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S S E A T D N A INSTRUCTOR: E T JOHN QUIROS G U U F M
FUENTES CONMUTADAS El condensador La bobina Circuitos osciladores Conceptos y circuitos de apoyo Optoacopladores Diodo Schottky Diodos Zéner Circuitos de control en electrónica Indicadores de fase en un transformador Circuitos esnúber Clamp- Damper- Dumper Chopper Back up Suicheo de ráfaga y suicheo normal El transistor de efecto de campo Fets de unión Mosfet Prueba del mosfet El transistor bipolar Polarización en región activa y región de corte Fuentes conmutadas introducción Fuentes lineales Fuentes conmutadas Métodos de control Tres modos básicos en la disposición del suicheo Análisis en bloques de fuentes conmutadas Sistemas de protección Secuencia típica de operación de una fuentes suichada Fuentes conmutadas con STR50092 / 5015 / 5412 / 50103 y similares
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CURSO DE F UENTES CONMUTADAS PRODUCCIÓN: JOHN QUIROS GIRALDO
EL CONDENSADOR Un condensador es un dispositivo compuesto por dos terminales conductores separados por un material no conductor. conductor . El material no conductor se conoce como dieléctrico. Las cargas eléctricas o electrones no pueden moverse libremente de un terminal conductor al otro. Si una fuente de voltaje, puesta en serie con una resistencia, es conectada a un condensador mediante un interruptor, como se muestra en la figura 1, tendremos las siguientes características:
Figura 1
Tan pronto como se cierra el interruptor, una corriente de cargas positivas aparece en el terminal positivo, y penetra a la placa superior, según según se muestra en la figura 2:
conforman la intensidad del campo eléctrico, que será uniforme en toda el área de las placas. Debido a que físicamente la distribución y acomodamiento de cargas sobre las placas del condensador toma algún tiempo y dificultad para realizarse, podemos afirmar que: Un condensador es un dispositivo que se opone a los cambios bruscos de tensión que se aplican sobre sus terminales, y tiene la propiedad de almacenar una cantidad definida de energía en forma de tensión. Es importante observar que la cantidad de cargas contenidas dentro del condensador es siempre la misma, pues por por cada carga positiva que llegue a su placa superior, habrá una carga positiva que desaloje su placa inferior. Esto se concreta en la siguiente ley: La corriente que penetra por un terminal debe salir por el otro, en todo dispositivo de dos terminales.. les También es necesario indicar que cualquier variación de voltaje que se intente aplicar sobre el condensador, ocasionará fuertes incrementos de corriente corriente a través de su estructura, ya que como la energía que el condensador recibe no se manifiesta en variaciones repentinas de voltaje sobre sus termina-
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RESPUESTA DEL CONDENSADOR EN EL TIEMPO
Ahora vamos a realizar varios experimentos donde descubriremos cómo se comporta un condensador ante la aplicación de ondas entre sus terminales. Las diferentes observaciones de los procesos, nos permitirán entender de manera segura cómo es su comportamiento.
Tensión en el condensador _________ Corriente en el circuito _____________ Observemos a continuación la variación de la corriente en el transcurso del tiempo.
CARGA DEL CONDENSADOR
Figura 6
Ahora ha transcurrido cierto tiempo mientras el condensador está cargando. Registremos como antes los valores para este instante. Tensión en la resistencia _______________ Tensión en el condensador ____________ Corriente del circuito ____________ Figura 4
Vamos a cargar un condensador de 100uf desde una fuente de 10voltios, a través de una resistencia de 5KΩ. Observe las tensiones y corrientes en los instrumentos de la figura 4.
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1- En el primer instante de la carga, el condensador se comporta como una (baja/alta) resistencia? ________________________ A medida que aumenta la carga, el condensador se demora más tiempo para subir de tensión. 2- Observando en la figura 5 la tensión en bornes de la resistencia, es posible decir que en el primer instante de la carga el condensador es un ________ ________________ Figura 8
En la figura 8, el condensador ha llegado a su carga total. Anote los valores: _____________________________________________ _____________________________________________ ___________________________ Complementando la observación de las gráficas, responda a las siguientes preguntas:
3- Observando en la figura 8 la tensión en bornes de la resistencia, qué puede decir del comportamiento del condensador al final de la carga? _____________________________________________ El oscilograma en la figura 9 registra con exactitud las variaciones que ocurren en el tiempo durante el proceso de carga del condensador.
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DESCARGA DEL CONDENSADOR
Seguidamente analicemos la descarga del condensador. Es fácil observar que este proceso cumple con las mismas leyes que rigen para la carga.
Luego de transcurrido algún tiempo del proceso de descarga, observemos las medidas nuevamente en la figura 12:
Figura 12
Figura 10
Regresemos a considerar las variaciones del modelo estudiado en las figuras 4 a 8. Ahora que el condensador está totalmente cargado al valor de la fuente de 10 voltios, conectemos una resistencia también de 5K, para observar el proceso de descarga, y además los instrumentos de medida de volta je y corriente. Entonces procedemos a cerrar el suiche:
Tensión en la resistencia ________________ Corriente en el circuito _________________ Atención: observe la dirección de la corriente, indicada por las flechas en el gráfico anterior.
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Figura 14
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La resistencia para el experimento, se ha designado de 47KΩ, y el condensador tiene un valor de 0.001 μF, que equivale a 1nF. Por tanto: T = 0.000047 Segundos. T = 0.047 mS. Cuántas veces cabe Tao en el tiempo de carga del condensador? Esto equivale a: 0.24mS/Tao = 0.24mS dividido 0.047mS = 5.1 veces.
De aquí se desprende que el tiempo total de carga para un condensador equivale a 5 Taos, aproximadamente. Si observamos las gráficas, nos daremos cuenta que Tao equivale al 64% de la carga total. En el caso del voltaje de la onda cuadrada inicial, es de 2Vpp (voltios pico a pico). El 64% de 2voltios equivale a 1.25 voltios aproximadamente.
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Figura 18
Esto nos lleva a concluir lo siguiente: 1.
El condensador se comporta como un cortocircuito para la corriente en el instante exacto en que una fuente externa genera sobre él un cambio súbito de voltaje.
ha cambiado súbitamente de polaridad, cuando el generador está en 0 voltios, punto 3. Esto significa que el condensador, que en este momento está cargado con 2 voltios, empieza a desocuparse ahora, devolviendo sus cargas al generador de voltaje. La dirección de la corriente es inver-
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LA BOBINA Una bobina es un dispositivo compuesto por dos terminales en forma de una o varias espiras.
RESPUESTA DE LA BOBINA EN EL TIEMPO
El objetivo de este experimento es comprobar que cualquier variación de corriente que se intente aplicar sobre la bobina, ocasionará fuertes incrementos de tensión entre sus terminales. Para ello vamos a aplicar una onda cuadrada desde un generador. En serie con la bobina instalamos una resistencia de 15KΩ. El voltaje leído sobre la resistencia es el reflejo de la corriente a través de la bobina, ya que ambas se encuentran en serie. Observemos el oscilograma de la figura 2:
Figura 1
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mento. Esto nos permite entender el siguiente principio:
figura 2. Para ello nos valdremos de una conexión como la de la figura 3.
Una bobina se opone a los cambios bruscos de corriente que se apliquen sobre sus terminales. Por esta razón es un elemento capaz de almacenar energía en forma de corriente. Hasta aquí hemos observado la corriente en la bobina. Ahora podemos averiguar cuál es el comportamiento del voltaje que aparece sobre sus terminales durante el intervalo de carga. Pero antes hemos de comprender un ítem importante: Qué es una serie aditiva y qué es una serie sustractiva. Hagamos el siguiente experimento: Con dos pilas de 1.5V cada una, ubiquémoslas de modo que el positivo de la primera quede en serie con el negativo de la segunda. Qué voltaje obtendremos? --------------------------------------------------------------------
Seguidamente añadamos una tercera pilita a la serie, pero dispuesta de manera que su positivo quede enfrentado al positivo de la segunda pila de nuestro
Figura 3. Polaridad de la bobina en la carga.
Observe la flecha que indica en este momento el pulso positivo desde el generador. El voltaje que aparece sobre la bobina cuando esta se encuentra almacenando energía, es como se ha marcado en la figura 3. Y en el oscilograma de la figura 5 lo podemos observar marcado con el punto 1. Es en este instante cuando la bobina genera un pico en serie oposición al del generador, es decir del mismo signo que el aplicado. En el momento que el generador cae a 0 voltios, una tensión de signos contrarios aparece en la bobina (otra serie oposición) y esta entrega su energía almacenada. Observe que aun cuando los signos han cambiado, la dirección de la corriente se mantiene. Figura 4.
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Figura 5
Vayamos sintetizando: La tensión sobre la bobina presenta un pico pronunciado en el punto señalado 1. Esto significa que: La bobina se comporta como un circuito abierto en el instante que una fuente genera sobre ella un cambio súbito de corriente. Después del punto 1, la curva desciende hasta que la tensión alcanza un valor de cero voltios. Para este momento el flujo de corriente es máximo. Por lo
2.
Cuando la corriente cese bruscamente, la bobina producirá un voltaje de sentido contrario con el fin de entregar su energía almacenada en el mismo sentido de la corriente que la cargó.
FACTORES QUE DETERMINAN LA INDUCTANCIA
Hay cuatro factores que afectan la inductancia de una bobina:
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Tiene que haber al menos dos bobinas para que exista inductancia mutua, mientras que la autoinducción sólo necesita de una bobina. Una definición oficial de inductancia mutua establece que es la propiedad de un par de bobinas que da lugar a que se induzca un voltaje en una de ellas por variación de corriente en la otra bobina. La unidad de medida es el Henrio. A fin de tener inductancia mutua, las bobinas tienen que estar acopladas debidamente. El acoplamiento depende principalmente de dos factores:
• •
Distancia entre las bobinas y Si son o no paralelas.
La inductancia es mayor cuando las bobinas están más próximas entre sí. Para obtener una inductancia mutua máxima, las bobinas tienen que ser paralelas.
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CIRCUITOS OSCILADORES Cualquier dispositivo que repita dos acciones opuestas a una velocidad regular es un oscilador. Un oscilador es básicamente un amplificador, pero la realimentación positiva lo capacita para sostener la salida sin necesidad de una señal de una etapa precedente. Los osciladores pueden estar constituidos por circuitos LC , bobina condensador, circuitos RC, resistencia condensador, como también pueden partir de un cristal piezoeléctrico. Los valores de la oscilación alternan periódicamente. Un ciclo incluye el tiempo de ambas alternancias. Un ejemplo de oscilaciones mecánicas es un péndulo con movimiento de vaivén.
CÓMO OSCILA UN CIRCUITO LC En la figura 1 disponemos de un circuito LC conectado a una batería de 1 voltio, a través de un interruptor, que en el momento está abierto.
Figura 1
De acuerdo con lo estudiado en el comportamiento de la bobina y el condensador, cuando cerramos el interruptor (figura 3) se genera una circulación a través de la resistencia, la cual carga al condensador con una corriente, y a la bobina con un campo magnético. Esto genera un intercambio entre bobina y condensador, que podemos observar en el oscilograma de la figura 2.
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Figura 3
Observemos en la figura 3 que hay una corriente circulando desde el polo positivo de la batería a través de la bobina, el condensador, la resistencia y el suiche, rumbo al polo negativo, en el primer momento de cerrar el interruptor. Simultáneamente surge como se observa en el oscilograma, una oscilación provocada por el circuito LC, más concretamente por la reacción de la bobina, la que se va amortiguando a medida que pasa el tiempo. Ahora veamos el momento en que el suiche es abierto (figura 4) y estudiemos el oscilograma de la figura 5. Para este instante el suiche se abre, y el circuito LC reacciona como tal.
Figura 4
Cuando la corriente que venía de la fuente se interrumpe en la bobina, su campo magnético produce un voltaje autoinducido. Ahora la bobina es una fuente de voltaje con signo + en la parte de arriba, con el fin de mantener la corriente en el mismo sentido con que venía, lo que permite que el condensador se descargue primero y luego se llene en sentido contrario. Cuando la corriente en el condensador disminuye por que está casi saturado , el voltaje en la bobina se invierte para propiciar una carga con sentido contrario. El resultado final es que la inductancia y la capacitancia intercambian energía para producir alternancias a la frecuencia natural de resonancia del circuito LC, como se muestra en la figura 5. La forma de onda es una onda continua senoidal porque los valores de tensión e intensidad no pueden cambiar abruptamente. La amplitud de las oscilaciones se vuelve cada vez más pequeña conforme se disipa la energía en la resistencia del circuito. Esto se denomina generación de oscilaciones amortiguadas.
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En realidad una bobina en cualquier circuito puede producir oscilaciones amortiguadas con su capacitancia parásita (o distribuida) en paralelo. Una brusca caída de intensidad frecuentemente es seguida por oscilaciones amortiguadas especialmente en bobinas de alta eficiencia. A la combinación LC se llama circuito tanque porque almacena energía para las oscilaciones . La habilidad del circuito tanque para producir ondas senoidales se llama efecto de volante. En un circuito oscilador práctico se usa un transistor o circuito integrado para amplificación. Así el oscilador puede proporcionar realimentación positiva del circuito de salida a la entrada para mantener las oscilaciones. La energía necesaria para las oscilaciones viene de la fuente. El circuito convierte el voltaje DC de la fuente en una salida de corriente alterna AC del oscilador. Para osciladores de alta frecuencia es común el uso de circuitos LC. Sin embargo para frecuencias de audio o vertical en televisión, se usan los circuitos RC, ya que los valores de L y C deberían ser demasiado grandes.
La onda rectangular en la figura 6c, es realmente una onda cuadrada asimétrica, ya que el tiempo de encendido y apagado son desiguales. La forma de onda en diente de sierra de la figura 6d, puede derivarse de la forma rectangular de figura 6c. El método para lograrlo es usar el voltaje rectangular para cargar y descargar un capacitor C a través de una resistencia R en serie. Cuando el voltaje aplicado es alto, carga lentamente a C a través de una alta R para producir el alza lineal o rampa. Cuando el voltaje de carga cae, C se descarga rápidamente a través de una baja R. La frecuencia del voltaje resultante en diente de sierra es la misma que la de la forma de onda rectangular. Tal circuito se llama un generador de diente de sierra.
( a)
FRECUENCIA DEL OSCILADOR (b)
F
1
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CONCEPTOS Y CIRCUITOS DE APOYO OPTOACOPLADORES El optoacoplador es un dispositivo compuesto esencialmente por dos elementos: o Un diodo emisor de luz y o Un fototransistor. (En otros casos puede ser un fotodárlington, fotofet, fototiristor o fotocompuerta.) Un Optoacople provee aislamiento galvánico, lo que significa que hay transmisión de señal sin contacto eléctrico. Por consiguiente las alimentaciones en corriente continua para sus dos etapas deben ser completamente independientes.
CONSTRUCCIÓN Y POLARIZACIÓN El ELEMENTO EMISOR DE LUZ es un
recibida por base hace variar la resistencia entre colector y emisor.
Figura 2. Fototransistor.
.
1
4
2
3
diodo led po-
larizado directamente. o La caída de tensión normal en sus bornes es de 1.8 voltios aproximadamente. La corriente promedia es de 20 mA, con un o máximo de 30 mA La emisión de luz es directamente proporcional a la corriente circulando por el diodo.
