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1 Otorgado por Ingeniero Alberto Picerno Descarga de archivos Descargue los 23 circuitos para simular en Multisim desde: http://www.yoreparo.com/libros/descargas ¿Consultas? libros@yoreparo.com Nota: Los archivos .ms9 se abren con Multisim. Si no sabe cómo se usa el progra- ma, puede hacer una pregunta en el foro de simuladores de circuitos en YoReparo o consultar los siguientes tutoriales del Ing. Alberto Picerno: Introducción a los simuladores de circuito � s Introducción al Multisi � m Dibujo de un circuito sencillo en Multisim � Instrumental en Multisi � m Capturas de esquemáticos con Multisim � Otorgado por Ingeniero Alberto Picerno http://www.yoreparo.com/libros/descargas/ http://www.yoreparo.com/descargas/libros/Circuitos_Fuentes_Conmutadas_2.zip http://www.ni.com/multisim/esa/ http://yoreparo.com/foros/laboratorios_virtuales/index.html http://electronicacompleta.com/simuladores-de-circuitos/introduccion-a-los-simuladores-de-circuitos/ http://electronicacompleta.com/simuladores-de-circuitos/introduccion-al-multisim/ http://electronicacompleta.com/simuladores-de-circuitos/dibujo-de-un-circuito-sencillo-en-multisim/ http://electronicacompleta.com/simuladores-de-circuitos/instrumental-en-multisim/ http://electronicacompleta.com/simuladores-de-circuitos/captura-de-esquematicos-con-multisim/ Descarga de diagramas y manuales de servicio Con La Biblia de las Fuentes Conmutadas, le obsequiamos una cuenta por 3 meses del Club de Diagramas, para que descargue los diagramas y manuales de servicio mencionados en esta obra. ¿Consultas? soporte@clubdediagramas.com Otorgado por Ingeniero Alberto Picerno http://www.clubdediagramas.com/ 4 Derechos de Autor Esta publicación no puede ser reproducida, total ni parcialmente, ni registrada o transmitida por un sistema de recuperación de información, en ninguna forma ni por ningún medio, sea mecánico, fotoquímico, electrónico, magnético, elec- troóptico, u otro, sin autorización previa por escrito del titular de los derechos de autor. Aviso de Resonsabilidad El autor y publicador de este libro han hecho el máximo esfuerzo posible para asegurar la certeza y precisión del material contenido en este texto. Sin embargo, la información contenida en este libro es vendida sin garantías, ni expresas ni tácitas. Ni el autor del libro, ni YoReparo.com, ni tampoco quienes distribuyen y venden el libro, se hacen res- ponsables por cualquier daño causado sea directa o indirectamente por las instrucciones contenidas en este libro, o por el software y hardware descrito en este. Aviso de utilización de marcas En lugar de indicar cada aparición de un nombre de marca como tal, este libro utiliza los nombres sólo de manera editorial y en beneficio del propietario de la marca sin la inten- ción de infracción de la marca. Otorgado por Ingeniero Alberto Picerno Tabla de Contenidos Fuente DVD PHILIPS DVD703 8 Circuitos integrados de fuentes conmutadas de baja potencia UC3842A 10 Sección de entrada 12 Circuito de arranque y de funcionamiento 13 El circuito del secundario 14 El circuito del voltímetro 16 Limitador de sobrecorriente 17 La protección de baja tensión de fuente 17 Protección de sobretensión del CI 7145 18 Prueba y reparación de una fuente de DVD genérica 20 Circuito integrado universal para fuentes de DVD 23 Conclusiones 27 Topología de fuentes 28 Rectificación y filtro de entrada 29 Corriente de arranque 31 Fuentes conmutadas con transferencia indirecta o Fly-Back 32 El Fly-Back de salidas múltiples 34 Fuente de transferencia directa (Forward) 35 Fuente Forward de salidas múltiples 37 Fuente de contrafase (Push-Pull) 39 Fuentes en Semipuente “H” 40 Fuentes en puente “H” completo (Bridge) 42 Fuentes resonantes 44 Conclusiones 47 1 2 3 Otorgado por Ingeniero Alberto Picerno Consumo de energía e instalación de TVs Plasma 48 La potencia eléctrica 50 Un caso práctico con un TV TRC 53 Capacitores e inductores como carga de un generador de CA 56 Resolviendo el problema 57 Instalación eléctrica para un plasma de 43’’ 59 La solución moderna para el consumo de un plasma 61 La regulación de fuentes con alto factor de potencia 63 El resto de la fuente de un plasma o un LCD 66 Prueba genérica de un preacondicionador 67 Iluminación de fondo y distancia de observación 69 Conclusiones 71 Fuente TV SANYO LCD32XL2 Filtro EMI y encendido por relés 72 Conociendo físicamente una fuente de alimentación de LCD 75 El filtro EMI 77 Los relés de encendido 86 Conclusiones 88 Fuente TV SANYO LCD32XL2 Preacondicionador y las 2 fuentes 89 El preacondicionador 90 La fuente para alimentar el inverter de back-light y otros usos 94 Fuentes de las turbinas y los 5V permanentes 101 Conclusiones 103 Fuente Plasma PHILIPS chasis FTP2.4LAA Modo Service 104 Reparación de la fuente de la pantalla SAMSUNG SDI 42 106 Prueba de la sub fuente del modelo con pantalla SAMSUNG 109 Protecciones de fuente 110 Protecciones relativas al I2CBUS 111 Tabla de fallas 114 Conversor 11V a 3V3 de la plaqueta de baja señal 114 Conclusiones 119 4 5 6 7 Otorgado por Ingeniero Alberto Picerno Fuente Plasma PHILIPS chasis FTP2.4LAA Fuente de alimentación primaria y secundaria 120 Introducción a la fuente de alimentación principal y secundaria 121 Descripción de la fuente integrada SAMSUNG SDI 121 Descripción de la fuente separada 124 Los cuatro estados de la fuente de potencia 129 Arranque con protección 131 Plaqueta de diagnóstico de la fuente 132 Conclusiones 134 Fuente Plasma PHILIPS chasis FTP2.4LAA Fuente de stand-by 135 Fuente de stand-by 136 Conclusiones 144 Fuente Plasma PHILIPS chasis FTP2.4LAA Fuente LLC 145 Introducción a las fuentes LLC 146 La fuente LLC del PHILIPS FTP2.4LAA 146 El circuito de excitación 152 Conclusiones 157 Fuente Plasma PHILIPS chasis FTP2.4LAA Sección de control. CI MC34067P 158 EL circuito integrado MC34067P para una fuente LLC 159 Conclusiones 170 Fuente Plasma PHILIPS chasis FTP2.4LAA Fuentes auxiliares y preacondicionador. CI MC33368 171 La fuente de audio y la de 30V 173 El preacondicionar MC3368 174 El arranque según MOTOROLA y según PHILIPS 181 El circuito de aplicación de PHILIPS 182 Conclusiones finales 183 Acerca del Ing Alberto Picerno 184 8 9 10 11 12 Otorgado por Ingeniero Alberto Picerno Fuente DVD PHILIPS DVD7031 En este capítulo Circuitos integrados de fuentes conmutadas de baja potencia UC3842A Sección de entrada Circuito de arranque y de funcionamiento El circuito del secundario El circuito del voltímetro Limitador de sobrecorriente La protección de baja tensión de fuente Protección de sobretensión del CI 7145 Otorgado por Ingeniero Alberto Picerno 9 La fuente de alimentación de todos los equipos electrónicos modernos, como televisores, videograbadores, reproductores de CD, computadoras y ahora DVD, están basadas en el principio de la fuente conmutada. Este diseño brinda en un espacio y peso mínimo, un excelente rendimiento eléctrico y una baja emisión térmica acompañada de las adecuadas protec- ciones contra falla, siendo ideal para aquellos equipos que requieren varias tensiones diferentes para su funcionamiento. Otros autores llaman a estas fuentes “fuente de alimentación del tipo SMPS” (Switch Mode Power Supply o fuente del tipo llave de potencia). Significa que del lado primario habrá un oscilador que comandará a la fuente de alimen- tación. Este tipo de fuente se caracteriza por la presencia de un transformador del tipo flyback, lo que indica la necesidad de usar una frecuencia elevada para su funcionamiento dejando de lado la frecuencia baja de 50 o 60 Hz, típica de las fuentes de alimentación convencionales. Este transformador aísla el equipo de la red de alimentación domiciliaria permitiendo el uso de entradas de audio y video. DVD PHILIPS DVD703 Manual de servicio: http://www.clubdediagramas.com/archivo/ dvd-blue-ray-a19/philips-m238/dvd703-manuservzip-f4836.html Esquemáticos: http://www.clubdediagramas.com/archivo/dvd- blue-ray-a19/philips-m238/dvd703-esquezip-f4846.htmlOtorgado por Ingeniero Alberto Picerno http://www.clubdediagramas.com/archivo/dvd-blue-ray-a19/philips-m238/dvd703-manuservzip-f4836.html http://www.clubdediagramas.com/archivo/dvd-blue-ray-a19/philips-m238/dvd703-manuservzip-f4836.html 10 Circuitos integrados de fuentes conmutadas de baja potencia UC3842A Nuestra fuente posee un circuito integrado de control indicado como 7145 de moderno diseño, llamado UC3842A. Este CI produce pulsos para una llave electrónica a MOSFET 7125 que opera como llave de potencia externa. La regulación de la fuente de alimentación se lleva a cabo mediante una señal del tipo PWM con la que se controla el ciclo activo (Ton) a una frecuencia fija, de aproximadamente 58 kHz, determinada por un oscilador del tipo R-C. Fig.1 Diagrama en bloques del CI UC3842A El UC3842A es un excitador de mosfet de frecuencia fija, y alto rendimiento. Las características más importantes de este circuito integrado son: Posee un oscilador para un preciso control del ciclo de actividad � Posee un control de temperatura de referencia compensada � Posee un amplificador de error de alta ganancia � Incluye un comparador de protección contra exceso de consumo � REFERENCIA 5V LATCH PWM COMPUERTA TRANSFERENCIA AMPLIFICADOR DE ERROR VREF DETECTOR SOBRETENSIÓN OSCILADOR MASA Vcc R R Vc SALIDA MASA POTENCIA ENTRADA SENSOR SOBRECORR. DETECTOR BAJA TENSIÓNVref Rt Ct TENSIÓN DE CONTROL COMPENSACIÓN DE FRECUENCIA Otorgado por Ingeniero Alberto Picerno 11 El circuito integrado se alimenta por el terminal Vcc. El primer bloque deter- mina la conveniencia de excitar a la llave de potencia en función de tener una tensión de alimentación superior a un valor mínimo. Si la tensión alcanza, el bloque siguiente genera la tensión de referencia de 5V que sale por Vref. El bloque detector de sobretensión controla que esta tensión no supere el valor máximo admisible. Si lo supera