es una fuente SMPS, entonces su controlador tratará de aumentar su potencia de salida y compensar la tensión. Sin embargo, con el tiempo [milisegundos aquí] el cortocircuito se fundirá y será un circuito abierto. Un pico de alto voltaje transitorio se transferiría a sus componentes (la corriente debería encontrar un camino para fluir). Esto es cierto con SMPS de alto tiempo de respuesta. Pero ningún diseñador podría considerar en todos los parámetros.

2. Los cortocircuitos tomarán una mayor corriente de irrupción, que generaría EMI que dañaría los componentes cercanos.

3. Un cortocircuito hará que el MOSFET/Transistor de potencia se aleje térmicamente de su punto de funcionamiento y se averíe repentinamente. Tal situación generará picos inversos (no sé por qué, pero lo leí en alguna parte). Tales picos inversos son malos para los LED y este es un problema conocido con los controladores de LED. Es común en los diseños de SMPS sin transformador.

Answer 3

No es cierto. En primer lugar, nunca es cero ohmios. Eso es sólo en condiciones perfectas. Cada pieza de cobre añade un poco de resistencia. Si fuera cero ohmios, no se perdería energía en calor.

Algunos componentes eléctricos son muy sensibles tanto a la corriente como al calor. Básicamente, la mayoría de los componentes pueden compararse con los fusibles. Sólo pueden soportar una determinada cantidad de corriente antes de estallar. Los diminutos cables y rutas de los circuitos dentro de un CI, dependiendo del CI, sólo pueden manejar unas pocas decenas o cientos de mA. Los potenciómetros digitales suelen tener una corriente máxima en el rango de 5mA o menos. Al igual que los LEDs, los transistores, o incluso los cables y las trazas de la PCB.

La soldadura por puntos es esencialmente un cortocircuito de alta corriente creado a propósito. Ahora imagina que eso ocurre dentro de un CI que acabas de cortocircuitar.

Pero, un cortocircuito a tierra podría no causar la muerte de la fuente de alimentación, si la fuente de alimentación tiene protección, o si la parte donde se produjo el cortocircuito muere primero. Un cortocircuito en un microcontrolador con una corriente máxima de 200mA y una fuente de alimentación de 10A podría fácilmente hacer volar el microcontrolador lo suficientemente rápido como para que la fuente de alimentación nunca supere unos pocos Amperios.

Answer 4

Hay que tener en cuenta todo el bucle de corriente.

El cortocircuito se produce sólo a través de los terminales de salida, pero hay otros elementos del circuito en SERIE (que corren más riesgo de sufrir daños) conectados en la ruta del circuito, como resistencias, transistores, diodos, etc. Éstos producirán caídas de tensión dentro del bucle, por lo que no sería cierto decir que el resto del circuito puede considerarse simplemente "un circuito abierto".