Figura 3. Terminales del Optoacople.
CHEQUEO Para comprobar el estado de un optoacople, se chequea primero el diodo led . En la escala de diodos del multímetro, la medida normal ofrecida es una caída de tensión de aproximadamente 1 voltio,
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APLICACIONES
En televisión es frecuente el uso del optoacople. Por ejemplo en las entradas auxiliares de video y audio, cuando el receptor no tiene una tierra aislada de la red. Para la polarización del led, se usa una fuente que tenga tierra fría: Con un devanado alrededor del núcleo del fly back, se hace una rectificación que suministre 12 voltios. Desde aquí se polariza el led y el preamplificador de la señal de entrada, un transistor NPN. La polarización del fototransistor se da desde el circuito de tierra caliente del receptor. Las fluctuaciones de la señal entrante de video y audio dan en el led variaciones de luz que son amplificadas por el fototransistor.
La señal pasa, pero los circuitos quedan eléctricamente aislados. Un ejemplo de ello es el televisor Challenger TC 920R. Planoteca 5 N° 1A.
Para el control de las fuentes conmutadas, es común encontrar que la comunicación entre secundario y primario se establezca a través de un optoacople. Desde la salida de +B (tierra fría) se toma una muestra que pasa por el comparador de error y gobierna el led del optoacople. Por su parte el fototransistor que se encuentra conectado al lado primario de la fuente (tierra caliente) es el encargado de hacer el control en el integrado de suicheo.
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DIODO SCHOTTKY La frecuencia de operación de una fuente conmutada varía según su diseño, de modo que es posible encontrarlas oscilando a la frecuencia horizontal de televisión 15.7Khz, en rangos 7 u 8 veces mayores o incluso más altos.
se puede medir como si estuviera en corto cuando está recién bajado del circuito. Sólo hay que dejarlo enfriar para recuperar su medida normal. Nunca reemplazar un diodo Schottky con otra clase de rectificador.
A medida que la frecuencia aumenta, el desempeño de los diodos rectificadores se hace más exigente, razón por la cual se ha hecho frecuente la utilización de diodos especiales para este fin, llamados diodos Schottky.
Presentación. Puede ser usado de manera unitaria como se observa en figura 4, y también en medio puente, generalmente con cátodo común como en la figura 5.
Los diodos que no son de esta clase, se demoran cierta cantidad de tiempo en dejar de conducir cuando se cambia repentinamente su polarización de directa a inversa, lo cual se convierte en un problema a medida que aumenta la frecuencia de operación. Este factor se denomina Tiempo de recuperación inverso. El diodo Schottky es un diodo especial al que se le agrega un metal como el oro, la plata o el platino, para llevar prácticamente a cero su tiempo de recuperación inverso.
Símbolo. Aunque no siempre, es posible encontrar representado al diodo Schottky con una S cuadrada en el cátodo.
Figura 4
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DIODOS ZENER La unión PN que conforma un zéner contiene un mayor número de impurezas. Esto hace posible que con suficiente polarización inversa se lleve a cabo la ruptura o conducción, manteniendo entre sus bornes un voltaje fijo, llamado voltaje zéner . El propósito de este tema consiste en observar el comportamiento del zéner según esté circuitado en serie o paralelo.
El diodo se encuentra en serie con la fuente de 9 voltios y la resistencia de 200 Ω. La salida se ha tomado en paralelo con la resistencia de 27K Ω. ¿Cuánto voltaje tumba el diodo?-----------------------¿Qué pasa con la corriente de salida en caso de que la fuente sea menor de 5 voltios?------------------------------------------------------------------------------------
Diodo zéner en paralelo. La corriente de un circuito se divide entre las resistencias que estén en paralelo actuando como carga. Aún cuando un diodo zéner en paralelo se sitúa con la intención de regular el voltaje de salida, ello no impide que haya carga de parte del elemento mismo. Es precisamente esta carga la que pone bajo su dominio la salida final del voltaje.
Figura 8. Voltaje de entrada menor al voltaje Zéner.
Qué pasa con el voltaje en caso de que la fuente sea menor de 5 voltios?------------------------------------------------------------------------------------------------------------Figura 6. Zéner en paralelo.
El voltaje registrado a la salida del circuito debe ser el mismo voltaje zéner, siempre que la tensión de
El diodo zéner es muy utilizado como referencia en circuitos electrónicos, dados su baja corriente de consumo, alta precisión y reducido costo.
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CIRCUITOS DE CONTROL EN ELECTRÓNICA Para el eficiente trabajo de los circuitos electrónicos, se requieren elementos de examen automático que sensen y controlen constantemente el óptimo funcionamiento de los mismos. Existen controles automáticos para circuitos osciladores, donde se vigila su frecuencia y fase. En las fuentes de alimentación eficientes, sean estas lineales o suichadas, el voltaje de salida debe ser monitoreado para mantenerlo constante. Las protecciones de sobre corriente y sobre voltaje deben ser automáticamente puestas en acción cuando el caso lo merezca. Todo circuito de control automático tiene tres principios fundamentales a partir de los cuales establece su trabajo. Tales principios son: o Una muestra. o Una referencia. o Un voltaje de error.
Muestra. Se toma a la salida del circuito. Su estado dará la versión exacta del comportamiento actual.
Referencia. Es un circuito completamente independiente, con unos parámetros fijos de tensión,
Sin embargo existen numeraciones distintas para circuitos equivalentes. Por ejemplo en JVC, el integrado correspondiente para una salida de 114 voltios es el S1854-C2. En Sony el EA135 gobierna una fuente de 135 voltios. PIN 1 MUESTRA
PIN 2 SALIDA
PIN 3 REFERENCIA Figura 9. Composición interna de un IC como los SE XXX.
Existen otros tipos de integrados que son destinados al control en fuentes. Por ejemplo el TLP431 ó KA431 y el UPC1093J. Este elemento es un zéner con tres terminales: ánodo, cátodo y puerta (gate). Se encuentra en dos presentaciones: Tipo transistor y tipo integrado. (Ver los
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INDICADORES DE FASE EN UN TRANSFORMADOR Para indicar la relación de fase en los devanados de un transformador, se diagraman guías en el plano, en forma de puntos gruesos, en alguno de los extremos de cada bobina.
Figura 10. Muestra de fase relativa entre primario y secundario.
Se toma como referencia el primario, cuyo extremo superior en este caso, está señalando la fase. Entonces el extremo superior del secundario será positivo o negativo en el mismo momento que su contraparte primaria. Estas indicaciones son de gran utilidad para la correcta lectura del plano.
CIRCUITOS ESNÚBER en la bobina, cuando el suiche está por fuera de conducción. Por ejemplo en una fuente conmutada, el transistor conversor en serie con el primario del transformador, debe ser protegido por el esnúber cuando la reacción de la bobina lo golpea fuertemente, para evitar su ruptura.
Figura 11. Circuito esnúber en paralelo con el transistor.
El esnúber puede ubicarse alternativamente en paralelo con la bobina primaria del transformador. Es posible encontrar también elementos achatado-
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CHOPPER La denominación CHOPPER es de uso muy frecuente en el argot técnico electrónico. Quienes realmente saben del origen de este término, presentan sus reparos a la costumbre que denomina así al transformador conversor en la fuente suichada. Al incorporar este término del idioma Inglés, lo escribiremos con una sola P, chóper. Significa troceador, es decir convertidor de una gran longitud de algo, en trozos pequeños.
provista por el puente rectificador de entrada de línea y su filtro de aplanamiento, se la convierte en pequeños pedazos que pasan y se interrumpen a través del suiche en serie con la bobina. Entonces el nombre se aplica originalmente a todo el conjunto. Sin embargo, ya sea por extensión o por ignorancia, es el transformador quien heredó el nombre. Nosotros lo usaremos de la forma común, sin ningún reparo. Lo importante es comprender el funcionamiento del sistema.
Esto es lo que sucede en la fuente conmutada, donde a una gran longitud de corriente directa,
BACK UP Se nombra de este modo a los circuitos de respaldo para cualquier sistema. En fuentes DC y circuitos osciladores por ejemplo, al momento inicial para el arranque en funcionamiento, se implementan fuentes de baja potencia, las cuales son respaldadas por otras de mayor corriente, generadas gracias a la operación iniciada y que se sitúan en paralelo con las de arranque, para soportar el consumo generado por el funcionamiento total del sistema.
yor que el de arranque, debido a que hay un diodo de por medio.
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SUICHEO EN MODO DE RÁFAGA Y SUICHEO NORMAL MODO DE RÁFAGA SUICHEO NORMAL Este término se refiere a una manera particular de oscilación de una fuente suichada, donde hay una baja frecuencia con un ciclo útil muy pequeño. Ciclo útil muy breve
Cuando la fuente conmutada sale del modo de espera, se normaliza la frecuencia del suicheo. Esto implica un aumento en el ciclo de conducción del suiche.
Oscilaciones amortiguadas El suiche conduce
Período de baja frecuencia Figura 14. Aproximación a un modo de ráfaga registrado en el osciloscopio.
La finalidad del modo de ráfaga es cumplir con las mínimas exigencias de trabajo de una oscilación, para un máximo ahorro de energía. Aunque la frecuencia del ciclo completo es baja, el lapso de tiempo útil del mismo es muy corto. Este modo de trabajo es usado en fuentes suichadas para el período de stand by. El tiempo real de conducción del suiche se limita al ciclo útil. Las demás oscilaciones se registran espontáneamente
El transformador entrega la energía Figura 15. Aproximación al suicheo en modo normal.
PROPORCIÓN ENTRE FRECUENCIA Y ENERGÍA ALMACENADA La relación entre frecuencia y energía para una fuente suichada en modo normal, es inversamente proporcional. Significa que cuando la frecuencia es mayor, la salida tiene menos posibilidad de corriente y viceversa.
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EL TRANSISTOR DE EFECTO DE CAMPO Dada la facilidad y economía de fabricación, los transistores de efecto de campo se han vuelto cada vez más importantes y tan comunes como los transistores bipolares. Los FET también son conocidos como transistores unipolares, ya que la corriente principal se mueve a través de un solo material, ya sea positivo o negativo, llamado Canal.
más negativo, el canal se estrecha hasta cerrarse por completo.
La cantidad de corriente que se desplaza a través del canal, es administrada por un voltaje aplicado a la Puerta, fabricada esta de material P si el canal es N y viceversa. Los extremos del canal, por donde circula la corriente principal, se denominan Drenador y Surtidor. Las características de conducción de los FET se asemejan a las de un transistor bipolar y aún las superan en algunos aspectos. Una de las principales es que la corriente entre drenador y surtidor puede ser administrada por un voltaje de entrada con casi cero corriente en la puerta. Esto significa una alta impedancia en el circuito de entrada, cualidad indispensable en el manejo de señales débiles, por ejemplo las de antena en un sintonizador de canales.
Figura 1
MOSFET Los transistores de efecto de campo, hechos de metal / óxido / semiconductor han llegado a convertirse en los más importantes de la familia, por su facilidad de fabricación y mínimo consumo de energía. También, como los FET, son construidos de material tipo P ó N, pero a diferencia de aquellos, la puerta está aislada por una delgada capa hecha de dióxido de silicio SIO 2. 0011 0010 1010 1101 0001 0100 1011
NMOS y PMOS
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“MOSFET tipo ensanchamiento” 0011 0010 1010 1101 0001 0100 1011
Construcción típica
Terminal Terminal
Surtidor Surtidor oo fuente fuente sustrato sustrato
Los tipos de MOSFET usados en fuentes conmutadas pueden articular corrientes altas en pocas billonésimas de segundo.
Compuerta Compuerta (“gate”) (“gate”)
Aluminio Aluminio
n+ nn++
n+ nn++ pPp
SiO SiO22
Cuerpo Cuerpo
Drenador Drenador oo sumidero sumidero Canal Canal (“Channel”) (“Channel”)
Figura 3
Un voltaje de puerta positivo crea un canal entre drenador y surtidor. Entonces la corriente puede fluir a través del canal. El voltaje de puerta gobierna la resistencia entre drenador y surtidor. Si el voltaje sube, la resistencia baja, pero si el voltaje de puerta cae a 0V, la corriente entre drenador y surtidor es cero. Esta es la razón para llamar a este tipo de MOSFET de “ensanchamiento” o “enriquecimiento”. En drenador la tensión de polarización es positiva.
¡CUIDADO! La capa aislante entre puerta y canal, hecha de dióxido de silicio, es muy delgada, razón para que ocurra daño por cargas electrostáticas, si no se toman las precauciones apropiadas. Dicen los que saben de este aspecto, que es posible que la carga estática generada por la ropa o una envoltura de papel celofán puedan dañar la compuerta de un MOSFET. 0011 0010 1010 1101 0001 0100 1011
Daño electrostático 0011 0010 1010 1101 0001 0100 1011
Aluminio Aluminio S
0011 0010 1010 1101 0001 0100 1011
n+
P SiO SiO22
Figura 5
La capa de SiO2 que
D forma la compuerta es
bien delgada.
n+
0011 0010 1010 1101 0001 0100 1 011
Polarización del MOSFET
G
B
– Asegura que el campo eléctrico sea lo más intenso posible. – Puede ser destruida por descargas electrostática. – El daño es permanente.
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PROBADOR DE MOSFET De la página “comunidadelectronicos.com” anexamos el siguiente documento, que puede ser de utilidad a la hora de hacer prueba dinámica de un MOSFET.
Figura 6
Lista de materiales: C1 - Capacitor 4,7uF (16Volts mínimo)
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pulsador, si éste es de "canal N" y se encuentra en BUEN ESTADO. Lo inverso ("LED verde" enciende solamente c/ pulsador activado) se cumpliría para un transistor de "canal P" en las mismas condiciones.
II) TRANSISTOR EN CORTOCIRCUITO (malo): En caso de estar el transistor en CORTOCIRCUITO, se produce el "encendido" de "ambos" LED sin necesidad de presionar el pulsador. (Esto es más rápido y práctico determinarlo con el buzzer o comprobador de continuidad del tester!)
III) TRANSISTOR ABIERTO (malo): En caso de transistor ABIERTO tanto con el pulsador activado como sin activarlo, "ambos" diodos permanecen "apagados". (En este caso convendría hacer un ligero corto entre terminales D y S del probador y al producirse el "encendido de ambos LED" nos aseguramos el estado medido del transistor)
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EL TRANSISTOR BIPOLAR Un transistor bipolar está constituido por tres capas de material semiconductor, dos negativas, una positiva para el NPN, y dos positivas, una negativa para el PNP. El nombre para cada uno de los terminales, conservando el orden NPN ó PNP, siempre será emisor , base , colector , de modo que la base es el electrodo central. El objetivo al usar un transistor es conseguir un gran flujo de corriente entre emisor y colector, gobernándolo con una muy pequeña corriente desde la base. CARACTERÍSTICAS DE CONDUCCIÓN DEL TRANSISTOR
La unión base emisor constituye un diodo, de modo que si el material es silicio, la tensión necesaria para que haya conducción está entre 0.5 y 0.7 voltios. En otras palabras, para que un transistor conduzca, es esencial que entre base y emisor haya una tensión aproximada de 0.6voltios de polarización directa. Esta regla de oro vamos a concretarla con unas explicaciones gráficas:
Figura 2
Ahora, en la figura 2, la tensión de base a ascendido a 0.5volitos, con lo cual una pequeña corriente de 8.39μA ha comenzado a fluir, haciendo que la lectura del voltímetro caiga en 0.01voltios. En este momento podemos afirmar que la resistencia colector emisor del transistor empieza a reducirse.