corta la salida. En cuanto el oscilador se energiza, comienza a oscilar independientemente de la condición de sobrecarga de corriente. Su salida se aplica a la compuerta de transferencia. La tensión de error ingresa por la pata de tensión de con- trol y se compara con una referencia interna ajustada por el divisor R R. La salida de amplificador de error se envía al exterior para que el diseñador del DVD pueda variar la respuesta en velocidad de la fuente. La salida del ampli- ficador se envía a la compuerta de transferencia que genera una modulación de tiempo de actividad en la señal del oscilador. La compuerta de transferencia posee una entrada de sobrecorriente que le avisa si la salida se mantiene en los niveles normales. Si se supera un valor pico la compuerta de transferencia corta la salida. Por último existe un amplificador o driver de salida que excita a baja im- pedancia a la compuerta del mosfet. Esta etapa posee su propia entrada de fuente Vc y su propia conexión de masa de potencia. Para una mayor claridad a continuación se enumera la función de cada pata del integrado. PATA 1 � Compensación. Este es la salida del Amplificador de Error y está disponible para el lazo de compensación. PATA 2 � Realimentación de tensión. Esta es la entrada inversora del Amplificador de Error. Normalmente está conectada a la salida de la ali- mentación de la fuente conmutada a través de un divisor resistivo. PATA 3 � Censado de Corriente. En esta entrada se ingresa un volta- je proporcional a la corriente que atraviesa la llave de potencia. El PWM Otorgado por Ingeniero Alberto Picerno 12 (Pulse Width Modulation) utiliza ésta información para determinar la conveniencia de excitar al Transistor de conmutación. PATA 4 � Rt / Ct. La frecuencia del Oscilador y el ciclo de actividad de salida máximo están fijados por la conexión del resistor Rt a la Vref y del capacitor Ct a masa. Es posible ajustar el funcionamiento hasta una fre- cuencia de 500 kHz. PATA 5 � Masa. Masa de alimentación PATA 6 � Salida. Esta salida maneja directamente la compuerta (gate) del transistor MOSFET de conmutación. Se suministran picos de corriente por encima de 1A. PATA 7 � Vcc Alimentación positiva del circuito integrado PATA 8 � Vref Pata de salida de la tensión de referencia. Además provee la carga de corriente para el capacitor Ct a través del resistor Rt. Sección de entrada El fusible 1120 de 2.5A protege la fuente contra corrientes excesivas de car- ga. El protector de sobrecargas 3120 desvía la corriente causada por picos de tensión en la red, quema el fusible F1 y protege el circuito. El resistor 3122 limita la corriente de encendido en el momento de conectar el DVD a la red. El inductor L5121 y el capacitor C2120 ayudan a aislar la línea de la red alterna del ruido de RF generado por la fuente. El L5121 ayuda también a reducir el pico de corriente de encendido sobre el puente rectificador. La tensión de red es rectificada por el puente de diodos (D6118 al D6121) y por el filtro C2121. Del otro lado de C2121 la tensión contínua, de aproxima- damente 300V, ingresa por el pin 1 del transformador T5131. Otorgado por Ingeniero Alberto Picerno 13 Circuito de arranque y de funcionamiento El circuito de arranque esta formado por R3123, R3134, R3111, D6129, C2134. El capacitor C2134 se carga a través de R3123 y R3134. Cuando la tensión en el pin 7 del IC7145 alcanza la tensión de umbral de arranque mí- nimo de 14.5V, el IC7145 arranca y el circuito de control comienza a trabajar entregando pulsos por la pata 6. El FET7125 comienza a oscilar al ritmo de los pulsos que recibe en su compuerta (gate). Hasta ahora el IC está trabajan- do con esa primera carga que acumuló el C2134, y es suficiente para hacer oscilar la fuente en los primeros instantes. Luego de este arranque, el IC7145 requiere una corriente mínima de fuente de 17mA que no puede ser provista por los resistores de arranque. Entonces aparece la contribución de diodo de fuente 6133, que se encarga de proveer la energía en el funcionamiento normal. A este circuito se lo suele llamar de take over (relevo). Si el circuito de take over no se hace cargo de la alimentación de la pata 7, porque el transformador de pulso no devuelve energía, la tensión decrecerá gradualmente hasta que alcance la tensión de operación mínimo del IC7145 de 8.5V y el CI se apagará. Si no funciona la fuente de relevo, el arranque se repetirá en un ciclo de ope- ración completo, como un hipo audible. El circuito de relevo consiste de: D6133, R3135, L5135 y C2134. Durante los primeros pulsos del arranque del circuito de control y posteriormente, se inducirá una tensión a través del secundario 7 y 9. Esta tensión inducida cre- ce gradualmente y carga al C2134 mediante D6133 y R3135 el cual se hace cargo de la tensión de alimentación del IC7145 por la pata 7. Con un pulso positivo aplicado a través de R3140 al gate del MOSFET, se satura y lo hace conducir de modo que entre el drenaje (D) y la fuente (S) se produce prácticamente un cortocircuito. Durante este tiempo denominado Ton, el MOSFET hace circular una corriente. Esta corriente creciente pasa a través del primario, el MOSFET y el paralelo de resistencias R3126, R3127 y R3128 (con una resistencia en paralelo muy baja, inferior a 0.5 Ohms, y cuya función indirecta es limitar la corriente a través del MOSFET informando al Otorgado por Ingeniero Alberto Picerno 14 CI que debe cortar la salida). Mientras dura Ton la corriente crece en forma de rampa de modo que gradualmente se va almacenando energía en la bo- bina primaria con polaridad positiva en la pata 1 y negativa en la pata 5 del primario. Cuando ingresa un pulso negativo en el gate del FET, éste se va al corte y no permite la conducción de corriente a través del primario “Toff”. La corriente de drenaje a fuente corta de improviso la rampa de corriente y el primario invierte su polaridad debido a la energía almacenada (es obvio que si cuando la corriente crecía tenía una dada polaridad, cuando comienzaa reducirse debe tener la polaridad contraria). La corriente por el primario no puede cortarse de golpe. El bobinado prima- rio generará la tensión inversa necesaria para que la corriente comience a reducirse pero seguramente no se va a cortar de golpe. Ahora comienza el período de conducción de los secundarios. La fuerza contraelectromotriz del primario se transmite a los secundarios de modo que todos los diodos auxi- liares conducen. Ahora la polaridad es tal que aparece una tensión positiva más alta que la de fuente en la pata 5 del transformador de pulsos. La función de D6140 y R3156 en el gate del MOSFET es la de proporcionar un camino de retorno de las cargas positivas que lo hicieron conducir en el momento en que debe cortar. Durante el pulso negativo el diodo queda pola- rizado en directa y en consecuencia queda un paralelo con una R menor a 33 Ohms. Esto asegura que el MOSFET pasará al corte rápidamente reduciéndo- se la pérdida de energía durante la conmutación. El circuito del secundario Vamos a analizar cada una de las salidas de la fuente: +12V: � Generada por el secundario de patas 15 y 14, D6241, C2240, L5240, C2232. El choque L5240 cumple una función de limitación de pi- cos de corriente que se generarían en la carga de los electrolíticos al es- tar inicialmente descargados. De esta manera se protege al diodo D6241. Otorgado por Ingeniero Alberto Picerno 15 Alimenta la placa del Display, Monoboard, y A/V board. Esta tensión está presente durante el stand-by. +5V_stdby: � Generada desde los +6V mediante R3233 y D6233. Todas las tensiones superiores a 4.7V (+6V por ejemplo) son reguladas por el zener D6233 a 4.7V. Si por algún problema ingresa una tensión inferior a 4.7V, el zener no regulará y la salida quedará al mismo potencial que la entrada. Alimenta la placa del Display y Monoboard. Esta tensión está presente durante el stand-by. +6V_stdby: � Generada por el secundario de patas 12 y 13, D6230, C2230, L5231. Esta tensión está presente durante el stand-by. +5V: � Esta salida es derivada desde los +6V_stdby mediante el MOS- FET 7238, C2239 y será anulada mediante R3235, TR7235 durante el stand-by. Cuando el equipo está en stand-by la base de TR7235 recibe una tensión + que lo lleva a la saturación, y manda a masa el gate del TR7238 que pasa al estado de corte impidiendo que pueda entregar los +5V de salida. Al encender el DVD la base del TR7235 es mandada a masa, lo que provoca el corte del mismo. En esta situación, a través de R3263, el gate de TR7238 recibe una tensión + que lo lleva a la saturación, y aplica en su salida los +5V. Alimenta el Monoboard y A/V board. - 5V: � Generada por el secundario de patas 11 y 14, D6250, C2250, C2259, L5222, R3259, y el TR7255. Durante el stand-by la base del TR7257 recibe una tensión negativa que lo lleva al corte. Lo que a su vez provoca el corte de TR7256, donde finalmente se lleva al corte al TR7255 de manera de impedir en su salida la aplicación de los -5V. En el caso de tener el equipo encendido, ahora la base de TR7257 recibe una tensión positiva debido a que se llevó a masa el extremo de la R3258. Esta tensión positiva es aplicada a través de R3254 y provoca la saturación del TR7257, que a su vez manda a masa la R3255. Así el emisor queda a una tensión más positiva que la tensión positiva que tiene el TR7256 aplicada en su base, por lo tanto pasa a la saturación, provocando también la saturación del TR7255 aplicando en la salida los -5V. Alimenta el Monoboard y A/V board. Otorgado por Ingeniero Alberto Picerno 16 3V3: � Generada por el secundario de patas 10 y 13, D6210 y C2210. Esta alimentación está regulada mediante el lazo de control que consta de 7201, el optoacoplador 7131 y el CI control 7145 de la fuente de alimen- tación. Esta tensión está presente durante el stand-by. Alimenta el Mono- board y A/V board. - 40V: � Generada por el secundario