Projeto de circuito de proteção com limitação de corrente para interface 4-20mA

De acordo com a topologia do circuito de dois fios, a corrente de alimentação é modulada pelo sensor e retorna ao circuito de aquisição de sinal. Se a saída de energia não passar por nenhum processamento, caso o sensor entre em curto-circuito ou o usuário final o opere incorretamente, causando um curto-circuito, é muito provável que a alimentação seja danificada ou cause danos ao circuito de aquisição de sinal. Para evitar essa situação, é necessário adicionar um circuito limitador de corrente ao circuito que fornece 24 V ao sensor, limitando a corrente a uma faixa segura (por exemplo, abaixo de 30 mA) e evitando falhas catastróficas.

A seguir, apresenta-se o circuito de proteção com limitação de corrente para fornecer energia de 24 V ao sensor durante o projeto do circuito de aquisição de interface de 4-20 mA.

Quando a corrente é menor que a corrente limite Imax, a queda de tensão no resistor R1 é menor que a tensão de condução Vbe do transistor P1. Os resistores R3 e R4 dividem a tensão, criando uma diferença de potencial suficiente entre o source e o gate do transistor de efeito de campo Q1. Nesse ponto, o transistor P1 é cortado e o transistor Q1 conduz. O circuito está em estado de operação normal.

Quando a corrente aumenta e ultrapassa a corrente limite Imax, a queda de tensão no resistor R1 é maior que a tensão de condução Vbe do transistor P1. Nesse instante, o transistor P1 está conduzindo. A tensão de entrada é aplicada diretamente ao gate do transistor de efeito de campo Q1. Nesse ponto, as tensões no source e no gate do transistor de efeito de campo Q1 são aproximadamente iguais, fazendo com que o transistor Q1 seja desligado e o circuito seja desconectado, entrando em estado de proteção. Isso evita danos à carga por sobrecorrente.

Como a tensão de condução Vbe do MMBT2907A é de aproximadamente 0,7 V, e considerando que Vbe/R1 = 25 mA, pode-se concluir que a corrente limite é de aproximadamente 25 mA. Caso seja necessário ajustar a corrente limite, basta alterar o valor da resistência do resistor R1.

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