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Figura 4
Figura 5
Ahora en figura 4 el transistor está saturado. ¿Qué significa esto? Observe que la tensión base emisor es de 0.7 voltios, y según el voltaje registrado entre colector y emisor, podemos afirmar que la resistencia interna del transistor es baja. La corriente que circula por la resistencia y el circuito colector emisor del transistor, señalada por las flechas, se mide en el amperímetro como de 8.98mA. Compruebe este valor partiendo de la ley de Ohm. De acuerdo con este análisis, qué significa para usted el hecho de que el transistor se encuentra saturado?
En la figura 6, la tensión base emisor es de ________ voltios. Ahora se mide una caída de tensión en colector. Ello indica que la resistencia interna del transistor ha disminuido. Podemos calcular la corriente basándonos en la ley de Ohm I=E/R. Entonces la corriente es de ______________ amperios.
_________________________________________ _________________________________________ _____________________________ Los ejemplos anteriores fueron efectuados en su totalidad con transistores NPN, pero también
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Según el cálculo que podemos obtener basados en la ley de Ohm, la corriente que circula por la resistencia es de: ________________. La corriente a través de la resistencia es/ no es la misma que circula entre colector emisor del transistor ______________
AHORA RESPONDA LAS SIGUIENTES PREGUNTAS:
¿Qué voltaje se aplicó para los experimentos con el transistor NPN al terminal de colector? (figuras 1 a 4) ________________ ¿Fue este voltaje positivo, o negativo? ___________ De acuerdo con esta observación diga cómo debe ser la polarización de colector con relación a emisor para un transistor NPN? __________________
Figura 8
Como la corriente en el transistor es la misma que circula a través de la resistencia, y es de 0.393 mA, calculemos ahora la resistencia interna del transistor basados en la ley de Ohm R=E/I. ¿Cuál es la tensión? Observemos que si el voltímetro dice 8.61 voltios, esta es la tensión entre colector y emisor del transistor. Entonces 8.61V / 0.00039 Amp = 22.077ohmios. Esta es la resistencia interna del transistor, 22.1K aproximadamente. Figura 8. En la figura 9 observamos que la tensión base emisor del transistor es de -0.7 voltios. Cuando esto sucede decimos que el transistor está saturado, y
Seguidamente observe la polarización de colector para los gráficos (figuras 5 a 9) de transistores PNP. El voltaje aplicado al colector con relación al emisor fue __________________ De acuerdo con esta otra observación, diga cómo debe ser la polarización de colector con relación a emisor para un transistor PNP? _________________
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COMPLETE LA POLARIZACIÓN PARA LOS SIGUIENTES TRANSISTORES:
Figura 10
CUALES DE ESTAS POLARIZACIONES SON INCORRECTAS?
Figura 11
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CONCLUSIONES
1. Para que un transistor conduzca la tensión base emisor debe ser de polarización directa, entre 0.5 y 0.7 voltios. Esto significa que con relación al emisor, la tensión de base en un transistor NPN debe ser positiva, mientras que en un PNP la misma será negativa. 2. La polarización de colector para un transistor NPN debe ser más positiva que la polarización de la base. 3. La polarización de colector para un transistor PNP debe ser más negativa que la polarización de la base. 4. Cuando la polarización base emisor sube en sentido de conducción, la resistencia colector emisor baja y la corriente aumenta tanto para un transistor NPN como para un PNP. 5. En los ejemplos de polarización, figuras 1 a 9, hemos aprendido que cuando un transistor conduce, la tensión entre colector y emisor disminuye, ya que su resistencia interna también lo hace. POLARIZACIÓN EN REGIÓN ACTIVA Y REGIÓN DE CORTE
Polarizar es llevar alimentación en corriente continua a un elemento, como por ejemplo, un transistor. La polarización es esencial para que el circuito trabaje. Un transistor puede estar polarizado en región activa, ó en región de corte. Esto depende de la clase de circuito en que esté operando. Cuando un transistor tiene entre base y emisor un voltaje de corriente continua comprendido entre 0.5 y 0.7 voltios, se dice que está en región activa. Esto significa que el transistor conduce. Si la tensión entre base y emisor es inferior a 0.5 voltios, se dice que el transistor está enregión de corte. En otras palabras, el transistor no conduce. Concretamente se dice que un transistor está en región activa, cuando su voltaje corriente continua entre base y emisor es de 0.6 voltios. (Ver Tabla 1) •
•
•
TIPO SILICIO Tabla 1
CORTE Menos de 0.5v
SATURACIÓN 0.7V ó más
REGIÓN ACTIVA 0.5 a 0.7V
PÓLARIACIÓN EN MEDIO 0.6V
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FUENTES CONMUTADAS INTRODUCCIÓN Para el normal funcionamiento de cualquier equipo es necesario disponer de una fuente de poder que le provea sus necesidades de voltaje y corriente. Durante mucho tiempo el uso de fuentes lineales, ha sido la manera de responder a esta necesidad. Tales diseños generalmente son de baja eficiencia, ya que disipan en forma de calor la diferencia entre el voltaje de entrada no regulado y el voltaje de salida regulado. Además su tamaño es generalmente considerable. Para superar estas limitaciones se ha recurrido al diseño de fuentes suichadas, debido a sus características de eficiencia y bajo volumen. Sin embargo, inconvenientes como la emisión de ruido electromagnético y de radio frecuencia, son inherentes a su constitución y deben ser eliminados. Los términos conmutación, suicheo u oscilación, corresponden a la acción repetida de circular una corriente e interrumpirla, a través de un circuito.
El principio general de una fuente conmutada, tiene como resultado la conversión de una tensión DC en otra DC gracias a las reacciones ocasionadas por cambios abruptos y constantes de los valores de corriente a través de una inductancia. La energía resultante será rectificada y filtrada para disponer nuevamente del voltaje DC. La salida depende del control efectuado por un circuito automático el cual, gracias a la comparación entre muestra y referencia, administra el tiempo de encendido – apagado del suiche en serie con la bobina, para la dosificación de corriente a través de la misma. NOTA: Si bien es cierto que los principios generales de las fuentes conmutadas son de aplicación universal, el objetivo de este curso tiene énfasis en fuentes cuyos voltaje y corriente no son muy altos. De esta manera, al hablar de temas como “protecciones”, se excluye la consideración de aquellas aplicaciones cuyo rango de estrés sea superior a los valores promedio de un receptor de televisión o aparatos similares en consumo de potencia.
FUENTES LINEALES La operación de un regulador lineal es siempre en corriente continua. La diferencia de tensión entre el circuito de fuente no regulada y la salida, es disipada en forma de calor por el elemento de control o regulador, que se convierte en una resistencia variable para mantener constante el voltaje de salida, no obstante las variacio-
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REGULADOR EN PARALELO. Es un sistema usado para circuitos de pequeño consumo, dado su bajo factor de rendimiento. El regulador mantendrá constante el voltaje de salida derivando a tierra parte de la corriente del circuito. Este ya es en principio un factor de bajo rendimiento. Cuando la carga aumenta, el drenaje de corriente a tierra será menor. Ejemplo:
Figura 2
REGULADOR EN SERIE: La eficiencia de este sistema es mayor, debido a que la pérdida de corriente es mínima cuando el circuito no tiene carga. Sin embargo a medida que el consumo aumenta, la diferencia entre la fuente primaria y la salida genera disipación de calor en el elemento de control.
Figura 3
FUENTES CONMUTADAS
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MÉTODOS DE CONTROL Los sistemas más comunes de hacer el control sobre una oscilación para administrar el tiempo de encendido – apagado del suiche son: PWM o modulación de ancho de pulso. Modulación de frecuencia. Saturación de núcleo.
descarga. Significa que si este tiempo es corto, la bobina producirá un voltaje mayor al entregado si dispone de un tiempo largo para deshacerse de su energía almacenada.
• • •
MODULACIÓN DE ANCHO DE PULSO . La sigla PWM viene del inglés “Pulse width modulation”, y significa Modulación de ancho de pulso. Es la fabricación de una onda de frecuencia constante, con posibilidad de que la duración de sus semiciclos pueda variar complementariamente. Esto significa que, aunque el período tiene una extensión fija, si la duración del semiciclo positivo se reduce, aumenta el tiempo del semiciclo negativo y viceversa. La incidencia final está en la duración del tiempo de encendido - apagado del suiche. Supongamos que este es un transistor NPN. Entonces su base debe ser excitada por una onda positiva con respecto al emisor. Para que exista suicheo, la onda en la base debe tener una amplitud suficiente con el fin de saturar y cortar al transistor. La forma ideal es una onda cuadrada o rectangular.
Figura 6. La amplitud de la reacción (líneas segmentadas) depende del tiempo disponible para la descarga.
El circuito modulador de ancho de pulso regula el voltaje de la fuente, debido a que desde la salida se toma una muestra en corriente continua, que es comparada con la onda generada por el circuito oscilador ( referencia). Como resultado final es modificado el ciclo útil del PWM. NOTA: la modalidad PWM es sólo una de las posibilidades de control para una fuente conmutada.
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te, haciendo más o menos alta la inductancia del transformador, y por tanto su eficiencia para generar tensiones de reacción. Esto se logra introduciendo una corriente continua de control a través de un devanado independiente, dispuesto en forma transversal sobre el mismo núcleo. La disposición transversal de la bobina de control, modifica la inductancia en el transformador, cuando la corriente de control circula.
Figura 9. Conversor elevador.
TRES MODOS BÁSICOS EN LA DISPOSICIÓN DEL SUICHEO Hay tres maneras básicas de posición relativa entre suiche, bobina y diodo rectificador para conseguir el suicheo. Dependiendo de ellas, será la característica de voltaje y corriente de la fuente. 1.
STEP DOWN. También se denomina “Reductor”. Se caracteriza porque su voltaje de salida es menor que el de entrada y proporciona buenos niveles de corriente.
3.
Cuando el suiche conduce, la tensión de entrada va a tierra, haciendo circular corriente por la bobina. El diodo no conduce. En el semiciclo negativo cuando el suiche se abre, la tensión de FCEM en la bobina es rectificada por el diodo cargando el filtro con el voltaje de la fuente, más la tensión pico en la bobina.
INVERSOR o fly back. La salida puede ser mayor o menor que el voltaje de entrada. La disponibilidad de corriente es baja. Puede producir sobre voltajes con facilidad, lo cual debe controlarse.
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ANÁLISIS EN BLOQUES DE FUENTES CONMUTADAS Como se ha expresado, existen diferentes sistemas de diseño y dentro de cada uno la forma particular de llevarlo a término, puede ser también múltiple. No obstante es posible tener una apreciación general bastante aproximada a través del diagrama en bloques. (Ver figura 4.) •
•
•
•
OSCILADOR. Para establecer un suicheo en el circuito de salida, es indispensable la presencia de un oscilador. Este elemento puede ser un bloque independiente, o estar constituido por la combinación transformador suiche y condensador, en lo que se denomina una fuente auto oscilante. CONVERSOR. Se compone de la combinación suiche (transistor de potencia) y bobina o transformador. A través de este circuito circula la corriente principal de la fuente. MUESTRA. Es un voltaje DC, tomado de la salida principal o de alguna salida auxiliar, que entra al circuito comparador. REFERENCIA. Es el punto de comparación contra el cual se mide la tensión de muestra. Puede ser un voltaje DC fijado por un diodo zéner, o uno AC dado por valores RC, posible en mo-
y similares. La función del circuito drive es conformar la onda que golpea la base o puerta del suiche. •
SALIDA. Cuando el voltaje en el filtro de salida es correcto, se considera completamente cumplido el objetivo de la fuente. La rectificación puede ser en media onda, onda completa puente u onda completa transformador, siendo más utilizada la primera. Los rectificadores son diodos de alto suicheo y el sistema de filtraje procura evitar ruido de la fuente hacia las demás zonas del receptor.
SISTEMAS DE PROTECCIÓN Son varios los parámetros de protección en una fuente conmutada, a fin de que su operación sea eficiente y segura. 1- LÍMITE DE INRUSH. Este circuito reduce el flujo de corriente hacia los terminales de entrada cuando la fuente es activada por primera vez, debido a que el filtro está descargado. En aparatos de televisión y similares este requisito es satisfecho mediante la puesta en serie de una resistencia de bajo valor y buen vatiaje entre el puente rectificador y el filtro de aplanamiento. En casos como las fuentes de PC, el límite de inrush es confiado a un termistor
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Esta protección también se encuentra en fuentes cuyo secundario está aislado de la red, como las de Sony KV21RS10 por ejemplo. 4- PROTECCIÓN DE BAJO VOLTAJE. En algunos integrados para el manejo de fuentes suichadas, existe un circuito capaz de inhibir la salida drive al conversor, cuando el voltaje de alimentación caiga por debajo de cierto límite. Tal es el caso del TEA2262. 5- PROTECCIÓN DE SOBRE CORRIENTE PARA EL CIRCUITO DE ENTRADA. Este implemento es aplicado para establecer un límite de circulación de corriente por el conversor. Si bien es cierto que en el secundario ya debe haber un circuito protector de igual característica, el primero es puesto como un respaldo (back up) que rápidamente proteja al conversor en caso de sobre corriente, máxime cuando la salida del secundario sea múltiple y el exceso pueda ubicarse en una fuente distinta de la principal. 6- PROTECCIÓN DE SOBRE CORRIENTE PARA LA SALIDA. La corriente de consumo para una fuente suichada tiene un límite establecido, a partir del cual un circuito sensor sea capaz de inhibir el funcionamiento total, sin que se produzcan daños o calentamiento. En algunos diseños, el sistema conduce a un shut down permanente. En otros, el circuito vuelve a acti-
SECUENCIA TÍPICA DE OPERACIÓN DE UNA FUENTE SUICHADA A pesar de los diferentes diseños, se puede hablar de una secuencia aplicable al funcionamiento de cualquier fuente, la cual servirá de base para su conocimiento y análisis de diagnóstico. Los ítem observados tienen referencia a fuentes suichadas, cuyo suiche sea un transistor bipolar NPN, por ser las más comunes. Cuando se analicen de manera particular fuentes con mosfet de potencia, se harán las distinciones y analogías correspondientes. A. Arranque. B. Respuesta de apoyo para saturación del suiche. C. Acción del sistema que controla la corriente primaria. D. Corte del suiche. E. Realimentación positiva para el nuevo ciclo. NOTA: El paso B pertenece a los sistemas auto oscilantes. En aquellas fuentes que disponen de un oscilador independiente, se salta directamente al punto C. No obstante, el integrado puede recibir un VCC de apoyo desde algún secundario de la misma fuente suichada.
A. ARRANQUE. Todo sistema de oscilación necesita de un circuito externo de inicio, apoyado
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ca de la saturación. Es obvio que entonces la corriente primaria (colector-emisor) aumentará de gran manera, para que en lo posible no haya disipación de potencia en el conversor. Si la fuente dispone de un oscilador independiente, la acción de este no requiere de una respuesta inmediata de apoyo para mantener la corriente de base.