de patas 16 y 14, D6261, R3260, L5260, C2260. Está presente durante el stand-by. Alimenta la placa del Display. El circuito del voltímetro El circuito de medición de la tensión secundaria, comprende el optoacopla- dor 7131, que aísla la señal de error del IC7145, sobre el lado primario, y un componente utilizado como una tensión de referencia de la fuente. Nos referimos al CI 7201 (TL431) también conocido como zener programable. Se puede representar el 7201 como dos componentes: Un diodo de referencia muy estable y preciso � Un amplificador de muy alta ganancia � Cuando por algún motivo se incrementa la tensión de salida sobre la carga, debido a un aumento en la impedancia de carga o un aumento de la tensión de red, disminuye la tensión entregada en la salida de 3,3V. Este aumento de tensión, a través de R3205 y R3206, es aplicado al terminal de programa del TL430 provocando un incremento de tensión comparada con la tensión de referencia interna de 2.5V, por lo tanto el TL431 conduce. La corriente a través del optoacoplador 7131 se incrementa debido a ésa tensión superior a 2.5V en la pata 3 del 7201. El optoacoplador conduce más o menos co- rriente según la proporción de tensión censada. De esta manera, la pata 2 del IC7145 recibe una tensión proporcional la tensión de salida por intermedio del resistor 3153 y reduce el Ton del MOSFET 7125, según esa tensión de referencia proporcional. En síntesis, se reduce el Ton en forma proporcional a la tensión censada de 3,3V. Otorgado por Ingeniero Alberto Picerno 17 En el caso de un decrecimiento de la tensión de salida sobre la carga, debido a una disminución de la impedancia de la misma, aumenta la corriente que entrega esa salida de fuente. La disminución de tensión censada, reduce la corriente por el diodo del optoacoplador y el transistor se hace menos con- ductor. Por lo tanto la tensión secundaria censada aumentará el Ton en forma proporcional. Limitador de sobrecorriente La corriente a través del FET 7125 provoca una caída de tensión en R3126, R3127, R3128. Esta muestra de la corriente se aplica a la pata 3 del IC7145 (entrada de sobrecorriente). Si la corriente principal del primario aumenta mucho, aumenta la tensión de pico en la pata 3 del IC7145, en consecuencia baja el Ton para no permitir que la rampa de corriente suba a niveles muy altos. Por supuesto que ésto va a provocar una disminución en todas las sali- das de la fuente, pero la idea de este censado es proteger la fuente aceptando una determinada corriente máxima en el primario. Si algo provocó un Ton tan alto es porque hay algún problema en el secundario. No es un censado para el funcionamiento normal de la fuente: simplemente actúa limitando la corriente principal cuando se sobrepasa un valor predeterminado máximo. De esta manera, se limita la máxima potencia de salida de la fuente de ali- mentación. El resistor 3111 y el capacitor 2143 forman un filtro de alta frecuencia que garantiza que las componentes inductivas de los resistores sensores no pro- voquen un error en la corriente de limitación. La protección de baja tensión de fuente El integrado de fuente tiene dos comparadores para detener el trabajo del mismo cuando recibe una baja tensión de alimentación. Esto garantiza que el IC7145 esté completamente funcional antes que la salida esté habilitada para entregar una señal. La tensión de alimentación en la pata 7 y la tensión Otorgado por Ingeniero Alberto Picerno 18 de referencia en la pata 8 del IC7145 son monitoreadas por comparadores separados. Si la tensión de alimentación en el pin 7 del IC7145 cae por debajo de los 10V, el pulso de salida de la pata 6 será deshabilitado y el controlador apagará completamente al MOSFET. Protección de sobretensión del CI 7145 El circuito de sobretensión consiste de D6141, R3139, R3150, R3141, TR7141 y TR7150 los cuales se usan para detectar una situación de sobretensión so- bre el lado secundario del transformador a pesar de que lo que se mide, es la sobretensión en el bobinado 7-9 conectadodel lado caliente de la fuente (se lo desea limitar a 18V). Luego del arranque, cuando la tensión sobre el C2135 excede los 18V, el cir- cuito de sobretensión accionará la compuerta de transferencia interna. La pata 1 del IC7145 y el buffer de salida se deshabilitan y entra en la protec- ción de sobretensión. Para salir de ese modo de protección, se necesita una secuencia de reinicio completa. Cuando en el capacitor 2135 excede los 18V, el zener 6141 comienza a con- ducir fijando entre sus patas una tensión de precisamente 18V. Esto provoca una circulación de corriente en la resistencia 3139 y 3150. Sobre ellas existi- rá una tensión igual a la diferencia entre la tensión rectificada y la tensión de zener. Es decir que, entre los 18V del zener y la caída de tensión las resisten- cias 3139 y 3150, suman la tensión que aparece sobre el capacitor 2135. En esta situación, se polariza el transistor 7150, que a su vez provoca la conduc- ción del TR7141, que tira abajo la tensión de la pata 1 del CI. La pata 1 está conectada internamente a la habilitación de la compuerta de transferencia, por lo tanto es la pata que habilita o deshabilita la salida por la pata 6. El zener 5141 es el que fija el umbral de 18V. Si no se sobrepasa este umbral el zener no conduce y la pata 1 queda libre, entregando internamente a la compuerta de transferencia la tensión de error correspondiente a la medi- ción de la tensión de 3V3. Otorgado por Ingeniero Alberto Picerno 19 El zener 6150 corta a la fuente del mismo modo, pero si se sobrepasan los 4,7V. Es como una segunda protección por si falla el zener 6141. NOTA: En el caso que se mantenga una situación de sobretensión, la fuente entrará en una secuencia de protección, ciclo de arranque, protección, ciclo de arranque y el ciclo se repite hasta el infinito si no se soluciona el proble- ma. Este efecto es audible como un hipo e inclusive su frecuencia de repeti- ción depende de que tan rápido se llegue a la tensión de protección debido al arranque suave. Este sonido aunque no fue creado específicamente para ello, es una de mejores pautas del funcionamiento de la fuente. Otorgado por Ingeniero Alberto Picerno Prueba y reparación de una fuente de DVD genérica2 En este capítulo Circuito integrado universal para fuentes de DVD Conclusiones Otorgado por Ingeniero Alberto Picerno 21 Cada equipo tiene sus particularidades. Cuando un DVD aparece con la fuen- te quemada el reparador debe ser precavido al realizar el presupuesto. En efecto, es muy probable que además de la fuente, tenga otra falla relacionada con alguna sobretensión en alguna de sus tensiones secundarias. El lector debe haber observado todas las precauciones que tomó PHILIPS para evitar que una fuente se embale y queme a uno o más integrados digi- tales, o al mismísimo micro. No todos los fabricantes son tan cuidadosos, la mayoría de los equipos de supermercado tienen fuentes muy simples que no tienen protecciones de ningún tipo. La idea es que si se quema un equipo de US$ 90 el cliente lo tira y se compra otro. La realidad es que el cliente no tira nada, es posible que se compre otro, pero el que se rompió se lo entrega a Ud. para reparar. Por lo general todos los DVD se pueden reparar, pero por ejemplo cambiar dos SMD de 80 patas para cobrar US$ 20 de mano de obra y tal vez US$ 30 por los integrados cambiados no es negocio para nadie. Ni para el cliente que debe pagar casi la mitad del valor de un equipo nuevo, ni para el técnico que debe ubicar como defectuosos y cambiar dos CI de 80 patas. Esto significa que antes de reparar una fuente quemada se debe probar el equipo con una fuente universal que tenga todas las tensiones que requiere un DVD. Y en eso los DVDs son un verdadero problema porque tienen una gran variedad de tensiones. Por ejemplo tomemos el equipo que estamos reparando. Sus tensiones de fuente son las siguientes: +12V permanentes para uso general � +5V permanentes para stand-by � -5V conmutados � -40V permanentes para el display � +5V conmutados � +3,3V permanentes para los CI digitales de baja tensión de fuente. � +6V permanentes de uso general � Otorgado por Ingeniero Alberto Picerno 22 Dejemos de lado la diferencia entre las fuente de igual tensión permanentes y conmutadas, ya que sólo significa agregar una llave mecánica y tomar la tensión antes y después de la llave. Con esta consideración solo quedan tensiones de +12, -12, +5,-5, +6 –40 y +3,3V. En cuanto a la corriente consumida en cada fuente, no tenemos ma- yores datos pero el consumo de todo el equipo es de 20W. Esto significa que construir fuentes de 1A podría ser una alternativa posible y esto significa a su vez que los reguladores serían simples reguladores de 3 patas de 12V, -12V, 5V y –5V y un regulador de 5V modificado para 6, un regulador de ten- sión variable con un LM317 de 3 a 30V para usos generales, que en este caso se puede destinar a generar 3,3V y que tiene la masa flotante para poder utilizarla como fuente positiva o negativa y por último una fuente flotante para alimentar el filamento de los displays termoiónicos que se pueda variar desde 5V como valor máximo a 2,6V como mínimo con una llave. Fig.1 Circuito de una fuente múltiple para DVD Otorgado por Ingeniero Alberto Picerno 23 Aquí se pueden observar algunas soluciones interesantes para realizar lo que podríamos llamar una “fuente múltiple para DVD y videograbadores”. Comenzando por arriba, se observa una fuente de 12V con doble polaridad pero que tiene la particularidad que el terminal de masa de los reguladores sale al exterior por un conector. De ese modo, se pueden agregar varios dio- dos 1N4007 en serie, para llevar la tensión regulada hasta 14,4V en saltos de 0,6V. Si va a modificar la fuente positiva, agregue diodos con el cátodo hacia masa y si debe modificar la fuente negativa conéctelos al revés. La segunda fuente