Protección general

01 · Punto de partida

Todo circuito falla alguna vez

Pila al revés, corto con destornillador, motor calado, fuente equivocada: la pregunta no es si pasará sino qué se sacrifica cuando pase. La protección bien diseñada hace que falle un fusible de $5 en vez de todo lo demás.

Este tema reúne lo disperso del curso (fusibles T19c1, diodos T16, derating T4) en un sistema de capas con checklist previo a energizar.

• ¿Qué capas de protección necesita un proyecto?
• ¿Cómo se dimensiona cada una?
• ¿Qué layout evita la mitad de los problemas?
• ¿Qué reviso antes de conectar?

02 · Capas

Las cuatro, con su trabajo

PTC como nota: se “resetea” solo al enfriar (ideal protoboard/educación), pero es lento frente a un corto brutal: fusible donde la velocidad importa.

03 · Layout

Orden que protege solo

1. 1
   GND en estrella o bus sólido.

   Un punto común de referencia; corrientes gordas por camino propio, no por el bus de señal. Lazos de masa = ruido (curso 4+).

2. 2
   Desacople pegado + bulk cerca.

   100 nF en cada chip, electrolítico por zona (Temas 11–12). Sin ellos, los transitorios mandan.

3. 3
   Potencia y señal separadas.

   Cables de motor lejos de entradas/sensores; cruces a 90° si se tocan. El ruido viaja por cercanía.

4. 4
   Fusible primero, llave después.

   Orden físico desde la fuente: fusible → llave → diodo → circuito. La protección va antes que todo.

04 · Derating general

Tabla de márgenes del curso

05 · Auditoría en código

Checklist ejecutable del diseño

Pasale tu diseño en números: devuelve OK o lista de observaciones:

def auditar(d):
    # d: dict con claves del diseño (las que apliquen)
    obs = []
    if d.get("i_nom_ma", 0) * 2 > d.get("fusible_ma", 1e9):
        obs.append("Fusible chico para la nominal")
    if d.get("i_corto_ma", 0) < d.get("fusible_ma", 0) * 2:
        obs.append("Fusible quizás no abre en corto: revisar")
    if d.get("p_r_w", 0) > d.get("p_r_nom_w", 1) / 2:
        obs.append("Resistor exigido: subir tamaño")
    if d.get("v_trabajo", 0) * 2 > d.get("v_nom_cap", 1e9):
        obs.append("Capacitor sin margen 2x")
    if not d.get("diodo_prot", False):
        obs.append("Sin diodo de protección en fuente")
    if not d.get("gnd_comun", False):
        obs.append("Definir GND común / estrella")
    print("Observaciones:", obs if obs else ["NINGUNA: verde total"])
    return obs


auditar({"i_nom_ma": 100, "fusible_ma": 500, "i_corto_ma": 4000,
         "p_r_w": 0.1, "p_r_nom_w": 0.25, "v_trabajo": 9,
         "v_nom_cap": 25, "diodo_prot": True, "gnd_comun": True})
auditar({"i_nom_ma": 100, "fusible_ma": 2000, "i_corto_ma": 3000,
         "p_r_w": 0.2, "v_nom_cap": 16, "v_trabajo": 9})

El segundo caso da 3 observaciones: ¿cuáles y cómo las arreglarías una por una?

Fusible: dimensionar el valor

Entre el doble de lo normal y la décima del corto:

def fusible(i_nom_ma, i_corto_ma):
    minimo, maximo = i_nom_ma * 2, i_corto_ma / 5
    print(f"Rango: {minimo:.0f}..{maximo:.0f} mA -> E12 de fusibles: 250/500/1000/2000...")
    print("Elegir:", "500 mA" if minimo <= 500 <= maximo else "revisar números")
    return minimo, maximo


fusible(100, 4000)
fusible(2000, 4000)

06 · Analogía programador

Defense in depth

1. 1
   Capas, no bala de plata.

   WAF + rate limit + validación: ninguna alcanza sola, juntas cubren. Igual fusible + diodo + layout.

2. 2
   Fail-safe por defecto.

   NC que abre, fusible que corta, pull-down que apaga: el reposo es seguro sin energía.

3. 3
   Auditoría = linter.

   auditar() corre en cada diseño como el linter en cada commit: barato y preventivo.

07 · Exploración

Laboratorio: ¿qué protege contra qué?

Elegí el riesgo: el laboratorio da protección, dimensionado y verificación para tu proyecto.

Preguntas para explorar

1. ¿Por qué el fusible no protege contra inversión lenta?
2. ¿Qué protege el diodo que el fusible no?
3. ¿Qué capa cubre el calor por diseño exigido?

08 · Comprensión

Confusiones frecuentes

09 · Práctica guiada

Ejercicios de protección

Ejercicio 1: auditar tu semáforo

Ejecutá auditar() con tu semáforo (100 mA nom, corto 4 A, R 0,1/0,25 W, C 25 V a 9 V, con diodo y GND). ¿Verde total? ¿Qué falta?

Ejercicio 2: fusible imposible

Con fusible(2000, 4000): ¿rango? ¿Hay valor estándar dentro? ¿Qué harías?

Ejercicio 3: checklist físico

Imprimí mentalmente el orden fuente→fusible→llave→diodo→circuito y aplicalo a tu protoboard actual. ¿Qué cambiarías?

10 · Síntesis

Ideas para recordar

Todo protegido por capas. Ahora, a comprar con método final: en el próximo tema, selección y compra con checklist.