C. ACCIÓN DEL SISTEMA QUE CONTROLA LA CORRIENTE PRIMARIA. Ahora que la corriente entre colector y emisor del suiche es considerable, debe haber un sistema que diga el punto límite de la misma. Hay varias clases de circuitos que pueden responder a esta necesidad y operar según la situación, dando por descontado el soft start del momento inicial. El primero corresponde a la constante de tiempo impuesta por el circuito RC dentro del oscilador. Otro circuito que puede causar el corte, es el comparador y ampli ficador de error. De acuerdo con la relación entre el voltaje de muestra y la referencia, este con junto puede decidir el tiempo en que el suiche debe ser cortado. La tercera posibilidad de control puede ser establecida por el protector de sobre corriente (OCP), ubicado en serie con la corriente primaria.
transformador reacciona como tal, produciendo voltajes contrarios a los iniciales, en todos sus devanados, para suplir la corriente en los filtros de fuente, al polarizarse directamente los diodos rectificadores ubicados para tal fin. Esto se puede definir como la descarga de la bobina, para devolver la energía almacenada en el tiempo de conducción del suiche.
E. REALIMENTACIÓN POSITIVA PARA EL NUEVO CICLO. La acción debe volver al punto inicial pero, el circuito de arranque en lo sucesivo, será distinto del arranque preliminar. Simultáneamente deberá proveer un envión fuerte a la base del suiche, para que éste entre de una vez a conducir con abundancia. El circuito de realimentación puede ser obtenido por la carga de un condensador en el momento de conducción anterior del conversor, y que se reserva para el nuevo arranque, disparándolo con un gatillo especial. Otra alternativa para la realimentación positiva es la presencia del oscilador independiente en las fuentes que no son auto oscilantes. De aquí en adelante, todo se convierte en una repetición de acciones, cuya finalidad es mantener constante el voltaje de salida de la fuente
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FUENTES CONMUTADAS CON STR 50092 / 5015 / 5412 / 50103 Y SIMILARES Las fuentes que operan a partir de estos integrados como reguladores o conversores, están sincronizadas con la frecuencia horizontal de 15.734Hz y aunque los integrados no son exactamente iguales en su construcción, ni en su voltaje de salida, se puede afirmar que el principio de operación general es igual paras todas.
El circuito oscilador que maneja la frecuencia de suicheo es el mismo horizontal, ya que desde un secundario del fly back es tomado un pulso de realimentación que se encarga de mantener la frecuencia y fase de la fuente. Para el caso presente el integrado es el STR5015 y su salida son 115V.
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Otro circuito que puede interrumpir la corriente primaria es el de control. Sus componentes son: C710 filtro de salida, R1 y R2, divisores de tensión para la toma de muestra, ZD1 referencia, Q1 comparador de error y su voltaje de salida por colector, llevado a la base de Q2 que es el drive. Si Q2 conduce, el suiche Q3 se corta.
Existen según marca y modelo, tres tipos de diseño para tomar la realimentación positiva: 1. 2. 3.
Cuando el suiche se corta los signos en el transformador se invierten. La energía almacenada es rectificada por D705 y entregada al filtro de salida por el pin 8 del chóper. Si observamos el funcionamiento del circuito hasta aquí, encaja perfectamente en el tipo de fuente Step Down. Cuando L1 agota su energía cargando a C710, los signos se invierten nuevamente y vuelve a la acción el circuito de respuesta de apoyo con un volta je positivo, cuya corriente vuelve a poner en saturación al suiche. De aquí en adelante no es necesaria la resistencia de arranque para el funcionamiento de la fuente. De hecho podría ser desconectada sin ningún problema. Esta fuente es realmente auto oscilante y su frecuencia es muy cercana a los 15.734.26 Hz. En el momento que el circuito oscilador horizontal del receptor es puesto en operación, los pulsos
El devanado es independiente y externo, dos vueltas alrededor del núcleo del fly. El devanado es independiente e interno en fly back como en el plano. Se usa el mismo terminal de fly back que alimenta el filamento.
Para el primer caso es oportuno cuidar que la fase tenga el sentido correcto. De lo contrario no se logra el sincronismo de la fuente y se escucha un ruido bastante molesto. Además si se sube brillo o contraste, la fuente se cae un poco y el tamaño de la imagen se reduce. Basta invertir los terminales del devanado para corregir el problema. El diseño Nº2 es usado en Sharp en receptores que pueden tener a la fecha más de 15 años. No obstante ser un devanado independiente e interno en el fly back, sucede que con el tiempo la bobina deja de ser eficiente y el voltaje de sincronismo y realimentación positiva se vuelve pequeño, produciendo el clásico ruido de grillo. Se soluciona haciendo reemplazo de esta bobina por una externa. Y en el Nº3 el acople de la onda a la fuente se lleva a cabo a través de un condensador para aislar en DC los circuitos. Además del rectificador, se implementa otro diodo para hacer back up y montar
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A. Representa la tensión inyectada por el fly
back a la base del regulador STR5015, pin 4. A
B
B. Es la tensión de respuesta de apoyo que sa-
le del terminal 7 del choper hacia el pin 4 del integrado. C. Aquí está representada la suma de las dos
ondas anteriores, tal como se observa en el osciloscopio. C
D
E
F
Formas de onda generadas en la fuente suichada.
D. Esta es la corriente que circula a través del
primario del transformador y el transistor Q3, pines 1 y 2 del integrado regulador. E.
Representa la corriente de refuerzo suministrada por el devanado 8 - 10 de Dumping, para entregar la energía almacenada en el primario del choper.
F.
El suicheo de Q3 se representa aquí, e indica en el punto alto que el transistor no conduce y la tensión de aplanamiento de 320V está presente entre colector y emisor. Y en el punto bajo, cuando el transistor conduce, este voltaje cae a cero.
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FUENTE CHALLENGER / SANKEY / SAMSUNG Salida de +B en Challenger / Sankey, 135V. Salida de +B en Samsung 125V. Q801 3S0680R CONVERSOR
1. 2. 3. 4. 5.
Drenador. Surtidor y tierra. Vcc de alimentación. Control. Sincronismo.
DRENADOR. Terminal de entrada del voltaje desde el puente rectificador, a través del primario del transformador, pines 1-2 de T801. TIERRA. El surtidor del mosfet tiene un pin conectado a tierra. El senso de la corriente primaria está dado internamente, ya que otro surtidor acoplado a una resistencia sensora, traslada muestra de la corriente primaria a un comparador para activar el OCP en caso necesario. Este tipo de mosfet es llamado SENSEMOSFET. (Ver diagrama en pág. 46) VCC DE ALIMENTACIÓN. Arranque del circuito, al que se apoya en corriente continua
del TV. Entonces la fuente se pone en modo normal. Si el voltaje de sincronismo fuera demasiado pequeño por un exceso de carga, se activa la protección de sobre corriente causando la caída de la fuente con un intento audible de nuevo arranque, aproximadamente una vez cada segundo. Esto se llama “hipo electrónico”. OBSERVACIONES A CERCA DE LA OPERACIÓN
El arranque está dado por las resistencias 802 y 803, D805 y C804. La respuesta de apoyo viene del pin 3 del chóper, vía D807, R807. Pero este voltaje no se da hasta el momento de corte del suiche, por lo que hace parte de la entrega de energía almacenada. El corte del suiche lo hace la constante de tiempo del oscilador interno o el circuito OCP. La muestra que entra al pin 5 del integrado llamada sincronismo, al igual que el control de +B en pata 4 del mismo, salen del chóper luego del corte del suiche, y deciden cuánto tiempo permanece cortado.
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NOTA: la fuente de SAMSUNG que trabaja con este mismo circuito, tiene una salida para +B de 125 voltios, 9 menos que la Challenger. La diferencia depende del divisor de tensión para la muestra que desde +B se lleva a la puerta del KA431.
12Khz aproximadamente y es por ello que se escucha. El voltaje en pin 5 es de 7V. El D811, zéner de 5.6V en serie con la R de 33Ω, causa los síntomas anteriores porque está abierto.
Si se abre el D806, no hay salida de voltajes y la fuente entra en hipo electrónico.
FALLAS
Se oye el hipo electrónico. Los voltajes de salida están en cero. Se encuentra dañado el Q803.
Fuente con salida menor de 135V. Está aumentada de valor la R833 de 2.7K.
Hipo electrónico. La causa es el opto acople, Q802.
Ojo a los zéner que inciden en el voltaje de pin 5 del integrado.
En stand by funciona normal, pero encendido se oye intensamente la oscilación de la fuente. Sin embargo los voltajes se mantienen normales y no hay calentamiento en ningún circuito. La frecuencia de funcionamiento está en
VOLTAJES Q801 1 2 3 4 5
Stand by 166V 0V 19.6V 0.28V 1.2V
ON 158V 0V 22V 1.2V 6.6V
La fuente Samsung de página 46 es esencialmente la misma Challenger / Sankey.
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FUENTE CHALLENGER SANKEY
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FUENTE LG CHASIS MC83A El chasís MC83A tiene una fuente conmutada, cuyo integrado de oscilación y suicheo IC803 es el STR F6654, controlado para una salida de 115V. Sus terminales son: 12345-
OCP/FB. Circuito de control. S. Surtidor del mosfet conversor de fuente. D. Drenador del mosfet conversor de fuente. V IN. Terminal de polarización del integrado. GND. Tierra.
El transformador de fuente T801, cuyo primario es la bobina 3-7, cuenta con un devanado auxiliar 1-2 para la alimentación y control del IC803. Los pines 1, 3, 9, 12 y 14 están en fase. Los terminales que conforman fuentes de alimentación para los diferentes circuitos del receptor son:
tierra, generando reacciones en primario y secundario del transformador. El corte del suiche puede ser ocasionado por la constante de tiempo interna del integrado o por la caída de tensión en la R826, sensada en pin 1 OCP del integrado. La entrega de energía almacenada por terminales 9, 12 y 14 es aprovechada para generar las respectivas fuentes. El pulso de sincronismo de pata 1 del chóper también se genera en este momento, pero es llevado en stand by a tierra por la acción del IC802, comandado por el micro. Esto provoca el trabajo en ráfaga.
El IC805 SE115 es el comparador y amplificador de error para +B 115V. Se encarga de controlar el suicheo para mantener la fuente estable.
En modo de espera el terminal 38 del micro tiene un estado alto, que va a la base de Q13 NPN. Este transistor conduce y lleva a tierra la tensión del pin 4 de IC804, lo cual inhibe la salida de 12 voltios del integrado. Además el terminal 2 del IC802 es llevado a tierra, polarizando directo el led. Esto hace que el fototransistor conduzca, impidiendo que los pulsos de sincronismo generados en el pin 1 de T801 lleguen hasta el terminal 1 del IC803.
El IC804 KA78R12 suministra 12 voltios regulados
El control para que la fuente no rebase 115V, se
• • •
8 – 9 para la alimentación de sonido, con 22 voltios. 11 - 12 para la fuente de stand by. 13-14 para los 115 voltios de +B.
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CUADRO DE VOLTAJES
La consecuencia de este proceso es el cambio de frecuencia en el oscilador del integrado, lo cual lleva la fuente al modo normal. (Frecuencia 83 Khz) Además, la amplitud de estos pulsos dan una muestra al comparador interno, que servirá para variar la frecuencia: Si la amplitud sube, la frecuencia sube y viceversa. Esta acción puede considerarse también como protección de sobre voltaje.
IC 803
STAND BY
ON
1
0.165
1.59
Entonces al pin 1 del integrado van 3 entradas independientes, para 3 controles diferentes:
2 3 4 5
0.005 160 15.3 0
0.05 156 16.33 0
IC 805
STAND BY
ON
1- Sobre corriente. 2- Control de salida de 115V. 3- Pulsos de sincronismo desde pin 1 del choper.
1 2 3
109.9 11.5 0
109 11.5 0
IC 802
STAND BY
ON
1 2 4 5
1.23 0.09 0 -0.3
13.13 13.17 7.7
IC 801
STAND BY
ON
1 2
12.5 11.4
12.7 11.7
3 4
3.82 15.33
3.3 16.47
IC804
STAND BY
ON
1 2 3 4
13.12 0 0 0.1
13 12 0 13.11
La fuente tanto en modo de espera como en encendido, suministra los mismo voltajes. Para medir las tensiones del IC803 y los inte grados 801 pines 3 4 y 802 pines 4 5, se debe tomar como referencia la tierra caliente , que está en el negativo del filtro de aplanamiento C816. Las demás tensiones se miden con relación a tierra fría , pines 8 y 13 del T801. NOTA:
FALLAS
La fuente está arriba o debajo de su valor. Se deteriora con facilidad el SE115.
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FUENTE AIWA AN2010 IC801 STR –F6656
Salida: 115V. 115V. 1.
2. 3. 4. 5.
OCP/FB. Protección de sobre corriente, ajuste de frecuencia y control de salida. Si el voltaje AC o DC en este pin sube, la frecuencia sube y viceversa. SURTIDOR. DRENADOR. VIN. Alimentación para el integrado. GND. Tierra.
Para stand by el funcionamiento de la fuente se lleva al modo de ráfaga debido a la ausencia de los pulsos de sincronismo que desde pin 14 del choper son emitidos para el oscilador. Esto se debe a que el opto acople PS802 estará apagado. Sin embargo la salida de voltajes en secundario es igual que en modo normal. La orden de encendido activa a Q804, el cual hace conducir el PS802. Ahora los pulsos del pin 14 del choper se llevan al terminal 1 del STR y la fuente abandona el modo de ráfaga para funcionar normalmente. El control de salida se lleva a cabo por la acción del
El corte del suiche puede darse por la constante de tiempo interna del oscilador o por la caída de tensión de la R806, muestra del circuito OCP. De otro lado, la tensión generada en pin 14 del choper sincroniza el oscilador de la fuente para funcionamiento normal, a través de D821, R815, pines 3 y 4 del d el PS802, D816 y R825 al terminal 1 del STR. Esta muestra lleva al comparador interno a ajustar la frecuencia de oscilación. Si el voltaje del pulso de sincronismo sube, la frecuencia también y viceversa. CONTROL DE REGULACIÓN
La muestra es derivada de +B 115V, al terminal 1 del SE115. El voltaje de error de su terminal 2 polariza el led del PS801. Este opto acople maneja una variable DC entre pines 3 y 4, con la cual controla el tiempo tiempo que que el suiche permanece cortado, a través de R803 a la pata 1 del integrado. PROTECCIÓN DE SOBRE CORRIENTE
El sensor OCP se encuentra al interior del STR y limita la corriente primaria basado en la muestra
CURSO DE F UENTES CONMUTADAS PRODUCCIÓN: JOHN QUIROS GIRALDO
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FUENTE JVC MODELO CN2181 Salida 115V. 115V. La fuente del receptor JVC modelo C-N2181, es suichada a través del IC921 STR-F6514 y el transformador 921. En modo de espera su frecuencia es de 18Khz, en tanto que encendido el receptor, sube entre 66 y 80Khz. Es una fuente modulada en frecuencia y ancho de pulso. El estilo de trabajo en stand by se denomina “ráfaga” y obedece al bajo consumo. Las oscilaciones amortiguadas siguen a un pulso real de conducción del suiche. Por esta razón la frecuencia en stand by es muy baja.
Dentro del integrado existe un oscilador independiente, cuya frecuencia es manipulada de forma distinta en stand by y encendido. 1.
2. 3.
4. 5.