es igual a la primera pero para 5V de salida. También po- see la característica de variar la tensión con diodos. La tercera fuente, es una fuente fija de 5V pero con una serie de diodos para reducir la salida en pasos de 6V. Por lo general esta fuente se utilizará para alimentar el filamento de los display termoiónicos. Por esa razón su salida no esta conectada a masa, sino que es flotante igual que la fuente de filamento de los reproductores de DVD. Por último, la cuarta fuente es una fuente variable con un LM317. Observe que en el circuito indicamos un 7805 simplemente porque el LW no posee el 317 en su librería. Todas las otras fuentes son virtualizables y puede obser- var su funcionamiento si Ud. tiene instalado el LiveWire. Circuito integrado universal para fuentes de DVD Los DVDs son aún equipos nuevos. Muchos reproductores descansan en los laboratorios de reparación, a la espera de que se pueda conseguir algún ex- traño circuito integrado de la fuente de alimentación. Todos estos integrados son muy similares entre sí y en nuestro laboratorio encontramos que todos pueden ser reemplazados con el circuito integrado μC3842A. La idea es tener diseñada una plaqueta que contenga al μC3842A y sus com- ponentes fundamentales para usarla como reemplazo de otros integrados que no se consiguen. Esta misma plaqueta cumple también la importante Otorgado por Ingeniero Alberto Picerno 24 función de ayudar a reparar un equipo, porque nos entrega una señal de ex- citación para un MOSFET con el simple arbitrio de agregarle una fuente re- gulada de 12V. Esto nos permite realizar un probador para aquellos casos re- beldes en donde se sospecha de alguna falla en el transformador de pulsos a pesar de que la medición a baja tensión indica que funciona correctamente. La elección del circuito integrado de reemplazo se realizó por varias razones técnicas pero en definitiva privó el hecho que es un integrado que solo cuesta US$ 1 comprado por unidad. El MOSFET, en caso de ser necesario, es bastan- te más caro que el circuito integrado, porque tieneun valor de US$ 4, el resto de los componentes puede tener un costo estimado de un par de dólares con lo que se llega a un costo total de unos US$ 10 si se debe cambiar el MOSFET y de US$ 6 si no hace falta cambiarlo. En muchos casos, comprar algún circuito integrado raro, puede llegar a cos- tar un valor considerablemente mayor porque el comerciante sabe que es el único que lo posee y se aprovecha de ello. El circuito de un μC3842A (figura 2) tiene los componentes mínimos necesarios para que funcione. Fig. 2 Fuente mínima con μC3842A Otorgado por Ingeniero Alberto Picerno 25 Esta fuente cumple dos funciones. Por un lado sirve como instrumento de la- boratorio, generando pulsos para una compuerta o excitando directamente al transformador de pulsos para probar su buen funcionamiento y el funcio- namiento de la red de snuber de la fuente bajo prueba. Pero también, sirve como plaqueta de reemplazo si no se consigue algún CI de fuente o la propia fuente está destruída por alguna sobretensión de red y no tiene sentido cam- biar todos los materiales. Primero veamos el uso como fuente de laboratorio. En este caso debe ali- mentar el circuito con una fuente externa no regulada universal de baja po- tencia. Aunque el circuito dice que su tensión debe ser de 12V en realidad estas fuentes no reguladas compradas entregan alrededor de 15V a baja co- rriente. Esa es precisamente la tensión que necesitamos para el arranque del circuito. Posteriormente cuando el integrado comience a entregar pulsos de salida aumentará la carga y es posible que tengamos una tensión de solo 10V pero que si se mantiene por arriba de 8,5V será suficiente para mantener la salida de pulsos constante. Luego habrá que analizar la frecuencia deseada de los pulsos de excitación y cambiarla mediante los componentes marcados “frec”. En estas condiciones, debe conectar el generador de pulsos a la fuente bajo prueba. Tiene que co- nectar 5 de los 6 cables que salen del conector CN5. El primero empezando de arriba va conectado al bobinado de la fuente de take over y no es impres- cindible. En efecto, como estamos trabajando con una fuente externa, este bobinado puede no ser necesario ya que la tensión de fuente no caerá por debajo de 8,5 V que es la mínima tensión de trabajo. Luego viene el cable de compuerta. Este se lo utiliza solo si deseamos excitar un MOSFET externo. Si queremos excitar directamente al transformador de pulsos este cable queda libre y se utiliza el cable marcado drenaje. Los cables de colector y emisor del opto nos traen la realimentación del vol- tímetro para que nuestro circuito integrado ajuste el tiempo de actividad. Y por ultimo el terminal de masa. Este circuito de prueba se utiliza cuando el reparador tiene dudas del funcionamiento del transformador de pulsos. Por supuesto que en ese caso debe probar el transformador con el probador de velocidad de diodos modificado para probar transformadores de pulsos. Otorgado por Ingeniero Alberto Picerno 26 Esta prueba es necesaria pero no suficiente; muchas veces un transformador funciona correctamente a baja tensión pero cuando se lo prueba a la ten- sión de trabajo saltan arcos y la fuente corta. En estos casos nuestro proba- dor reemplaza toda el circuito de primario de modo que si la fuente arranca significa que el transformador y todos los circuitos de secundarios están en buenas condiciones. También sirve como confirmación de que funciona co- rrectamente el circuito voltímetro (aunque por supuesto ya se lo debe haber medido con el método tradicional de aplicarle una fuente de baja tensión variable y controlar el momento en que el transistor del opto comienza a conducir). Otra utilidad de nuestro probador es cuando calienta el MOSFET en este caso el problema puede ser una excitación inadecuada. Si el reparador tiene os- ciloscopio, se impone observar los flancos de la señal de excitación. En caso contrario, nuestro probador se puede utilizar como una fuente de pulsos se- gura. Si lo que necesitamos es un reemplazo de integrado, el circuito deberá fun- cionar sin la ayuda de una fuente externa. Deje a CN2 desconectado y conec- te CN3 a uno de las patas de CA del puente de rectificadores del DVD. El cable de masa no es imprescindible porque ya tenemos conectada la masa a través del conector CN5. Otorgado por Ingeniero Alberto Picerno 27 Conclusiones De este modo terminamos de explicar como se prueba una fuente de DVD genérica. Al hacerlos nos quedaron dos nuevos instrumentos para el taller. Una fuente múltiple que nos sirve para probar DVDs y videos y una probador de fuentes de DVD que al mismo tiempo sirve para reem- plazar circuitos integrados de fuente que no se consiguen. Otorgado por Ingeniero Alberto Picerno Topología de fuentes3 En este capítulo Rectificación y filtro de entrada Corriente de arranque Fuentes conmutadas con transferencia indirecta o Fly-Back El Fly-Back de salidas múltiples Fuente de transferencia directa (Forward) Fuente Forward de salidas múltiples Fuente de contrafase (Push-Pull) Fuentes en Semipuente “H” Fuentes en puente “H” completo (Bridge) Fuentes resonantes Conclusiones Otorgado por Ingeniero Alberto Picerno 29 Las fuentes conmutadas fueron desarrolladas inicialmente en aplicaciones militares por la década del 60, por ser inaceptable el peso y volumen de los transformadores de poder de las fuentes lineales. En efecto, el peso de un transformador de poder aumenta linealmente con la potencia del mismo y pronto se transforma en un peso demasiado importante para cualquier equi- po de radio. Se han desarrollado desde aquel momento diversas topologías de llaves de potencia y diferentes circuitos de control de acuerdo a las co- rrespondientes llaves. En este capítulo exponemos todas las topologías que pudimos coleccionar que sean de aplicación en electrónica de entretenimiento o industrial con un pequeño comentario sobre su funcionamiento. Muchas ya fueron explicadas en el primer tomo, en ese caso este capitulo sirve de repaso, otras son nuevas o son variantes de las explicadas antes. Rectificación y filtro de entrada Las fuentes conmutadas son convertidores CC/CC, por lo que la red debe ser previamente rectificada y filtrada con una amplitud de ripple aceptable. La mayoría de las fuentes utilizan simplemente un rectificador en puente con su correspondiente capacitor electrolítico para el filtrado del ripple. Todas las fuentes pueden operar desde 90 a 132 V AC o de 180 a 260 V AC según sea la tensión de red (220V o 110V) donde se conecte el equipo. En los equipos que debe trabajar en países que poseen las dos redes de ali- mentación se puede emplear una llave mecánica que transforma un puente usado en 220V, en un doblador de tensión para lugares con 110V. En una posición entonces, se configura el circuito como rectificador de onda completa en puente, obteniéndose aproximadamente 310 V CC desde la red de 220 V AC. En la otra el circuito funciona como rectificador doblador de tensión, obteniéndose también 310 V CC a partir de 110 V AC. Otorgado por Ingeniero Alberto Picerno 30 Fig.1 Rectificador hibrido de entrada en posición doblador <Abrir circuito3-1.ms9> Observe que el canal A del osciloscopio tiene una sensibilidad de 100V/div y el canal B que mide la salida 200V/div y que por lo tanto el rectificador entrega algo más de 300V. En la figura 2, se puede observar el mismo circuito pero con la llave abierta transformándose en un rectificador en puente. Fig.2 Rectificador hibrido en posición puente Otorgado por Ingeniero Alberto Picerno 31 Observe que en este caso el osciloscopio está con los dos canales ajustados en 200V/div. Actualmente existen equipos donde el trabajo de la llave se realiza automá- ticamente con circuitos activos y llaves electrónicas. Otras fuentes tienen su- ficiente regulación como para no requerir conmutaciones