Protection contre les surtensions

Le schéma présenté illustre un circuit de protection contre les surtensions basé sur un amplificateur opérationnel LM741 utilisé comme comparateur analogique. L’alimentation arrive via le connecteur CN1, puis transite vers CN2, permettant de protéger une charge alimentée en sortie. Le réglage du seuil de protection est assuré par le potentiomètre VR1, réglé à 10 %, qui divise la tension d’entrée afin de fournir une référence ajustable au comparateur.

Cette référence est comparée à une tension stabilisée par la diode Zener D1 (BZX55C, 3,0 V), garantissant un seuil fixe et fiable pour la protection. Les résistances R1 = 2 k?, R2 = 1 k?, R3 = 1 k? et R4 = 1 k? déterminent les niveaux de polarisation et le gain interne du LM741 lorsqu’il bascule son état de sortie. Lorsque la tension en entrée dépasse un seuil déterminé — typiquement 3,0 V × (1 + R1/R2) ? 9,0 V — la sortie de l’op-amp change d’état, activant l’ensemble de commande.

La diode D2 (LED signalisation) témoigne alors de la présence d’une surtension, tandis que la diode D3 indique visuellement l’interruption du courant via le fusible F2, calibré à 3 A, servant de premier élément de protection physique. La sortie du LM741 pilote la gâchette du thyristor D4 (C106D), capable de supporter un courant de maintien typique de 5 à 8 mA et un courant direct maximal supérieur à 4 A. Lorsque ce thyristor est déclenché, il met la ligne d’alimentation à la masse, faisant fondre immédiatement le fusible et isolant la charge en aval. Ainsi, le système combine une détection précise basée sur un comparateur, un déclenchement fiable via un thyristor de puissance, et une coupure physique au moyen d’un fusible rapide. Ce montage assure une protection efficace contre les surtensions accidentelles ou prolongées, tout en fournissant une indication visuelle claire de l’état du circuit.

Simulation

Nous allons faire une simulation avec Livewire.

Remplacer le thyristor par un relais et ajuster le circuit de déclenchement à 5,5 volts.
La figure suivante montre l’état lorsque la tension est égale à 5 volts.
Maintenant, voyez ce qui arrive quand l’entrée s’élève à 5,5 volts.

Circuit imprimé

Le circuit imprimé est à double face et toutes les mises à la terre du circuit seront du côté composant.

Source: electronica-electronics.com – creative commons