OCP/FB. Entrada al circuito protector de sobre OCP/FB. corriente y de control desde el opto acople. Además recibe los pulsos de sincronismo. SURTIDOR del mosfet interno del integrado. DRENADOR. Recibe la tensión del puente rectificador a través del primario del transformador 921. VCC.. Entrada de polarización al integrado. VCC GND.. Tierra. GND
FUNCIONAMIENTO EN STAND BY
La fuente entra en funcionamiento cuando el TV es conectado a la red. El arranque va al pin 4 del IC921 y el mosfet es puesto en conducción.
Figura 1. En stand by la frecuencia de la fuente es de 18Khz.
Para ambos modos de operación debe existir una referencia.
La corriente cruzando por primario del T921 y el mosfet, llega a tierra a través de las resistencias 922 y 923 de 0.33 y 0.39 Ω respectivamente. Cuando el voltaje en las resistencias supera cierto valor, el circuito OCP interno del integrado corta al suiche. suiche.
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Tal circuito se compone de la muestra de voltaje tomada en el pin 16 del transformador y la referencia compuesta por el zéner D944 de 10 voltios. Cuando el zéner conduce, activa a Q944. Entonces por colector de Q944 se lleva el voltaje de error que activa al opto acople, manteniendo en corte el suiche por el tiempo necesario para que los voltajes de salida de la fuente sean disminuidos. La acción del D944 referencia de stand by, hace que la amplitud de las reacciones en los secundarios del chóper sean reducidas, y el Q921 no conduce. Observe que este transistor tiene una tensión fija de base gracias a R925 y D923. El zéner no logra ser excitado con el tamaño de los pulsos. Al estar cortado Q921, los sincronismos del pin 8 del choper no llegan al terminal 1 del integrado. Esto hará traba jar al oscilador en modo de ráfaga.
Ahora el Q921 conduce por la siguiente razón: Los pulsos generados en pin 8 del choper, logran hacer que el D923 en la base del transistor, quede activado, lo cual hace que tales sincronismos circulen de emisor a colector. Esta acción ayuda a establecer la frecuencia de trabajo. NOTA: el diodo 923 según el plano es de 15 voltios. En la práctica chequeado con una fuente, se ha com probado que es de 14 voltios. La R931, opcional según el plano, y cuyo valor no se especifica, lleva una muestra del voltaje en el filtro de aplanamiento al pin 1 del STR, para senso de voltaje de entrada. Recordemos que cualquier variación AC o DC del voltaje en el pin 1 de STR, incide en la frecuencia de operación de la fuente.
VOLTAJES FUNCIONAMIENTO EN ENCENDIDO
IC921
STAND BY
ON
Ahora la orden del micro hace conducir al Q943, cortando al Q944. Entonces el control queda en manos del IC941 S1854-C2, equivalente a un SE115. El IC941 contiene la referencia para encendido.
1 2 3 4 5
0.57V 0.002V 167V 13.66V 0V
1.5V 0.04V 163V 19.15V 0V
Este toma la muestra desde el pin 13 del transformador, que entrega los 115 voltios de +B. Su salida por pata 2 polariza directamente el led del foto
Q921
STAND BY 9.1V*
ON
B
9V
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FUENTE SONY WEGA KV20FV12 Salida: 135V. En este receptor hay una fuente de alimentación independiente para el circuito de Stand by, que suministra 7.5 voltios con los cuales se alimenta el micro, la memoria, el sensor de infrarrojo y el relay de encendido. Cuando el aparato es puesto en funcionamiento, entra a operar la otra fuente que provee la tensión +B de 135 voltios y la alimentación para la salida de audio de 12 voltios.
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•
•
Tanto la fuente de standby como la de 135 voltios son fuentes conmutadas. En ambas se obtiene aislamiento galvánico de la red a través de los transformadores y el opto acople, de modo que el chasís es frío.
FUENTE DE STANDBY O DE ESPERA
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• •
•
• •
TH601. Termistor de coeficiente negativo que presenta menor resistencia de manera proporcional al aumento de temperatura. Es protector de inrush para Standby. D622 y C641 rectificación y filtraje de entrada de AC. R602 de 4.7 ohmios es la resistencia fusible. Pines 1-3 del transformador 604 constituyen el primario del mismo, a través del cual se ali-
El corte del suiche puede darse por la acción de uno de los tres circuitos anteriores: A. R609, C635, que es la constante de tiempo. B. La caída de tensión en R616 por sobre corriente para activar al Q606. C. O en caso de sobre voltaje la activación de Q606 por D625 y R611. La energía almacenada se entrega en pin 9 del chóper para la salida de 7.5V de stand by. En el mismo momento D628 y C639 hacen la fuente que proporciona la muestra DC desde el pin 6 de T604. D627, zéner de 7.5 voltios da la referencia para el control de salida, determinando el tiempo de conducción de Q606 y cuánto permanece cortado el suiche. Pines 4, 5 y 6 de T604, devanado secundario para control de la fuente. Pines 8 y 9 de T604, devanado secundario, para fuente de Stand by.
FUENTE DE 135 VOLTIOS Ó +B Cuando la orden de encendido activa el transistor Q607 (no dibujado en este plano) el relay 602 conmuta la AC al puente rectificador D605 y carga el filtro de aplanamiento C612. Entonces se inicia el
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La fuente de 12 voltios alimenta los circuitos de relay para el desmagnetizador de pantalla. Después de pasar por un regulador de 9 voltios se constituye en 9 voltios Set para el arranque horizontal VCC1 y VCC2 en el jungle entre otros circuitos. También se usa para alimentar la parte digital del sintonizador con 5 voltios, luego de pasar por el IC604, regulador de 5 voltios. R637, R662 y R660 constituyen el circuito de arranque, apoyado por R638, D613 y C620. R632 de 0.22Ω a 2W y R641 de 0.33 Ω a 2W forman una resistencia en paralelo para el circuito sensor de sobre corriente que entrega la muestra en pata 1 del integrado a través de la R633 de 680Ω. El corte del suiche pude ser ocasionado por la constante de tiempo del circuito oscilador interno o por la acción del OCP.
La energía almacenada se entrega mientras el suiche está cortado, en terminales 11, 14 y 17 del chóper.
El circuito R638, D614, R646, D611 traen desde pin 7 del chóper durante el tiempo de corte del suiche, los pulsos de sincronismo que determinan la frecuencia de la fuente.
IC602 es un comparador y amplificador de error para 135 voltios. Su número original es EA135V y puede reemplazarse por el SE135. El voltaje de error de este circuito se acopla a pata 1 del integrado a través del PH601 y sumado con el pulso de sincronismo, define cuánto tiempo permanece cortado el suiche.
Tensiones del integrado 601 medidas con relación a tierra caliente. 1. 2. 3. 4. 5.
1.7 V 0V 154 V 16.8 V 0 V Este terminal es tierra caliente.
Tensiones del integrado 601 medidas con relación a tierra fría. Se puede tomar en la tierra de la pantalla. 1. 2. 3. 4. 5.
-56 V -57 V 95 V –40 V –57 V
F U E N T E S O N Y W E G A K V 2 0 F V 1 2
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FUENTE PANASONIC CT-G2159E CT-G2939E La fuente suichada está comandada por el IC801 STR-G5623 ó STR-G5624 según modelo, para una salida de 130V. 1. 2. 3. 4. 5.
DRENADOR. SURTIDOR. TIERRA CALIENTE. VCC del integrado. OCP, FB y entrada de sincronismos.
La tensión de 160 voltios DC del puente rectificador es conducida al drenador del mosfet interno del IC801, a través del primario del T801, pines 4-7. Simultáneamente un voltaje de arranque ingresa desde la misma fuente al pin 4 del integrado, pasando por la R804 de 100K. El devanado 1-2 de T801 tiene tres funciones:
La primera es dar la respuesta de apoyo con un voltaje DC, rectificado en D811 y filtrado en C808, la polarización del IC801 por terminal 4. La segunda es suministrar los pulsos de sincronismo al terminal 5 del regulador, que inciden en la frecuencia de oscilación del circuito. El oscilador interno puede estar en modo de ráfaga para stand by con una frecuencia baja, o situarse en modo normal cuando la carga es
Durante el corte del suiche se entregan los pulsos de sincronismo en pin 2 del transformador a través de R808, D809, R809 y D810 a pata 5 del IC801. De su amplitud depende la frecuencia de la fuente. El D812 es un circuito de protección contra muestras excesivas en el pin 5 del integrado. La fuente trabaja aún con este elemento desconectado. MEDIDAS DEL STR-G5623 En escala de diodos
1-2 1-3 1-4 1-5 2-3 2-4 2-5 3-4 3-5 4-5
OL OL OL OL OL OL OL 0.5 0.6 OL
0.5 OL OL OL OL OL OL OL OL 0.7
VOLTAJES EN IC801
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de 2 segundos y el TV regresa a stand by. La pantalla queda cargada con alta tensión. R/ El fly back está en corto. (KFT 2AB118F para 14” y KFT 3AA341F para 20”)
PREGUNTAS
1. Es esta una fuente auto volt? --------------------------------------------------------------------------
SÍNTOMA. No enciende. R/ Se encuentra en corto el D812, zéner de 6.8V en la fuente.
2. Cuales son los elementos esnúber?-----------
SÍNTOMA. No prende. No hay salidas de fuente. R/ Se encuentra en corto el IC801, regulador de fuente.
3. A través de qué elementos se lleva a cabo
SÍNTOMA. No hay sonido. Lo demás es normal. R/ Se encuentra abierta la R850 de 0.56Ω, en la fuente de 22V, pin 15 del chóper.
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------
el control de frecuencia y senso de sobre voltaje por el terminal 5 del IC801?-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
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COMPARACIÓN ENTRE INTEGRADOS
INTEGRADO
MARCA
PINES
FUNCIÓN
3S0680R (220V) KA3S0765R (110V) STRS0680 (220V) STRS0765 (110V) KA3S1265R (220V)
CHALLENGER/SANKEY SAMSUNG
1 2 3 4 5
Drenador. Surtidor conectado a tierra. VCC. VFB. Destinado a control de salida de +B.*** SYNC. Entrada de pulsos desde choper. *
STRF6426 STRF6624 STRF6654 STRF6656 STRF6514
SONY SONY LG/SONY AIWA JVC
1 2 3 4 5
OCP/OVP. Control de +B. Pulsos de choper. ** Surtidor. Drenador. VCC Tierra.
STRF6707A
SONY
1 2 3 4 5
Emisor. Colector. Tierra. VCC OCP/OVP. Control de +B. Pulsos de choper. **
STRG5623 STRG5624 STRG6624
PANASONIC
1 2 3 4 5
Drenador. Surtidor. Tierra. VCC. OCP, control de +B *** y pulsos desde choper.*
STRF6626
PHILIPS
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FUENTE LG CHASÍS MC-7CG La fuente para el chasís MC-7CG tiene como integrado de suicheo al IC801 STR-S6709 de 9 pines. Esta fuente maneja voltajes AC de entrada en un rango de 100 a 240V, por lo que se le denomina Autovolt. Además, trabaja en modo de ráfaga y entrega voltajes disminuidos para el modo de espera.
DESCRIPCIÓN DE LOS PINES DEL STR-S6709 PIN
SIMBOLO
1 2 3 4 5 6 7 8 9
C GND B SINK DRIVE OCP FB INH V IN
DESCRIPCIÓN Colector Tierra Base Drenaje Manejador Protección de sobre corriente Realimentación Inhibidor ó latch Voltaje de entrada
FUNCION Colector del transistor de potencia Emisor del transistor de potencia Base del transistor de potencia Descarga el filtro de acople de base Señal de manejo al Q de potencia Impide cortos Entrada para el circuito de control Pulsos de sincronismo Alimentación para el integrado
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CARACTERÍSTICAS PRINCIPALES DEL INTEGRADO
vendrá cuando el transformador entregue la energía almacenada, luego del corte del suiche. La onda que conmuta al suiche sale por pata 5 del IC801 y se acopla a la base pin 3, a través del C810.
Salida de +B 125V. Los componentes RC al interior del pin 7, determinan la frecuencia del oscilador, tanto en estado normal, como en ráfaga. Los pulsos de sincronismo para manejo de frecuencia y las muestras para el de control de +B y sobre corriente, entran por pines independientes: 8, 7 y 6 respectivamente. Sensores de sobre corriente, sobre voltaje, temperatura, cuidan el desempeño total del integrado. El terminal 4 SINK, conecta a tierra durante el corte del suiche, para descargar el filtro de acople entre pines 5 y 3 C810, y conformar perfectamente la onda de base. La R807 de 0.16Ω/2W no sensa en este caso la sobre corriente. Más bien es para corrección de temperatura. La razón es que si el suiche se calienta, conduce más por ser material semiconductor. Entonces al subir la corriente, el voltaje de emisor sube y de esta manera disminuye la diferencia con la tensión de base, haciendo que la corriente se reduzca y también la temperatura.
La corriente primaria circula por pines 6 - 9 del T801, el transistor de potencia dentro del IC801, pines 1 – 2 y R807 a tierra. El momento de corte del suiche es decidido por la constante de tiempo del circuito oscilador interno o por el circuito OCP. La entrega de la energía almacenada hace que todos los diodos rectificadores adheridos al chóper sean polarizados directamente y cargados los filtros de las diferentes fuentes. La respuesta de apoyo se da en el momento de entrega de energía almacenada, desde pin 3 del chóper, D809 y D805, manteniendo la carga en C811. De igual manera se llevan al pin 8 del IC801 los pulsos de sincronismo vía D806 y R813. La tensión de salida de +B es muestreada en el circuito de control IC803 SE125, y acoplada a pata 7 del STR mediante el opto acople IC800. Los 5V para el micro se toman en pin 10 del chóper.
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Debido al incremento de corriente a través del opto acople, cada voltaje de salida disminuye y sólo se estabiliza cuando el voltaje en D825 (+B) alcance de 25 a 30 voltios. Además todo el conjunto trabaja en modo de ráfaga, ráfaga, con una frecuencia aproximada de 19KHZ.. La razón para el trabajo en ráfaga es que 19KHZ los pulsos de sincronismo al pin 8 son muy pequeños, lo que equivale a suspenderlos. Como consecuencia, los 5 voltios para el micro no son dados por C825 y C830. Q802 es puesto en conducción, y la tensión del C821 es llevada al pin 1 del IC804, regulador de 5 voltios. Como el voltaje en pin 3 del T801 también cae en modo de espera, la fuente para el pin 9 del STR es suplida vía D807 y Q800, ya que el bobinado 4-1 es mayor que el 4-3. Q800 se comporta como un regulador de 7V. D808 es la referencia para este seguidor de emisor. Nota: cuando el receptor opera en ON el Q800 queda inversamente polarizado, ya que la tensión de emisor supera a la presente en base. Igualmente Q803 y Q802 son cortados y el regulador de 5V IC804, trabaja con la fuente del C830, pin 10 del chóper.
FALLAS
La fuente trata de arrancar y se inhibe aproxi-
La salida de +B es baja. El IC803 está deteriorado. La fuente trata de arrancar y se inhibe aproximadamente una vez por segundo. El led de stand by destella al mismo ritmo. Se encuentra el ZD808 en corto. La salida en C829 es de 3.3V. los pines 3 y 4 del opto acople están en corto.