es decir que pue- den operar desde 90V a 250V de entrada. Cualquiera sea el rectificadorde red, para evitar sobrecalentamientos, los condensadores electrolíticos utilizados deben ser de bajo ESR (también lla- mados de alto ripple o de baja resistencia interna) y de la adecuada tensión. Es conveniente conectar en paralelo con los capacitares electrolíticos, otros condensadores tipo de poliéster metalizado (MKP) para desacoplar la alta frecuencia de conmutación de la fuente pulsada y en muchos casos se agre- gan capacitores cerámicos disco, para las componentes armónicas superio- res de la conmutación, que caen dentro de la banda de TV. Corriente de arranque Cuando la fuente está en funcionamiento permanente, la corriente por los capacitaros electrolíticos puede ser del orden del amperio. Pero cuando el equipo se conecta a la red, la impedancia presentada por el capacitor electro- lítico es muy baja por encontrase éste totalmente descargado. Sin una resistencia en serie adicional, la corriente inicial sería excesivamente alta y los diodos del puente no la admitirían. Pueden emplearse ventajosa- mente resistencias NTC (coeficiente negativo de temperatura) también lla- mados termistores, que limitan esta corriente a un valor aceptable si disipar energía durante el funcionamiento normal, porque al calentarse reducen su resistencia. Las fuentes de media y gran potencia disponen de circuitos ac- tivos con resistencia o termistor limitador, que se cortocircuitan por medio de relés o de conmutadores electrónicos cuando el capacitor electrolítico ya está cargado. Otorgado por Ingeniero Alberto Picerno 32 Fig.3 Agregado de un termistor PTC <Abrir circuito9-3.ms9> Fuentes conmutadas con transferencia indirecta o Fly-Back Dada su sencillez y bajo costo, es la topología preferida en la mayoría de las fuentes de hasta 100 W. Salvo en los equipos muy económicos sin fuente ais- lada utilizados hasta fines del siglo pasado por las marcas asiáticas y por PHILIPS. En la figura 4 de la página siguiente, se muestran los principios de esta topo- logía de fuente conmutada. Otorgado por Ingeniero Alberto Picerno 33 Fig.4 Circuito de transferencia indirecta o Fly-Back Cuando “T” conduce, la corriente crece linealmente en el primario del trans- formador. Como el transformador fue diseñado con suficiente inductancia, puede almacenar energía a medida que el flujo magnético aumenta. El sentido del bobinado, asegura que el diodo “D” está polarizado en sentido inverso durante este período, por lo que no circula corriente en el secunda- rio. Cuando “T” se bloquea, el flujo en el transformador cesa, generando una corriente inversa en el secundario que carga el condensador a través del dio- do, alimentando la carga. Es decir, en el campo magnético del transformador se almacena la energía durante el período activo del transistor y se transfiere a la carga durante el período pasivo (Fly-Back). El condensador mantiene la tensión en la carga durante el período pasivo. La regulación de tensión en la salida se obtiene mediante comparación con una referencia fija adecuada actuando sobre el tiempo activo del transistor llave. De este modo, la energía transferida a la salida mantiene la tensión constante, independientemente del valor de la carga o del valor de la tensión de entrada. La variación del período activo se controla por modulación de ancho de pulso (PWM) a frecuencia fija, o en algunos sistemas más sencillos, por autooscila- ción, variando la frecuencia en función de la carga y manteniendo el tiempo activo fijo (variación del tiempo pasivo). + + + - - D C Rc T Vent Vsol Otorgado por Ingeniero Alberto Picerno 34 El Fly-Back de salidas múltiples La figura 5 muestra la simplicidad con que pueden añadirse salidas aisladas a una fuente de transferencia indirecta. Los requisitos para cada salida adi- cional son un secundario auxiliar, un diodo rápido o un diodo schotky y un capacitor electrolítico. Fig.5 Transferencia indirecta con salidas múltiples S2 Vs2 TR1 REG REG D D D + + + + + - - C C C S1 Vs1 S Vs01 vref OPTOACOP.PWM T P Ven1 Otorgado por Ingeniero Alberto Picerno 35 Para la regulación de las salidas auxiliares, suele utilizarse un estabilizador lineal de tres terminales a costa de una pérdida en el rendimiento, o simple- mente se regula una salida y se dejan las otras enganchadas con esta. En este último caso el sistema tiene regulación muy efectiva por el consumo de la salida controlada pero deficiente por el consumo en las salidas no reguladas. Sin embargo la regulación es suficiente para el caso de TVs de 20” o menos. Fuente de transferencia directa (Forward) En su forma básica es del tipo no aisladora según puede observarse en la figura 6. Fig.6 Fuente de transferencia directa no aisladora <Abrir cicuito3-6.ms9> Cuando se cierra la llave, la corriente crece lentamente cargando el capacitor de salida y alimentando la carga, hasta que se abre. Durante este tiempo, el diodo permanece en inversa, pero al abrirse la llave conduce y el inductor cargado hace circular corriente por el capacitor de salida la carga y el diodo Otorgado por Ingeniero Alberto Picerno 36 recuperador. Dado que circula corriente por la carga en los dos tiempos men- cionados el sistema es de alto rendimiento. Puede existir un tercer tiempo, si se termina la energía en el inductor antes que vuelva a cerrarse la llave. Du- rante ese tiempo la no existir ningún componente conduciendo se produce una oscilación amortiguada entre L y la capacidad distribuida. Una variante de este circuito llamada fuente de transferencia directa aisla- dora permite obtener un funcionamiento similar y aislación entre la entrada y la salida. Es algo más complejo que el sistema Fly-Back aunque razonablemente senci- llo y rentable para fuentes aisladoras de potencias comprendidas entre 100 a 250W. Fig.7 Transferencia directa aisladora Cuando el transistor llave T está conduciendo, la corriente crece en el pri- mario del transformador transfiriendo energía al terciario. El sentido de los devanados hace que el diodo D2 esté polarizado directamente durante este + + + - - D1 TR1 Ven T D2 D3 L C Rc Vs01 Otorgado por Ingeniero Alberto Picerno 37 tiempo; la corriente pasa a través de la inductancia L a la carga, acumulándo- se energía magnética en L. Cuando “T” se apaga, la corriente en el primario cesa, invirtiendo la tensión en el secundario. En este momento D2 queda po- larizado inversamente bloqueando la corriente de secundario, pero D3 con- duce, permitiendo que la energía almacenada en L se descargue alimentando a la carga. El tercer devanado, llamado de recuperación, permite aprovechar la energía que queda en el transformador durante el ciclo de conducción de- volviéndola a la entrada mediante D1. Contrariamente al método Fly-Back, la inductancia cede energía a la carga durante los períodos de conducción y de corte de la llave, esto hace que los diodos soporten la mitad de la corriente y los niveles de ripple de salida sean más bajos. Fuente Forward de salidas múltiples Por cada salida adicional es necesario un secundario auxiliar, dos diodos rá- pidos, una inductancia y un condensador de filtro. Esto hace que sea más costoso que el Fly-Back. Para mejorar la regulación en las salidas auxiliares se utilizan estabilizado- res lineales. Otorgado por Ingeniero Alberto Picerno 38 Fig.8 Directo con salidas múltiples S2 Vs2 TR1 REG REG D D D D D D + + + + + - - C C C S1 Vs1 S Vs01 vref OPTOACOP.PWM T Ven1 L L L D1 Otorgado por Ingeniero Alberto Picerno 39 Fuente de contrafase (Push-Pull) Esta topología fue desarrollada para aprovechar mejor los núcleos magnéti- cos. En efecto, cuando por un bobinado primario circula una corriente con- tinua, el núcleo tiende a saturarse y se reduce su inductancia. Las topologías de circuito que anulan la circulación de CC tienen menos requisitos sobre el núcleo y permiten elegir núcleos más pequeños. Fig.9 Topología Push-Pull o en contrafaseEn esencia consiste en dos convertidores directos, controlados por dos en- tradas en contrafase. Los diodos D1 y D2 en el secundario, actúan como dos diodos de rectificación en un ciclo y de recuperación en el otro. Idealmente los períodos de conducción de los transistores deben ser iguales, el trans- formador se excita simétricamente y al contrario de la topología forward, no es preciso prever entrehierro en el circuito magnético, ya que no existe asimetría en el flujo magnético y por tanto no existe componente continua. Ello se traduce en una reducción del volumen del núcleo del orden del 50% para una misma potencia. + + + - - D1 T1 Vent T2 TR1 T D2 L C Rc VS01 Otorgado por Ingeniero Alberto Picerno 40 La precaución que debe tenerse en cuenta en este tipo de circuitos es que las características de conmutación de los transistores deben ser muy similares, y los devanados tanto en primario como en secundario han de ser perfecta- mente simétricos, incluso en su disposición física sobre el núcleo. Esto obliga a realizar bobinados del tipo bifilar en carretes especiales de doble sección; una para el primario y otra para el secundario. También se ha de tener en cuenta, que los transistores conmutadores sopor- tan cuando están apagados el doble de la tensión de la fuente de entrada. Este tipo de fuente es la indicada cuando no se necesita realizar una regula- ción del tipo PWM. Por ejemplo en convertidores de tensión de batería para equipos de audio. Con el agregado de un capacitor de sintonía entre los dos extremos del primario se puede fabricar una fuente prácticamente senoidal para alimentar un tubo fluorescente común o CCFL Fuentes en Semipuente “H” Es la topología más utilizada para tensiones de entrada altas (de 200 a 400V) y para potencias de hasta 2000W. En la figura 9 se aprecia el primario del transformador, conectado entre la unión central de los condensadores de entrada, y la unión de la fuente de T1 y el drenador