CUADRO DE VOLTAJES PARA LA FUENTE IC801
STAND BY
ON
PIN 1 2 3 4 5 6 7 8 9
163.2 0 -0.438 0.082 0.133 0.026 0.133 0.227 6.66
156.3 0 -0.101 1.185 2.229 -0.022 0.219 0.925 8.71
IC803
STAND BY
ON
PIN 1 2 3
44.50 0.601 -0.003
125.2 38.58 -0.033
IC805
STAND BY
ON
PIN 4 3 2 1
0 0 0.5 4.51
2.66 0 9 14.10
Q800
STAND BY
ON
F U E N T E L G C H A S I S
M C 7 C G C O N E L S T R S 6 7 0 9
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FUENTE SAMSUNG CON STR-S6707 Este sistema de fuente tiene un comportamiento diferente en stand by y en encendido. Para el primer momento la fuente está en modo de ráfaga, y además entrega voltajes disminuidos en todos los secundarios. Ya en modo de operación, las tensiones suben a su valor normal. Salida de +B 130V.
No es un sistema auto oscilante. El circuito oscilador está dentro del integrado 801 y todo
La respuesta de apoyo también se hace presente en el momento que el transformador entrega
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acople destella anticipadamente y sus pines 3 – 4 llevan un voltaje de control al pin 7 F/B del STR, lo que produce el modo de ráfaga y volta jes disminuidos en todas las salidas.
Debido a los voltajes disminuidos en stand by, Q802 es activado por la misma orden de 0V desde micro, a través de R2 dentro del HC802. Esto trae la fuente del pin 14 del chóper para polarizar el led del opto y al VCC del micro, ya que es la única que tiene el voltaje adecuado para este momento. Para encendido, la orden de 5V desde micro, activa a Q1 dentro del HC802, apagando a Q2, lo cual habilita la salida del IC852. De inmediato los voltajes suben de valor por la variación del comportamiento del opto acople. Ahora la referencia es el SE130. En el pin 7 del choper se genera un pulso cuya amplitud es válida sólo en encendido, ya que en modo de espera es muy pequeño. Este pulso cumple 3 funciones: 1. Apoyo para el VCC en pin 9 del STR rectificado en D814, D815 y filtrado en C852. 2. Muestra para el circuito OCP a través del divisor R821, R820. 3. Pulsos de sincronismo entrando por pata 5 del HC801 y saliendo por la 1 al pin 8 del STR para ajustar la frecuencia de trabajo de
IC801 STR-S6707 / STR-S6709 1. 2. 3. 4.
5. 6. 7.
8.
9.
Colector del transistor de potencia. Emisor del transistor de potencia. Base del transistor de potencia. Sink. Drenador de corriente. Se entiende como un conformador de onda para la base del suiche, que descarga al filtro de acople C851. Drive. Manejador de onda en base del suiche. OCP. Protector de sobre corriente. F/B. Entrada DC de control de +B desde el comparador de error. La tensión incide sobre la frecuencia del oscilador interno. INH. Inhibidor. Entrada de pulsos de sincronismo cuya amplitud incide en la frecuencia del oscilador. También es entrada al protector de sobre voltaje. B+. Alimentación de corriente continua para el integrado.
HC 801 FL001T 1.
2. 3.
Salida al pin 8 (INH) del STR con los pulsos de sincronismo generados en el terminal 7 del transformador, luego de atravesar por un divisor de tensión D1, D2, R2, R1. Tierra. La resistencia 801 de 0.18 Ω/5W es la diferencia entre la tierra real y este terminal. Cátodo del zéner de referencia para la habilita-
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6.
El voltaje que penetra este terminal polariza la referencia para Stand by, ZD1.
FUNCIONAMIENTO EN ENCENDIDO El circuito de arranque lleva una tensión DC, filtrada en C852, al terminal 9 del integrado. El oscilador excita la base del transistor de potencia controlando el tiempo de encendido y apagado de la fuente y la corriente primaria circula por pines 1-4 del T801 y pines 1-2 del STR, a través de la R801 a tierra. Cuando el oscilador corta el flujo de corriente a través del transistor de potencia, las reacciones del transformador son usadas para cargar los filtros de las diferentes fuentes. Ubicado en secundario, el IC852 SE125 ó SE130 según modelo, toma una muestra de la salida de +B y por el pin 2 expide su voltaje de error, el que modula la corriente a través del opto acople. Finalmente este control llega al terminal 7 del STR. Es de anotar que la carga de los filtros en el secundario de la fuente y la acción del IC852, pertenecen al tiempo de corte del suiche. De otro lado, desde el terminal 7 del transformador y a través de los pines 5-1 del HC801, se lleva una
Q1. Por esta acción, la corriente a través del opto acople IC851 toma su valor máximo, haciendo que a través del pin 7 del STR se mantenga cortado al oscilador interno por un tiempo largo, durante el cual el sistema generará una ráfaga de oscilaciones amortiguadas antes de iniciar un nuevo ciclo útil. La consecuencia última, es que la tensión generada en los secundarios de la fuente estará muy por debajo de sus valores normales. Esto implica que la fuente de stand by para el micro se caería. Sin embargo no sucede así debido a que por el terminal 4 del HC802 se polariza directo al transistor Q802, el cual da paso al voltaje de C856, que en stand by es apropiado para tal fin. En primario, el apoyo para el VCC del STR, se toma del pin 6 del transformador, y Q801 queda directamente polarizado, para cargar el C852.
CIRCUITO OCP Al terminal 5 del STR llega la muestra del sensor de sobre corriente. Esta se toma durante el tiempo de conducción del transistor de potencia, de modo que será una tensión negativa saliendo del pin 7 del transformador. Si esta excede el valor de la referencia interna que es –1V, el circuito comparador dentro del integrado, corta al oscilador.
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FUENTE SAMSUNG CON EL STR-S5707
Esta es una fuente auto volt cuyo integrado 801 es el STR-S5707 de 9 pines, para una salida de 130V, además de otras dos para 12.5 y 13V. Sus terminales son: 1. 2. 3. 4. 5.
6.
7.
Colector del suiche. Emisor del suiche. Base del suiche. Sink. Drenador de corriente de base para los momentos de corte del suiche. OCP. Circuito protector de sobre corriente que para este diseño no se apoya en la R801. En cambio se toma una muestra desde pin 5 del chóper a través del divisor de tensión R821, R832. Cuando el suiche conduce, esta tensión es negativa y si la corriente es excesiva la muestra será menor que la referencia interna, lo cual inhibirá la salida del oscilador y el suiche será cortado. INH. Desde el mismo terminal 5 del chóper se envían los pulsos de sincronismo a través de D814, D818 y R828, cuya amplitud define la frecuencia de la fuente. Sense. Muestra para el control de salida de +B que se lleva a cabo así: D806, R811 (Termistor de coeficiente negativo) y C853 proveen un voltaje DC que entra al comparador y amplifi-
El Termistor NTC, R811 en serie con la muestra que va para el comparador y amplificador de error, dejará fluir niveles mayores de corriente cuando la temperatura del circuito aumente, lo que contribuirá a bajar un tanto el nivel de salidas y por consiguiente hacer estabilización de la fuente en general.
PREGUNTAS
Circuito de arranque. Cuál es el oficio de la R801 de 0.33 Ω, ya que no es usada para el OCP? Que función hacen los diodos D805 y D808? Compare esta fuente con la estudiada en páginas 54 y 57. Por qué sabemos que esta fuente en Stand by no entra en modo de ráfaga?
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COMPARACIÓN ENTRE INTEGRADOS
INTEGRADO STR-S6707 * STR-S6709 *
MARCA
PINES
FUNCIÓN
LG/SAMSUNG Y OTRAS LG/SAMSUNG Y OTRAS
1 2 3 4 5 6 7 8 9
Colector. Emisor. Base. Sink. Drive. OCP.*** FB ó control de salida de +B. INH ó entrada de pulsos de sincronismo. V IN.
STR-S5707 **
SAMSUNG Y OTRAS
1 2 3 4 5 6 7 8 9
Colector. Emisor. Base. Sink. OCP.*** INH ó entrada de pulsos de sincronismo. Sense. Entrada de muestra para el control de +B. Drive. V IN.
* Son integrados idénticos en su arquitectura. Sólo los diferencia la potencia que es mayor en el 6709. Las tensiones de salida de +B para estos integrados, dependen del circuito externo que haga la función de comparador y amplificador de error. ** La salida de +B para el STR-S5707 tiene su comparador y amplificador de error al interior del integrado y recibe muestra en corriente continua por pata 7, para una salida de 130 voltios originalmente. Sin embargo +B
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FUENTE DAEWOO DTQ14J2FC CHASÍS CN115I PLANOTECA 17 N° 4A Este es un diseño diferente a los que estamos acostumbrados, aunque su topología es del tipo step down. Merece la pena su estudio, primero porque pertenece a receptores actualmente en el mercado, y luego por su sencillez, eficiencia y poquísima disipación de calor. Salida de +B 103V. El control de la fuente está hecho mediante modulación de frecuencia / ancho de pulso y varía entre 125Khz en modo de espera, a un promedio de 66Khz para funcionamiento normal.
160V
C804
D804
Q804
C808
Primario T801
Figura 1. Topología de la fuente Daewoo DTQ14J2FC.
En la figura 1 se puede apreciar la configuración de la fuente y de esta manera aclarar el diseño con el fin de entender completamente su funcionamiento.
COMPONENTES
La corriente primaria va desde positivo del filtro de aplanamiento C804, a través del C808 -que es un corto en el primer momento- a tierra, bobina primaria de T801, colector-emisor de Q804 y R818 de 0.68Ω, al negativo del filtro de aplanamiento. ¿Qué elementos pueden cortar la conducción del suiche? La constante de tiempo del circuito, con• formada por los valores L, C y R. El circuito OCP. • El circuito de control, ya que el filtro de sa• lida carga durante la conducción del suiche. Cualquiera sea la causa de corte del suiche, la bobina primaria, cuyo extremo superior era hasta ahora negativo, reacciona con signo contrario. Esto hace conducir al diodo rectificador de la fuente que es D804, y la energía almacenada en el choper es llevada al filtro de salida de +B. La realimentación positiva es generada por el mismo circuito de la respuesta de apoyo. En lo que respecta al control, la muestra es tomada
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PROTECCIÓN DE SOBRE CORRIENTE
más o menos intermedio entre el positivo y el negativo del filtro de aplanamiento.
La caída de tensión en bornes de R818 de 0.68 Ω es registrada por el circuito base-emisor de Q806. En caso de consumo excesivo, el transistor conduce para cortar al suiche Q804, apagando la fuente.
VOLTAJES SECUNDARIOS •
Figura 2. Ubicación del punto de referencia para la salida de +B.
En la figura 2 ambos circuitos tienen un voltaje total de 160 voltios. Sin embargo el de la izquierda tiene ubicada tierra en el extremo negativo, mientras que a la derecha se sitúa en un punto a 103V del positivo y a –57V del negativo, igual que ocurre en la fuente Daewoo. De esta manera analicemos. Cuando el comparador de error registra un aumento de la salida de +B, la base de Q801 se hace más negativa con respecto al voltaje de referencia en su emisor, porque la tierra es la que flota. Entonces Q801 conduce más haciendo la base de Q803 menos negativa con referencia a su emisor. Esto hace que el drive Q803 conduzca, poniendo a su vez un corto entre base y emisor de Q804,
• • • •
La tensión de +B es la fuente 1 y tiene un volta je de 103V. Para el arranque horizontal se deriva una tensión de 7.3V a través de R816 y R817, fuente 2. El relay de la bobina desmagnetizadora se toma la fuente 3 de 13.7V. Para la salida de audio, se derivan 12V a través de la R605 de 4.7 Ω, fuente número 4. Y a través de Q802 se regulan 5V para el microcontrolador y el sensor de remoto, fuente 5.
NOTA: Este es un chasís caliente, ya que el choper no aísla galvánicamente.
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FUENTE PANASONIC CON STR58041 La fuente conmutada de este chasis no es aislada de la línea. La separación entre tierra caliente y fría está dada a través del fly back T551 y el transformador PRE-drive horizontal T502. Salida de 130V. El integrado de la fuente es el STR58041A IC803, y el transformador de fuente es el T801. Este es un auto transformador, es decir que tanto primario como secundario están constituidos por una sola bobina con derivaciones. El primario está compuesto por los terminales 1-2. Los secundarios están numerados 3 y 4. La fuente de Stand by tiene base en T001, el cual suministra 12 voltios para el relay y 5 voltios para el micro y el sensor remoto. La orden de encendido activa el relay RL801, a través del Q001. De esta manera la tensión alterna de entrada puede ser rectificada y doblada, quedando 315 voltios DC en los filtros de aplanamiento C805 y C806.
FUNCIONAMIENTO DE LA FUENTE
COMPOSICIÓN INTERNA DEL STR58041A
En el momento del arranque, la R822 provee desde los 315 voltios del puente rectificador, la tensión en base del suiche, pin 2 del IC803, y la corriente primaria empieza a circular a través de colector emisor del integrado, pines 3-4, primario del T801, pines 1-2 y C809 que es la salida de +B a tierra. La circulación de corriente a través del primario genera una tensión positiva en pin 3 del T801, la cual es llevada como respuesta de apoyo para hacer que el suiche se sature, a través de R828 y C814 al pin 2 (Base) del integrado. En el terminal 4 de T801 la tensión es aún más positiva, pero se encuentra con el cátodo de D824 impidiendo su circulación. El momento de corte del suiche puede ser decidido por la constante de tiempo R828 - C814, o por el circuito OCP. Esto provoca que los terminales del transformador inviertan su polaridad para entregar la energía almacenada. El pin 4 es ahora muy negativo, lo cual permite que C820 sea cargado por D824. Esta fuente se utiliza como muestra para ingresar al circuito de control en pin 1 del STR. Si Q1 conduce, activa a Q2 y este mantiene en corte al suiche, Q3.
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Q802 se polariza en corriente continua al nivel de la fuente, así: En colector a través de D822. En base a través de R823 y su emisor se encuentra acoplado directamente al pin 2 del STR IC803. D829 protege a Q802 de un voltaje inverso mayor de 0.6 voltios en la juntura base emisor. D821 y D820 son diodos clamp, que impiden una tensión inversa para la juntura base emisor del integrado superior a 0.6 voltios. C825 y C824 son achatadores o esnúber para contrarrestar los transientes perjudiciales en el suiche. Observe que ambos son a 1KV. D825 es protector de sobrevoltaje de salida, caso 570. Q801, R826 y R825 constituyen el circuito sensor de sobre corriente para el integrado 803. En caso de un consumo excesivo, la caída de tensión en bornes de R826 hará que Q801 conduzca. Su tensión de colector aplicada al terminal 5 del STR58041A cortará al suiche protegiendo la fuente. NOTA 1: la protección de sobre corriente también puede ser hecha por el terminal 2 del integrado. Esta es una solución de compromiso cuando el repuesto para el STR no es original. Observando la figura de composición interna del integrado, se dará cuenta que estos pines constituyen la unión base emisor de un transistor PNP. Este es el encargado de cortar al suiche cuando por su pata 5 entra una tensión ne gativa. NOTA 2: No activar la fuente sin carga , ya que la
cia se activará la protección en el pin de ACTION del micro y el receptor se apagará.
VOLTAJES EN FUENTE
MANERA DE HACER FUNCIONAR EL STR 58041 QUE SE CONSIGUE EN EL COMERCIO Para diferenciar un integrado original del que no lo es, debemos saber que el primero mide un diodo entre pines 2 y 5 en algunos ejemplares. Otros miden una resistencia en ambos sentidos, de aproximadamente 500Ω.
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FUENTE AIWA TVCN141 / 201NH Esta es una fuente auto oscilante, cuyo funcionamiento en stand by es diferente que en modo de encendido. Cuando el receptor está en espera, a través del terminal de control (5) del IC801 STR58041A, se cambia la referencia interna de operación por una externa más baja. Esto ocasiona voltajes disminuidos en las salidas, de aproximadamente 1/6 de su valor en modo normal. Ya en encendido la referencia interna toma el control de las salidas y el voltaje de +B sube a 115 voltios.
IC801 STR58041A 1. 2. 3. 4. 5.
Entrada de muestra. Base del suiche de potencia. Colector del suiche de potencia. Emisor del suiche de potencia. Entrada de control.
COMPONENTES
R801: Límite de inrush. Arranque: R808 y R809, de 100K a ¼ de vatio. La baja potencia de las resistencias indica poca circulación de corriente a través de ellas.
do a través de R810 y C812, con el fin de dar apoyo para la saturación del suiche. Cuando la corriente primaria es interrumpida, los voltajes generados cambian de polaridad. Ahora el terminal 2 del T801 es negativo y a través de D807 y D808, son cargados los filtros C813 y C814. El voltaje almacenado en estos se reserva para el inicio del próximo ciclo. El pin 3 del transformador es negativo en el mismo momento, para entregar la muestra a pata 1 del STR, cuya referencia interna de aproximadamente –40 voltios, indica al comparador por cuanto tiempo más debe quedar cortado el suiche. Al mismo tiempo, en los devanados 10 a 16 del choper se generan las fuentes, ya que los diodos rectificadores quedan directamente polarizados. En cuanto la energía almacenada se descarga, un nuevo cambio de polaridad en el choper es registrado. Una de sus consecuencias es que la tensión positiva en pin 2 hace conducir a Q801, cuyo volta je de colector ha sido guardado por los filtros C813 y C814. Esta carga se transmite al pin 2 de IC801 haciendo de realimentación positiva para que el nuevo ciclo se inicie. La contribución para que el suiche se sature, viene siempre mediante R810 y C812. En lo sucesivo los pasos de funcionamiento se repi-
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Al conducir el opto acople, su fototransistor activa al D810 de 6.2V, cada que la tensión de muestra es expedida por pata 3 del T801. Esta acción obliga a que el tiempo de circulación de corriente primaria disminuya y por consiguiente, la tensión de los secundarios de la fuente sea ajustada por el valor de zéner, que ahora es la referencia para la fuente. Al quedar ajustado el valor de referencia a 6.2 voltios, automáticamente la referencia interna del integrado deja de operar.
VOLTAJES IC801 1 2 3 4 5 Q804 Base Emisor Colector Q802 Base Emisor Colector Q801 Base Colector Emisor
NORMAL -42 0.2 400 0 -03
STAND BY -7.2 0.1 300 0 0
0.1 0 55.9
0.1 0 0.2
0 0 0.2
0 0 0.1
0 0.4 0.2
0 0 0.1
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FUENTE SHIMASU MOD 14DTR1 IC651 STK7348 ( +B 112V)
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10.
Filtro para la muestra. Entrada de muestra. NC. Ajuste de +B. Senso de voltaje de entrada. Tierra. Base del suiche. Emisor del suiche y circuito OCP. NC. Colector del suiche. Arranque, R656, R657 de 68K a pin 7 del STK.
Es necesario sólo para poner en funcionamiento la fuente, luego de lo cual puede desconectarse y todo sigue normal. Respuesta de apoyo desde pin 9 del T651 a través de C659, D652, R667, R654. Este mismo circuito constituye la realimentación positiva. Muestra. Es una onda de 150Vpp tomada desde pata 8 del choper, T651, para ser rectificada positivamente dentro del integrado por el D1 ubicado entre pines 2-1. El filtro está situado en pin 1 del STR, C660 de 22/350. La onda que llega al pin 2 del STR tiene un semiciclo positivo de 40Vp. Por esta razón la tensión en C660
La acción del circuito de arranque hace que la corriente primaria circule desde los 160V a través del primario de T651, pines 10-12, colector-emisor del suiche, terminales 10-8 del STK7348 y la R653 de 0.68Ω/ 3W a tierra. La reacción inmediata en terminal 9 del transformador es positiva, de modo que apoya la conducción del suiche a través del D652 y C659. El corte del suiche es provocado por el circuito OCP o la constante de tiempo. Para entregar la energía almacenada la tensión en el terminal 8 de T651, tanto como en los secundarios 2 y 6, se torna positiva. Esto da lugar a la generación de las fuentes de 12V y 112V respectivamente. Por su lado el terminal 8 entrega una muestra proporcional, la cual es sensada por el comparador interno del STK, Tr1. El voltaje de muestra recibido por pin 2 del IC determina cuánto tiempo debe permanecer apagado el suiche, de modo que si la fuente está baja, el encendido se anticipa y viceversa. Este es el circuito de control de +B. La frecuencia en stand by es de aproximadamente 71Khz, mientras que en encendido fluctúa de ma-
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Entre tanto, Q651 no conduce, de modo que permite la polarización directa del led D660 que anuncia el modo de espera. Cuando el pin 1 del micro sube a 5 voltios, Q651 se activa y el led es apagado. Por su parte Q653 también es puesto ON, lo cual hace que Q654 y Q655 den paso a la tensión de +B con rumbo al fly back y al drive horizontal. ATENCIÓN: en el plano hay un gran error al dibu jar los transistores Q654 y 655. Tal como se muestran en el esquema, la salida de este par sería siempre un circuito abierto.
Figura 3. Relay electrónico con 1 transistor NPN y otro PNP.
OTROS COMPONENTES
Figura 1. Forma incorrecta de conexión para el relay electrónico, según se muestra en el plano.
Existen dos alternativas, ambas usadas en diferen-
Circuitos esnúber. C656, R655, C655, C654, C667, C668. Circuito clamp para protección de la juntura base emisor del suiche durante los semiciclos negativos de la onda de base, D655. Al pin 4 se adhiere una resistencia de 150K, que bien pudiera ser reemplazada por un potenciómetro, para efectuar un ajuste fino en la salida de regulación, ya que modifica la polarización base-emisor de Tr1. La proporción del ajuste es inversa al valor de la resistencia, dado que el control se invierte en Tr2. R658, R659 y C661 es una red de drenaje entre las dos tierras.
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4. Luego el circuito de control mantiene apagado el suiche durante algún tiempo. En stand by, cuando el tiempo de apagado llega a su fin, es necesario un nuevo arranque desde las resistencias R656 y R657, ya que las oscilaciones del transformador ya se han amortiguado. 5. En encendido la fuente no llega hasta el corte total, debido a que Tr1 no mantiene apagado el suiche demasiado tiempo como para entrar en burst.
FALLAS
En caso de bajar la capacitancia del C660 de 22μF/350V, el rizado de la muestra es mayor, y el promedio de voltaje en el filtro baja. Al bajar la muestra sube la salida. Se detectó un caso donde C660 está en 3μF. La tensión de muestra ha bajado a 30 voltios y la salida sube aproximadamente a 190 voltios. Esto conduce a que los filtros de salida se estallen. Si se abre el terminal 5 del STK la fuente en stand by entra en modo de ráfaga, a una frecuencia aproximada de 120Hz, perfectamente audible (Se escucha un chirrido, pero nada se daña). En estas circunstancias el receptor puede ser encendido y trabaja normalmente, aunque su frecuencia de trabajo es ahora un poco más baja que la normal. Esto se explica de la siguiente manera: 1. La base del suiche (Tr3) es manejada por el circuito de Tr2. 2. A su vez, la base de Tr2 es activada por la constante de tiempo, o por el circuito OCP mientras el suiche conduce. 3. Si se abre el pin 5, queda desactivado el circuito de la constante de tiempo. Entonces el apagado de Tr3 es llevado a cabo de manera exclusiva por el circuito OCP C2, R7 .
En caso de corto en secundario, se escucha un trrrrrrrrrrrrr... de baja frecuencia, que indica la activación del circuito protector de sobre corriente. VOLTAJES IC651
1. 40.3V 2. 1.9V 3. --4. 33.3V 5. 1.6V 6. 0V 7. 0.2V 8. 0.3V 9. 218V según el plano. 150V medidos en circuito. Esto depende de la entrada AC.
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FUENTE PANASONIC MODELOS CT-T14/20R CTD14/20R IC801 STK 73907-T (+B 130V) 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12.
Entrada de control para regulación. Tierra. Conexión directa de puerta del suiche. Circuito RC de constante de tiempo. Conexión de arranque en la puerta del mosfet. Base del transistor interno del OCP. Sensor de voltaje de entrada. Surtidor y OCP. Surtidor y OCP. NC. Drenador. Drenador.
La realimentación positiva luego de entregar la energía almacenada, es el mismo circuito de respuesta de apoyo. La frecuencia de la fuente varía según la carga, desde aproximadamente 100Khz en stand by, hasta 38Khz a plena carga.
OTROS COMPONENTES
El arranque va a pin 5 del integrado, a través de las resistencias 803 y 804, para que una corriente primaria inicial fluya desde el positivo de C805, filtro de aplanamiento, pines 6-4 del chóper, drenador surtidor del suiche y R808 de 047 Ω/2W a tierra.
A través de pata 4 del integrado se entrega desde pin 2 del transformador, la respuesta de apoyo para la saturación del suiche.
Dicha tensión penetra simultáneamente por pin 7,
R801 de 0.82Ω/5W, límite de inrush. R802 en paralelo con el filtro de aplanamiento, resistencia de drenaje para remover la carga residual cuando el receptor está apagado. R805, C808, C807, L809, D801, circuito esnúber para el primario del transformador. L811, C809 esnúber para el circuito drenadorsurtidor. C826, D811, circuito esnúber para la puerta del suiche. R825, C830, circuito esnúber para el foto transistor. R807 en serie entre colector del opto y pata 1 del STK, limitadora de corriente.
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Cuando el transistor original es de difícil consecución, se puede reemplazar por un A940.
FALLAS 1.
El receptor que tiene esta fuente presenta una serie de fallas típicas causadas por un aumento leve o fuerte en la tensión de salida de 130 voltios. Algunas de ellas son: TV no prende. Se encuentra en corto el D803, caso 570, designado como protector de sobre voltaje. El receptor prende y daña la salida horizontal. Los filtros de salida de 130 voltios se estallan. Prende desincronizado horizontalmente. Prende normal, pero en escenas de bajo brillo se desincroniza horizontalmente. La fuente trata de arrancar y se inhibe repetidamente.
En todos los casos anteriores, la medida de +B está por encima de su valor, pudiendo llegar a un valor superior a 160 voltios. La causa principal está en el aumento de valor de la R810 de 110K, con tolerancia del 1%. Sin embargo es necesario observar las resistencias 809 y 821. Estas no inciden en el aumento
del valor de la fuente, pero también se alteran ocasionando un desempeño incorrecto. Otro elemento importante y sensible al deterioro es el opto acople D807.
2.
Un síntoma de difícil diagnóstico: el receptor trabaja normalmente, pero en escenas de alto brillo, la imagen parpadea y se reduce drásticamente. +B fluctúa entre aproximadamente 70 y 130 voltios, al ritmo del parpadeo. La causa es R808 de 0.47 Ω/2W aumentada al doble o más de su valor. Recuerde que esta es la resistencia sensora para el circuito OCP.
3.
Cuando se activa el suiche master, el televisor está apagado esperando la orden de power desde micro. Luego de recibirla hay alta tensión y desempeño normal. Hasta aquí todo va bien, pero cuando se emite la orden de apagado desde micro, la alta tensión sigue presente, aunque la pantalla oscurece, es decir el TV no apaga. La causa es el último filtro de +B, de 33μF/160 voltios, C812 que está seco.
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FUENTE SONY KV20EXR-10 IC651 STR-S6301 CONVERSOR (+B 135V) 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9.
Colector del suiche. Emisor del suiche. Base del suiche. Drive control. Drive control. Detector de corriente de base. Tierra. Entrada de control. –VCC para el circuito de control.
positiva del suiche en el próximo inicio de ciclo . El mismo voltaje negativo de T651 va a pin 5 del STR y sale rectificado por el 9 para ser filtrado por C660. Esta tensión alimenta a Q611 e IC652. De paso se mantiene cargado a C655 en base de Q612, lo cual se relaciona con el arranque suave. El control para mantener +B en 135V se hace en IC653 (SE135), cuya salida se aplica al led del opto acople IC652. El fototransistor de este, pines 3-4, conforma un circuito Dárlington con el Q611, para amplificar la corriente de control, que finalmente entra por pata 8 del STR-S6301, manteniendo apagado a Q1 a través de Q2 mientras sea necesario. Cuando se descarga la energía almacenada, el nuevo ciclo comienza: El voltaje positivo en pin 2 de T651, va por pin 5 del STR a la base del transistor interno Q4. En el mismo momento el pulso se dirige vía C658, R663 y R664 a la base del suiche Q1 en pin 3 del STR. Al conducir Q4, suma dicho pulso con la tensión DC almacenada en C653, para hacer la realimentación positiva.
Composición interna del STR-S6301.
PROTECCIÓN DE SOBRE CORRIENTE Y CIRCUITOS ESNÚBER
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SOFT START Con el fin de llevar a cabo un arranque suave, se lleva la carga de C655 en los primeros ciclos, a través de C654 a la base de Q612. Este transistor
conducirá por un corto lapso y su efecto será hacer que el Q1 interno conduzca con menos intensidad en el arranque. Después, Q612 permanecerá cortado por la saturación de C654.
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FUENTES SHARP CON SCR Esta fuente conmutada de SHARP se caracteriza porque el suiche de potencia está conformado por el transistor de salida horizontal y un SCR. El transformador chóper es el mismo fly back. Lo anterior implica además, que la fuente está sincronizada por el oscilador horizontal. Tal diseño implica algunas modificaciones en cuanto a la consideración de su funcionamiento, ya que se distancia de la manera común encontrada generalmente en los prototipos estudiados. Sin embargo, es posible encontrar tanto las diferencias como las similitudes entre ambos, de modo que finalmente el sistema sea plenamente comprendido y por tanto fácilmente diagnosticado.
GENERALIDADES
La salida horizontal gobierna el suicheo del primario del transformador pines 4-9, sincronizada por la frecuencia horizontal. El SCR 701 está en serie con un secundario del fly back pines 1-11 y la fuente primaria de 160 voltios. El bobinado 1-11 es necesario para el corte del SCR durante el borrado horizontal. Un tercer devanado del transformador pines 5-2, suministra la realimentación positiva para el nuevo arranque y una muestra de +B. El control de regulación se lleva cabo por modulación de ancho de pulso, PWM.