de T2. Si se disparan al- ternativamente los transistores T1 y T2 se conecta el extremo del primario a +310V y a 0V según corresponda, generando una onda cuadrada de 155V de valor máximo. La circulación de corriente por el primario pasa por C1 o C2 y genera una tensión igual a la mitad de la tensión de fuente en el terminal de la izquierda del transformador, como si estuviera permanentemente conec- tado a 155V. De este modo sobre el primario se genera una CA que reduce el tamaño del núcleo. Luego con una adecuada relación de espiras, rectificación y filtrado se obtiene la tensión de salida deseada. Una ventaja de este sistema, es que los transistores soportan como máximo, la tensión de entrada cuando están apagados, mientras que en los sistemas Fly-Back, Push-Pull y Forward, esta tensión es por lo menos el doble. Esto permite que se utilicen transistores de 400 a 500V, cuando la tensión de en- trada es la red de 220V rectificada, mientras que en las otras configuraciones Otorgado por Ingeniero Alberto Picerno 41 se requerirían transistores de 800 a 1000V. La regulación se logra comparan- do una muestra de la salida con una tensión de referencia para controlar el ancho del estado de conducción de los transistores. Fig.10 Topología en Semipuente “H” Algunas de las ventajas del semipuente son: Núcleos más pequeños � Baja dispersión de flujo magnético � La frecuencia en los filtros de salida es el doble de la frecuencia de � conmutación Filtro de reducidas dimensiones � + + + + - - - Vent C1 C2 D1 TR1 D2 D3 D4 T1 T2 Vs01 Rc C3 L Otorgado por Ingeniero Alberto Picerno 42 Bajo ruido y ripple de salida � Fácil configuración como salidas múltiples � Ruido radiado relativamente bajo � La mayor desventaja consiste en que el primario del transformador trabaja a la mitad de la tensión de entrada y por tanto circula el doble de corriente por los transistores; pero esto es preferible con los MOSFET actuales de 50 A. Fuentes en puente “H” completo (Bridge) Fig.11 Puente H completo + + + - - D1 TR1 D2 D5 D6 D3 D4 T1 T3 T4T2 Vs01 Rc C3 L Otorgado por Ingeniero Alberto Picerno 43 Para potencias superiores a 2000W, las corrientes en los transistores de con- mutación serian excesivas para un semipuente. La figura 10 muestra la to- pología básica de un convertidor puente, donde los transistores en ramas opuestas del puente T1 y T4 son disparados en fase cuando T2 y T4 están en contrafase. La amplitud de la onda cuadrada en el primario del transforma- dor es por lo tanto de 310V; el doble que en la topología semipuente hacien- do necesaria la circulación de sólo la mitad de la corriente para una misma potencia. Fig.12 Realimentación en el modo de corriente El empleo de cuatro transistores que deben ser excitados por separado, hace que el circuito de disparo sea más complejo. Si la conmutación en ambas OPTOACOP. PWM + + + - - D1 TR1 RELOJ LA TC H S R T Rc D2 D3 L C Vref Vs01 Otorgado por Ingeniero Alberto Picerno 44 ramas está algo desbalanceada hace que aparezca una componente continua en el transformador produciendo la saturación del núcleo magnético. Esta saturación se evita con la introducción del condensador C1 en serie con el primario del transformador. Este método de control de fuentes se ha incrementado últimamente al dispo- ner de circuitos integrados que incluyen PWM y control en modo corriente en el mismo encapsulado. El sistema de control en modo corriente, utiliza doble lazo de realimentación. Uno es el clásico a través del amplificador de error. El segundo lazo toma una muestra de la corriente por la inductancia del primario del transformador y la compara con la salida del amplificar de error. Para mejorar la relación Potencia/Volumen de los equipos, se han incremen- tado las frecuencias de conmutación. Por encima de los 250KHz las pérdidas en la conmutación así como las interferencias electromagnéticas suponen problemas difíciles de resolver a un costo razonable. En efecto una señal rec- tangular de 250 KHz genera la emisión de armónicos tan altos en la banda de AM que la fuente se hace imposible de resolver. Los problemas e inconve- nientes en las conmutaciones se reducen considerablemente usando técni- cas resonantes. Fuentes resonantes Las dos características más destacables en esta topología son: Conmutación a paso por cero de corriente, o sea, sin pérdidas en la � conmutación. La forma de onda de corriente es senoidal, es decir, menor fatiga de � los componentes y eliminación del EMI en banda ancha. En la figura 13 de la página siguiente se puede observar el circuito corres- pondiente. Otorgado por Ingeniero Alberto Picerno 45 Fig.13 Fuentes resonantes Cuando la llave se cierra con control PWM a frecuencia constante igual a la de resonancia, el sistema se denomina “Cuasi-resonante”, aunque la mayoría de los diseños regulan fijando los tiempos porcentuales de encendido/apagado de la llave y modulando por frecuencia. Como puede apreciarse existen dos topologías fundamentales: Serie y Para- lelo. La combinación L-C es conocida como tanque resonante y puede estar en el primario o en el secundario del transformador. Las ventajas de las técnicas resonantes comienzan a producirse a partir de los 200KHz y hasta los 2MHz. Las frecuencias más altas son realmente una desventaja a la hora de diseñar las salidas múltiples porque son casi impres- cindibles los diodos muy rápidos. Un buen compromiso es la topología cuasi-resonante, configurada como se- mipuente controlando el tanque L-C en el primario. Permite salidas múlti- ples conservando las ventajas de la conmutación de corriente “al paso por cero” de la onda senoidal y la operación en alta frecuencia, que reduce el valor de los capacitores. En la figura 14 de la página siguiente, el tanque resonante está colocado en el primario que es lo más común. Rc Rc L L C C TANQUE SERIE TANQUE PARALELO Otorgado por Ingeniero Alberto Picerno 46 Fig.14 Tanqueresonante en el primario TR1 D C C + + - L Vent T Vs01 CONMUTADOR RESONANTE Rc Otorgado por Ingeniero Alberto Picerno 47 Conclusiones Como el alumno podrá observar al utilizar fuentes de mayor potencia se debe recurrir a diseños nuevos que tienen en cuenta el rendimiento y las interferencias, más que la economía. Así surge un nuevo grupo de fuentes que son las resonantes de las cua- les no tuvimos oportunidad de ver con anterioridad. Su funcionamien- to teórico es muy sencillo. Si Ud. conoce el fenómeno eléctrico de la resonancia no puede tener dificultades en entender el funcionamiento de las mismas. El problema es de índole práctico en lo que respecta a los componentes utilizados, o mejor dicho al apareamiento de los mismos. Estas fuentes ya fueron utilizadas en los TVs a TRC de gran tamaño del tipo SONY Trinitron y vuelven a ser utilizadas por los TV LCD y sobre todo en los Plasmas de 33” para arriba. Más adelante vamos a tener oportunidad de explicar el funcionamiento detallado de una fuente de un Plasma PHILIPS que hace uso de esta to- pología de circuito y que posiblemente sea la fuente más compleja que veremos en este libro. Otorgado por Ingeniero Alberto Picerno Consumo de energía e instalación de TVs Plasma4 En este capítulo La potencia eléctrica Un caso práctico con un TV TRC Capacitores e inductores como carga de un generador de CA Resolviendo el problema Instalación eléctrica para un plasma de 43’’ La solución moderna para el consumo de un plasma La regulación de fuentes con alto factor de potencia El resto de la fuente de un plasma o un LCD Prueba genérica de un preacondicionador Iluminación de fondo y distancia de observación Conclusiones Otorgado por Ingeniero Alberto Picerno 49 Por lo general un reparador está acostumbrado a trabajar con tensiones y corrientes, pero cuando se trata de potencia y energía suelen aparecerles al- gunas dudas. Los TVs de 20” a TRC suelen tener un consumo de 80W lo cual implica que la corriente por el cable de alimentación no es muy grande y no hace falta ninguna instalación especial. Pero un plasma de 43” puede consumir 450W y eso ya es una potencia con- siderable que requiere una instalación especial sobre todo porque en los TV mas antiguos no se usaban los que actualmente se llaman CIs de la línea ver- de para fuentes y entonces deformaban la tensión de red generando poten- cia reactiva. Este es un problema para el usuario, para la compañía eléctrica y para el reparador que está en el medio de todo. En el fondo, podríamos decir que es un problema de todos porque implica un bajo rendimiento del sistema de transmisión de energía y eso significa que el generador debe alimentar al TV y a las pérdidas en la red que pueden ser considerables. ¿El medidor de una casa, acusa la potencia reactiva? No, pero de cualquier modo algunos cálculos nos permiten demostrar que la corriente por el cable de alimentación llega a valores inadmisibles si el TV no tiene circuitos espe- ciales en la fuente. Por último, vamos a darle algunas indicaciones sobre la iluminación ambien- te del recinto ideal para ver TV y la distancia óptima de observación de una pantalla de alta definición. Con todos estos datos Ud. puede encarar el diseño de un “teatro en el hogar” que es un trabajo muy bien remunerado y que deja jugosas comisiones por la compra de equipos especiales y que con tiempo le permitirá fabricar sus propios equipos amplificadores de audio y bafles potenciados para que su cliente se ahorre un buen dinero. Otorgado por Ingeniero Alberto Picerno 50 La potencia eléctrica La potencia eléctrica es una sola, dicen algunos. Es el producto de la tensión por la corriente: P = E . I Sin ninguna duda, porque cuando mayor es la tensión aplicada a una carga mayor es la corriente que circula por ella y mayor es la potencia puesta en juego. Y si se usa una carga menor circula más corriente con la misma ten- sión aplicada y entonces la potencia también es mayor. Un ejemplo puede aclarar la teoría. Analicemos