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El circuito de arranque está compuesto por ZD701, D702 y R707, los que llevan parte del voltaje de 160 voltios a la puerta del SCR. La corriente primaria circula a través de pines 1-11 del fly, ánodo cátodo del SCR701 se activa y C706 de 100/160 a tierra. Dada la característica de un SCR, no es necesaria una respuesta de apoyo. A medida que el filtro levanta su voltaje, se polariza el arranque para la oscilación horizontal. Igual sucede con el colector del transistor drive horizontal (no dibujado) y la salida horizontal Q602. Todo esto conduce a la activación total del receptor. En pata 5 del fly mientras salida horizontal conduce, la tensión es positiva. D704 la rectifica y C711 la filtra. Esta fuente polariza los transistores 701 y 702. El colector de Q701 se encuentra conectado a tierra a través de R713 de 680Ω, y a la puerta del SCR a través de R712 y C708.
Simultáneamente en C709 se genera una onda diente de sierra dibujada en la figura 3 como oscilograma 30, a través de R718. Este diente de sierra hace la tensión de base de Q702 más positiva que su emisor, conduciendo el transistor. (Ver oscilograma 30 en formas de onda del circuito.)
Al conducir Q702, se activa Q701 y, como sabemos, hay carga en C711 que es llevada a través de C708 a la puerta del SCR para dispararlo, permitiendo de nuevo el flujo de corriente hacia el filtro de +B, C706. Este paso constituye la realimentación positiva en la puerta del SCR para la nueva conducción. (El pulso es breve, pero suficiente para que la puerta del SCR alcance un nivel superior al del cátodo. Oscilograma 31.)
Un tiempo después llega de nuevo el corte para salida horizontal, que a la vez apaga al SCR 701. (Pico negativo del oscilograma 27.)
Cuando llega el momento de corte para la salida horizontal, el pin 11 del fly back genera una tensión de pico negativo, cuyo valor se contrapone al de la fuente primaria y es lo suficientemente alto como para cortar la conducción del SCR. (230Vpp aprox.)
CÓMO SE CONTROLA +B
Q703 es el control de salida y tiene en su emisor al ZD702, que es la referencia del circuito. La muestra llega a la base del transistor a través del divisor resistivo compuesto por R708, R709, R710 y R711. El voltaje de error hace conducir en su momento a Q703, cuyo colector se encuentra ubicado en la rama que polariza la base de Q702. ATENCIÓN: He aquí un circuito PWM compuesto
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FORMAS DE ONDA DEL CIRCUITO
29 1.7Vpp.
30 7.3Vpp.
28 14Vpp.
27 250Vpp.
31 0.6VAC sobre 120VDC.
Figura 3. Formas de onda de la fuente Sharp.
Su tensión base emisor debe ser inferior a 0.5 voltios medidos en el circuito, diferente a lo que dice en el plano, ya que el semiciclo de conducción reflejado en el oscilograma 29, es menor que la mitad del período completo. Por consiguiente trabaja también en clase C. 3. Q703 emisor común, trabaja en clase A. Su tensión base-emisor es levemente fluctuante, de acuerdo con las variaciones de la salida. El circuito comprendido por los transistores puede ser encontrado dentro de un integrado equivalente, cuyo número es el XO137CE, de 7 pines. Su equivalencia puede ser comprendida asignando a cada uno de sus terminales el circuito de transistores correspondiente. 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.
Base de Q703. No conecta. Colector de Q703. GND. Base de Q702. Emisor de Q701. Colector de Q701.
La salida de +B puede ser ajustada variando la tensión de muestra a través de la resistencia variable 709 de 1KΩ. Los componentes C707 de .0047/500V y R706 de
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cual es suspendida en el momento del disparo del circuito protector. El diodo zéner ZD702 de 6.2V, referencia del circuito, puede ponerse con fugas ocasionando un descenso en el nivel de la salida de +B. Cualquiera de los 3 transistores que se ponga en corto, impide el arranque de la fuente. La apertura de cualquiera de los componentes del circuito de arranque deja al SCR sin conducción y por tanto no hay salida de +B. Cualquiera de las etapas de barrido horizontal, ya sea oscilador, drive o salida, si dejan de funcionar ya sea por corto o apertura del circuito, provoca que en la fuente se escuche el TIC, TIC, TIC... Esto incluye al fly back y a la alimentación de arranque para el oscilador, ubicada en pin 2 del IC501 X0094CE.
FUENTE SHARP MODELO 26ME50 El principio de funcionamiento es igual al estudiado en la fuente anterior. Sin embargo aquí han sido incluidos elementos extra, sobre los cuales vamos a entrar en detalle: El SCR para conmutación D707, es el S6785G. o o El circuito integrado para el manejo de puerta IC701, es el XO758CE. Internamente este circuito es equivalente al XO137CE. La diferencia ra-
El semiciclo positivo de esta señal es acoplado al circuito de Q651 a través de C651, para ser rectificado y filtrado. La DC resultante mantiene cargado el C652, lo que hace conducir de manera permanente al transistor. Entonces el ánodo del opto acople IC651, se mantiene en 0 voltios. En caso de aumento en la corriente de consumo sobre la fuente, el semiciclo positivo de la onda reducirá, lo que se traduce en la descarga de C652 a través de R653, seguida del corte del transistor y ulterior activación del opto acople, cuyo ánodo se surte de la fuente generada en pin 9 del fly. El foto transistor se comunica directamente con el pin 24 de la jungla, protector de rayos X.
OPCIÓN DE REEMPLAZO PARA EL IC 701
Se ha comprobado que poniendo en lugar del XO758CE un XO137CE, la fuente trabaja aunque su salida está en 113 voltios. Entonces es posible aumentar la salida poniendo en serie a tierra con el pin 4 del integrado, un diodo de silicio, directamente polarizado. Cuál es la razón? ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
CURSO DE FUENTES CONMUTADAS PRODUCCIÓN: JOHN QUIROS GIRALDO
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FUENTE SONY KV27TS27/27TS31 +B 135V Esta fuente auto oscilante, tiene un diseño que pertenece a la familia de manejo por núcleo saturado. Sin embargo su topología difiere de las fuentes típicas de Sony, ya que el control deja de hacerse en el transformador CDT, para trasladarse al T604 PRT. De otro lado, el paso entre modo de espera y encendido completo, se hace mediante un relay electrónico que se basa en el opto acople IC607.
DESCRIPCIÓN DE COMPONENTES
T603 CDT. Constant drive transformer. Transformador de manejo constante o choper. El primario, pines 1-10 se conecta en el centro de los conversores Q601 y Q602. Los terminales 68 y 5-3 son secundarios acoplados entre base y emisor de los mismos. Q601 y Q602 son conversores, cada uno de los cuales maneja ½ ciclo de la oscilación. La salida se toma en la unión central de los transistores. T605 SBT. Transformador de stand by. Primario 1-2. Secundarios 2-3 y 4-5. T604 PRT. Power regulation transformer. Transformador de regulación para la fuente de poder. Suministro para las fuentes de 135V,
OPERACIÓN EN STAND BY Cuando el receptor es conectado a la red, aparece un voltaje aproximado de 160 voltios en C608, que es el filtro de aplanamiento. NOTA: en paralelo con el C608 hay una resistencia de drenaje, R604 de 82K. Esta no carga el circuito, pero cuando el receptor es retirado de la red, se ocupa de descargar el filtro de aplanamiento. El arranque a través de R606 hace fluir la corriente primaria a través de Q601 en dirección colector emisor, pines 1-10 de T603, C613, R647 y pines 1-2 de T605 a tierra caliente. C613 comienza a cargarse desde los 160V de C608. La respuesta de apoyo para saturar el suiche se origina en terminal 6 de T603 por inducción, y se transmite a la base de Q601 a través de C603 y R605. Para este momento el pin 5 del mismo transformador es negativo y Q602 está cortado. Cuando la corriente de carga del condensador que fija la constante de tiempo, bien sea C603 ó C613 se agota, el T603 invierte la polaridad en sus devanados. Esto ocasiona el corte del suiche Q601.
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OPERACIÓN EN ENCENDIDO Desde el terminal correspondiente en el micro, se envía un pulso alto a la base de Q604 y por ello el led interno de IC607 conecta su cátodo con tierra. Entonces fluye corriente por pines 4-3 del opto acople, la cual hace conducir a Q614. La finalidad es en última instancia polarizar directo a Q613, el cual se convierte en un puente a tierra para el pin 9/10 de T604. De esta forma entra el T604 a participar de la oscilación de la fuente a través de C612, que lo ubica en paralelo con el primario de T605. Las variaciones de los conversores tienen eco en el PRT, desde cuyos terminales 1 a 8 se generan todas las fuentes. La entrega de energía almacenada para el desempeño normal de la fuente, se hace en ambos semiciclos de conducción de los suiches. Por esta razón se encuentran rectificaciones en onda completa para las salidas del PRT.
CONTROL DE LA FUENTE El IC601 es el control para mantener una salida de +B estable. Para ello toma la muestra desde los 135
voltios a través de la R620 de 470 Ω, por su pin 1, y la compara con la referencia interna. El voltaje de error se expide por pata 4 a la base de Q603. El colector de este transistor está en serie con pin 14 del devanado de control de T604. La corriente fluye desde C634 y colector emisor de Q603 a tierra, de acuerdo con el voltaje de error en IC601. La acción de Q603 refuerza la eficiencia del T604. En este caso podría desconectarse el transistor y comprobaríamos que los voltajes de la fuente disminuyen.
PROTECCIÓN DE SOBRE CORRIENTE Si el consumo supera los límites, la caída de tensión a través de la R611 de 0.47 Ω/3W será suficiente para poner a conducir al Q610. Este transistor dispara el circuito LATCH formado por Q605 y Q606.
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FUENTE DAEWOO MOD DTQ 14 / 20V1FC Aunque la estructura de esta fuente responde fácilmente a los parámetros vistos en los estudios realizados hasta aquí, se convertía en un obstáculo para su comprensión el hecho de ignorar la composición interna del híbrido I801 DPM001TIA. Pero ahora que disponemos de su arquitectura interna, descubramos fácilmente los principios de funcionamiento. Dentro del híbrido hay dos opto acoples, lo que nos da a entender la separación entre tierras caliente al lado izquierdo, y fría al lado derecho del plano.
COMPONENTES EXTERNOS
T801, Choper. Q801 2SK2564, mosfet suiche de potencia. R803, R804, de 390K Ω, resistencias de arranque. R804 de 0.27Ω a 2W, resistencia para OCP. I801, híbrido para el control de fuente.
HÍBRIDO
Q1, drive y circuito sensor de voltaje de entra-
R805 externa, D5 y Q1 dentro del híbrido. Si la respuesta de apoyo supera el límite de conducción de Q1, el suiche es cortado. Llamemos a los dos conjuntos marcados con rojo, la constante de tiempo del circuito aunque si preferimos, también podríamos atribuirle a la segunda parte cualidades de circuito OVP o AUTOVOLT, ya que reacciona con voltajes de entrada de red mayores. La corriente primaria recorre los pines 4-2 del chóper, drenador surtidor de Q801 y R804 de 0.27 Ω a tierra caliente. El corte del suiche es controlado ya sea por la constante de tiempo, o por el circuito OCP R804, R2, Q2. Y la entrega de energía almacenada se hace en los pines 9, 12 y 13 del chóper. Para este momento la reacción en pata 6 del chóper es negativa, lo cual carga a C4 dentro del híbrido, a través de D3. Cuando el Q3 Tl431 haga conducir al PC1, este llevará la pata positiva de C4 en su colector, a base de Q1 manteniendo en corte al suiche. De ser necesario, el corte se mantendrá aunque el sentido del chóper cambie, ya que la tensión positiva de su pin 6 se pone en serie con la carga de C4.
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FUENTE ATX DTK PTP-2038 (200W) La fuente de PC, tipo ATX tiene varias salidas estándar, que son: +5V cables rojos. • -5V cable blanco. • +12V cables amarillos. • -12V cable azul. • +3.3V cable gris. • PG o Power Good, cable naranja. • Tierra. Cables negros. • Orden de encendido. Cable verde. • 5V de stand by, cable • Además debe dar una tensión de espera (Stand by) de 5V para el micro procesador, y una señal de OK que se llama “Power good” (PG). La corriente disponible en las salidas de +5 y +12V debe ser alta. Mayor de 20A el primero y mayor de 8A el segundo. Observamos 3 transformadores, cada uno con una función específica: o T6 es el choper para la fuente de espera, cuyo suiche es el transistor Q12. o T2 es el transformador de regulación constante. Este chóper forma un conjunto auto oscilante en conjunto con los conversores Q1 y Q2. Además posee un devanado de control, pines 7, 8 y 9. La regulación se hace desde el IC1 TL494, a través de los drive Q3 y Q4.
Respuesta de apoyo desde pin 2 del T6 a través de C3 de 4.7nF. Circuito de control: D28, C19, R57, ZD2. Corriente primaria: desde los filtros de aplanamiento C5, C6 (fuente de 320V) pines 1, 2 de T6, colector emisor de Q12 a tierra caliente.
Desde la salida de IC3 78L05 se alimenta al procesador del PC. Este mantiene el resto de la fuente apagado a través de Q10 de la siguiente manera:
En base de Q10 a través de R23, hay 0.7V con los cuales Q11 se suichea llevando un voltaje alto al pin 4 del IC1 TL494. Cuando esto sucede, TL494 inhibe las salidas de sus pines 8 y 11, bloqueando la oscilación.
IC TL494
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7. 8. 9. 10. 11. 12. 15. 16.
Tierra. Colector del transistor 1 interno, salida de PWM. Emisor del transistor 1 interno, llevado a tierra. Emisor del transistor 2 interno, llevado a tierra. Colector del transistor 2 interno, salida de PWM. VCC. Alimentación del integrado. Según las especificaciones puede ser desde 7 hasta 40V. Entrada inversora para el segundo comparador interno, que puede ser usado para OVP ú OCP. Entrada no inversora del circuito anterior.
OPERACIÓN EN MODO NORMAL Cuando el procesador del PC da la orden de arranque, Q10 y Q11 se abren. El terminal 4 del TL494 pasa a estado bajo y sus salidas en pines 8 y 11 activan los transistores de manejo Q3 y Q4. Estos transistores están en paralelo con el devanado de control, pines 7 y 9 de T2. La corriente se suple desde T6 en bobina 6, a través de D30, R46, D14 y los circuitos de colector emisor de Q3 ó Q4 en el momento que cada uno de ellos conduzca. Sus salidas están en contra fase. Al otro lado de T2, el devanado 8-9 es el primario a través del cual circula la corriente principal, de la siguiente manera: En el centro de los filtros de aplanamiento C5 y C6, se haya el condensador principal del circui-
La muestra para el control de salida se toma desde las fuentes de +12V a través de R25 y +5V por R26. La referencia para este circuito es la tensión del pin 2 del TL494. Y la corrección se hace internamente para modificar las salidas de PWM de los pines 8 y 11.
PROTECCIÓN DE SOBRE VOLTAJE El transistor Q7 recibe por base una muestra tomada de +12V tanto en stand by como en encendido. En el momento que dicha muestra haga conducir al transistor, este activará a Q5 y el terminal 4 del TL494 pasará al estado alto, inhibiendo las salidas. También en la base de Q6 se toman muestras de todas las salidas, a excepción de +12V. En caso de conducir Q6 la fuente también será inhibida.
REGULACIÓN DE 3.3V El ZIC1 es el TL431 que con sus elementos de polarización y muestreo, controla la estabilidad de la salida de 3.3V a través de Q13.
POWER GOOD De otro lado, el IC2 LM393, ECG943M, es un com-