la potencia puesta en juego en una estufa eléctrica de tres velas. Cada vela tiene su interruptor que pone los resistores en paralelo conectados a los 220V. Para simplificar las cuentas vamos a suponer que cada resistor es de 220 Ohms es decir que al conectar- los a los 220V por ellos circula 1A. En la figura 1 se puede observar el circuito de la estufa en Multisim. Fig.1 Simulación del circuito de una estufa eléctrica <Abrir circuito4-1.ms9> Otorgado por Ingeniero Alberto Picerno 51 En el ejemplo, sólo cerramos dos llaves J1 y J3 de modo que hay dos resis- tores de 220 Ohms en paralelo conectados a la red de 220V eficaces. Esto significa que circulan 2 A y que la potencia eléctrica transformada en calor es de 220W x 2 = 440W. En el Multisim puede observarse estos valores con una gran aproximación en el Vatimetro y los dos tester digitales, usados uno como amperímetro y otro como voltímetro de CA. Fig.2 Oscilograma de tensión y corriente con factor de potencia 1.000 <Abrir circuito4-2.ms9> NOTA: para que el osciloscopio represente la corriente en color verde, el tes- ter fue predispuesto con una resistencia interna de 1 mOhms. El alumno debe jugar con la llaves y calcular la potencia como P = E. I en todos los casos o su equivalente P = I2R = E2/R. No importa la formula utili- zada; lo importante es captar el concepto. La tensión es invariable porque los resistores se agregan en paralelo por lo tanto V = cte pero a medida que se reduce la resistencia aumenta la corriente (1, 2 o 3A) y la potencia se duplica o se triplica. Pero si la misma estufa se utiliza en una red de 110V circulará la mitad de la corriente (0,5; 1 o 1,5A) y esto significa la cuarta parte de la Otorgado por Ingeniero Alberto Picerno 52 potencia porque se redujo al mismo tiempo la tensión aplicada y la corriente circulante a la mitad del valor original. Todo aparece muy claro aquí, pero observe que el Vatímetro tiene una ven- tanita indicada como Power Factor (factor de potencia). Que en todo nuestro ejemplo está indicando 1.000 (mil). En realidad, en nuestro ejemplo que posee una carga resistiva pura, la fase de la tensión V y la corriente I es igual a cero; es decir que no existe desplaza- miento de fase. Cuando comienza a subir la tensión, también empieza a subir la corriente y viceversa como se puede observar en la figura 2. Pero hay muchas cargas; por ejemplo un tubo fluorescente, un motor, una lámpara de larga duración, un TV, etc. en donde el circuito equivalente no es un resistor puro sino una combinación de R, L y/o C en los cuales el factor de potencia no es unitario. Se dice que estas cargas son reactivas y que generan una potencia reactiva que cambian la indicación de la ventana “Factor de Po- tencia” a valores menores que 1. Esto significa que la fase de las señales de tensión y de corriente ya no es cero; entre ambas señales existe un ángulo de fase que se indica por la letra griega φ. ¿Cómo se calcula la potencia cuando existe un desfasaje? Al producto E .I clásico se le agrega un termino mas que es el cos φ, es decir que la fórmula generalizada es: P = E. I.cos φ La función cos φ es una función trigonométrica definida como el cociente en- tre el cateto adyacente y la hipotenusa de un triangulo rectángulo que tenga al ángulo considerado como ángulo menor. Cuando el ángulo es igual a cero el cos es igual a 1 porque el cateto adyacente y la hipotenusa tienen el mismo valor. En este caso se obtiene la formula particular para cargas resistivas puras. Otorgado por Ingeniero Alberto Picerno 53 Cuando la carga es inductiva, la tensión adelanta a la corriente y cuando es capacitiva atrasa. Esto significa que el factor de potencia se puede corregir utilizando un componente antagónico al que posee el circuito. Un caso práctico con un TV TRC Un TV TRC de 20” consume unos 80W. Y su circuito de entrada conectado a la red es siempre el mismo. Dejando de lado losfiltros de línea, siempre se trata de un puente de rectificadores que rectifica la tensión de red en onda completa. Para el caso de países con redes de 220V eficaces el circuito genera una tensión de 310V de continua sobre una carga de 1 KOhm con un electro- lítico de 330uF. Fig.3 Consumo de entrada de un TV TRC de 20” <Abrir cicuito4-3.ms9> Analicemos el circuito. El vatímetro está conectado sobre el generador que en este caso es de 220V. Podemos observar la carga constituida por R1 y C1. Como el capacitor C1 se carga al pico de la red sabemos que la tensión de salida va a ser de 310V (XMM2 nos indica precisamente 219V). El medidor de corriente XMM1 que se encuentra orlado indica una corriente de 770 mA Otorgado por Ingeniero Alberto Picerno 54 aproximadamente. Si realizamos el producto de ambos valores obtenemos 170W en tanto que el Vatímetro XWM1 nos indica una potencia de 90W. El problema es que el capacitor C1 hace que la carga ya no sea resistiva pura. Ahora es reactiva capacitiva y por lo tanto genera un desfasaje que hace que el factor de potencia sea de 0,54. Para saber que es lo que ocurre exactamente debemos analizar las señales de corriente y tensión por la red con un osciloscopio como se muestra en la figura 4. Fig.4 Oscilogramas de tensión y corriente por el TV TRC de 20” Lo primero que se observa es que la corriente (en verde) ya no es senoidal; en efecto sólo se observa un arco de senoide que dura algo de 2 mS y termina cuando el pico de tensión llega a su máximo. Observe que los primeros picos son mayores que los últimos porque el proceso comienza con el electrolíti- co descargado. Evidentemente debe ser así porque el capacitor, al quedarse cargado no permite la circulación de corriente durante 180º. Sólo cuando lle- gamos casi la máximo de la señal de red, el diodo queda en directa y circula corriente por el. Otorgado por Ingeniero Alberto Picerno 55 Cuando dos oscilogramas no son senoidales, no hay forma de establecer una diferencia de fase permanente entre ellos. En realidad si se filtra la forma de señal de corriente y se selecciona la fundamental del resto de las armónicas entonces si se obtiene una senoide de corriente con un ángulo de desfasaje. Luego las componentes superiores no tienen importancia porque la poten- cia es siempre un producto de tensión por corriente y si la tensión no está deformada no hay componentes superiores a la fundamental y un producto por cero siempre da cero. De cualquier modo observe que si realizamos el producto de E. I.cos φ el resultado es 170 x 0,54 = 91,8 W que es muy cercano al valor de potencia medido por el Vatímetro. ¿Un valor de 0,54 para el factor de potencia es muy bajo? Si, por lo menos esta dentro de la faja que las compañías distribuidoras de energía eléctrica consideran que deben ser corregidas. En la Argentina por ejemplo hay dos límites de factor de potencia; por debajo de 0,8 el cliente paga una multa de 10% en el costo de la energía y por debajo de 0,65 paga un 20%. ¿Esto significa que mi TV TRC consume más energía eléctrica que la corres- pondiente a un equipo de 80W? No, las empresas distribuidoras de energía no pueden facturar la potencia activa de los equipos; solo pueden medirla y avisarle al usuario que tiene una multa si la misma está fuera de rango. La medición es automática en el caso de los nuevos medidores electrónicos, de los llamados con doble numerador, ya que cuando el inspector va a su casa tiene dos display. En uno se observa el consumo de energía activa y en el otro el consumo de energía reactiva. La facturación se realiza en función de la energía activa pero si la reactiva está fuera de rango en la factura se le avisa al cliente y se le cobra un valor mayor por cada KW/H consumido. Si su medidor es del tipo Ferrari (mecánico con disco giratorio) no ofrece la medición reactiva. En estos casos el inspector utiliza un medidor portátil de potencia reactiva que se acopla por una pinza amperométrica y un cable a la red. ¿Por qué las empresas no facturan la energía reactiva? Porque en realidad una carga reactiva no consume energía aunque el valor de la corriente medi- da por la línea sea mayor. En nuestro ejemplo el tester XMM1 mide 770 mA Otorgado por Ingeniero Alberto Picerno 56 cuando debería medir 90W/220V = 441 mA. ¿Un misterio? No, es todo muy sencillo y lo develamos en el punto siguiente. Capacitores e inductores como carga de un generador de CA Imagínese que Ud. tiene su propio generador de CA de 220V con motor a explosión. Este generador posee un voltímetro, un amperímetro y un vatí- metro de potencia activa. Si Ud. conecta un capacitor no polarizado de 10 uF sobre el generador inmediatamente observa que el amperímetro acusa una corriente de 688 mA. Fig.5 Generador con carga capacitiva <Abrir circuito4-5.ms9> El amperímetro XMM1 está predispuesto con una resistencia interna de 1 mOhm para poder medir en forma directa la corriente en el osciloscopio. La explicación teórica de porque la potencia activa es nula es muy simple y se confirma mirando el osciloscopio. El ángulo de fase entre la tensión y la corriente corresponde a un capacitor ideal y es de 90º y el coseno de 90º es exactamente cero. Por lo tanto la potencia activa que es igual al producto de Otorgado por Ingeniero Alberto Picerno 57 la tensión por la corriente por el cos del ángulo formado entre estas dos va- riables es igual 0, ya que una de las componentes es nula. Intuitivamente se puede decir que el capacitor toma energía, pero devuelve al generador toda la energía que toma. Es decir que el generador es también un motor debido a su construcción interna y la energía que devuelve el capa- citor lo hace girar de modo que el consumo de combustible del generador es el mismo con C1 conectado o desconectado. Parece que simplemente ignorando la corriente que circula, estamos a sal- vo de cualquier problema y no sabemos porque la empresa distribuidora de energía castiga a los usuarios que tienen un factor de potencia bajo. La respuesta es muy clara: En la figura 5 nosotros idealizamos el problema porque colocamos el capacitor sobre el mismo generador. En un caso real el generador puede estar a varios Km del capacitor y la corriente de 770 mA recorrería toda la línea de transmisión de energía; y esta línea no tiene re- sistencia nula y por lo tanto se calienta y genera energía térmica que sale del generador. Por otro lado, si bien es cierto que el generador se transforma en motor, no lo hace con una eficiencia del 100% y allí también hay una perdida de energía y la generación de calor. Resolviendo el problema Sabemos entonces que las cargas reactivas son perjudiciales; pero Ud. estará pensando que no conoce ningún caso de un cliente que esté pagando una multa porque su TV tiene un factor de potencia muy bajo. Y es muy cierto; es mas le diría que si no fuera por el TV los domicilios particulares serían todos reactivos inductivos debido a los tubos fluorescentes, motores y otros dispositivos bobinados. En efecto las cargas reactivas inductivas se compensan con las capacitivas de modo tal que generalmente se deben colocar capacitores compensadores del Otorgado por Ingeniero Alberto Picerno 58 factor de potencia en donde fuera necesario. Es decir que el desfasaje de un TV TRC le puede venir bien a la instalación general de una casa. En la figura 6 mostramos un caso general de una instalación casera en donde juntamos todos los factores de potencia activos por un lado y reactivos inductivos y reactivos capacitivos por otro. Fig.6 Caso de una instalación general compensada <Abrir circuito4-6.ms9> Y si la instalación no está bien compensada entonces se debe agregar induc- tores o capacitores de compensación que soporten la corriente puesta en juego en la instalación. ¿Por qué tratamos este tema en un curso de fuentes? En el apartado siguiente le vamos a mencionar un caso práctico que ocurre con las fuentes de un plasma.Por otro lado muchas veces el técnico recibe un TV LCD o Plasma para reparar que a veces no tiene ninguna falla. Simple- mente la instalación eléctrica no era adecuada. Otorgado por Ingeniero Alberto Picerno 59 Instalación eléctrica para un plasma de 43’’ Hasta ahora hablamos de un TV TRC y llegamos a la conclusión de que ya estaba fuera de rango del factor de potencia. ¿Y que pasa con dispositivos de consumo más alto, como por ejemplo un Plasma? En la figura 7, se puede observar el circuito equivalente de entrada de un plasma de los primeros que salieron al mercado. Fig.7 Circuito equivalente de entrada de un plasma de 43” 220V <Abrir circuito4-7.ms9> Estudiemos el peor caso que es con una red de 110V. Como se puede observar, para una potencia similar ahora la corriente por XMM1 es de 7,5 A sólo para el Plasma y considerando un amplificador de au- dio de 100 + 100W y el resto de los equipos menores y una iluminación fluo- rescente de 200W (la iluminación fluorescente ayuda a aumentar el factor de potencia) significa que todo el “teatro en el hogar” o home theater puede consumir unos 15A. Otorgado por Ingeniero Alberto Picerno 60 Fig.8 Circuito de entrada para un Plasma antiguo de 110V <Abrir circuito4-8,ms9> Supongo que el lector se preguntará de que diámetro debe ser los cables que llevan energía al Plasma y al resto de los equipos que esta agrupados a su alrededor. Todo depende de la distancia que debe recorrer la instalación. Como ejemplo vamos a suponer que se debe cubrir una distancia de 10 me- tros lo que hace un total de cable de 20 metros. Para estas distancias se pue- de tomar una densidad de corriente de 5A por mm2 lo que en nuestro caso implica utilizar un cable de 3 mm2. Para distancias mayores se debe calcular que la resistencia del cable sea menor a 0,47 Ohms que es la resistencia serie que el fabricante le pone al puente de resistencia. Recuerde que la formula de la sección es: S = d L/R en donde d es la resistividad del cobre y es igual a 1,7 10-8 Ohms x metros. En una red de 220V el problema está bastante aliviado porque la corriente es exactamente la mitad es decir 7,5A y entonces se puede utilizar un cable de 1,5 mm2. El problema mayor está en la instalación del laboratorio del reparador. Para trabajar en la sección caliente de una fuente de plasma Ud. necesita utili- Otorgado por Ingeniero Alberto Picerno 61 zar un trasformador separador de 220/220 o 110/110 y ese transformador debe soportar una carga que se estima en 3 a 5 veces la carga normal para que el transformador no se queme en caso de falla. Esto significa por lo me- nos 1500W y un transformador de esas características implica un gasto de unos US$ 200 aproximadamente. Si usa un transformador aislador y lo utili- za junto con un EVARIAC, tiene el instrumental más adecuado para la prueba de fuentes y de otras etapas del TV. La solución moderna para el consumo de un plasma En realidad el consumo de corriente podría ser mucho menor si la carga ca- pacitiva estuviera compensada. Por ejemplo un consumo resistivo de 500W en 110V implica una corriente de solo 4,48 A y no de 7,5A como en el caso anterior. Fig.9 Consumo resistivo puro de 500W <Abrir circuito4-9.ms9> Otorgado por Ingeniero Alberto Picerno 62 La solución sería colocar un capacitor de por ejemplo 1 uF sobre el puente de rectificadores para que se refleje sólo una pequeña capacidad sobre la red. Pero esto significa que la tensión sobre el capacitor será prácticamente una CC pulsante que no se puede usar para alimentar una fuente regulada común como si fuera una CC con un pequeño ripple de 100 Hz. En la figura 10 se puede observar el circuito equivalente de una fuente con un capacitor de 1 uF y en la figura 11 la forma de señal continua pulsante que se aplica al primer regulador generalmente llamado preacondicionador de fuente. Fig.10 Circuito de entrada de un Plasma moderno <Abrir circuito4-10.ms9> Evidentemente esta señal de entrada es cualquier cosa menos algo que se pueda asimilar a una continua. Pero si observa el factor de potencia del Va- tímetro leerá un sorprendente .999 es decir que prácticamente es una carga resistiva pura. Pero es obvio que esa señal no puede alimentar directamente una fuente pulsada común aunque seguramente la fuente tratará de estabili- zar la salida y se obtendrá en ella un ripple mas bajo, si su filtrado le permite corregir una frecuencia de tensión de error de 100 Hz. Otorgado por Ingeniero Alberto Picerno 63 Fig.11 Tensión de entrada del preacondicionador <Abrir circuito4-11.ms9> Por lo general, ésto no es cierto. En una fuente se genera la tensión de error, se la amplifica y se la filtra con un filtro que suele tener constantes de tiempo del orden del medio segundo para que generen un arranque suave de la ten- sión de salida. Y si el amplificador de error es tan lento no se puede generar una PWM que corrija la tensión de salida. La regulación de fuentes con alto factor de potencia En un Plasma y en algunos LCD de gran tamaño, entre la verdadera fuente de alimentación y el puente de entrada con baja capacidad se ubica una etapa llamada preacondicionador. El preacondicionador básico es una simple fuen- te de transferencia indirecta sin transformador. El secreto está en el control de la fuente y no en la fuente misma. En la figura 12 se puede observar el cir- cuito básico de la fuente de transferencia indirecta sin la sección de control. Otorgado por Ingeniero Alberto Picerno 64 Fig.12 Circuito básico del preacondicionador sin circuito de control En este circuito se utiliza una fuente de CC como entrada pero en el verdade- ro circuito se utiliza la señal de la figura 11. La etapa de control es la encarga- da de generar una señal PWM muy especial que aplicada a la llave J1 elimina el ripple de 100 Hz de la salida, dejando un señal continua casi pura de unos 400 a 600V. En una fuente común, la tensión de salida es la que aplicada a la etapa de control varía el tiempo de actividad de la llave J1 para mantener la tensión de salida constante. Recuerde que la etapa “voltímetro” mide esta tensión de la salida y la transfiere al control (en el preacondicionador no se requiere optoacoplador porque es una fuente no aisladora). En el control se amplifica la tensión de error, se filtra y se aplica a un modulador PWM para generar la señal de excitación de la llave J1. Este lazo de control a lazo cerrado es lento y solo corrige las variaciones de la carga (directamente) y de la tensión de pico de la entrada (indirectamente) por su influencia sobre la tensión de la carga. En un preacondicionador se agrega un segundo lazo de control mucho más rápido que toma señal de error directamente del capacitor de entrada a tra- Otorgado por Ingeniero Alberto Picerno 65 vés de un atenuador resistivo. Esta nueva señal de error produce una gran modulación PWM que compensa la fluctuación debida a la baja capacidad. Fig.13 Agregado de los bloques de control En la figura 13 de la página siguiente se agregan los bloques necesarios para el generador PWM de doble entrada sobre el circuito básico. El circuito voltímetro toma una muestra de la tensión de salida y la compara con una fuente muy estable de tensión. Luego aplica esa tensión resultante de la comparación y la aplica al amplificador de error. La señal del capacitor de entrada de bajo valor se aplica a un atenuador y su salida se aplica al blo- que amplificador de error pero por una entrada diferente a la anterior llama- da multiplicadora. La salida amplificada se utiliza para modular el ancho de un oscilador astable de onda rectangular. Si por ejemplo, el oscilador astable funciona a 100 KHz, se puede decir que la llave muestrea la señal de error cada 10 uS. La señal de salida producto de esa muestra es un pulso rectangular que se repite cada 10 uS y que tiene un ancho variable de acuerdo a la fase de la señal de muestreo con respecto a la señal continua pulsante de entrada.
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