miércoles, 22 de abril de 2015

Fuentes Swichadas o Conmutadas

Fuentes Swichadas o Conmutadas


En esta ocasión se hará una descripción del funcionamiento de dos fuentes swichadas o conmutadas las cuales sirven como base para entender su funcionamiento y poder así afrontar una reparación de las mismas , esta descripción está basada en lo aprendido y en la experiencia, puede tener diferencias en conceptos de otros,  en mi opinión).
Primero que todo para describir que es una fuente swichada podemos resumir que esta fuentes son más livianas que una fuente a transformador ,  desperdicia menos energía en forma de calor y son  muy comunes hoy en día y se encuentra en toda clase de aparatos desde cargadores para celular hasta en equipos médicos . La idea principal que utiliza una fuente swichada es la de tomar el voltaje en este caso el de la red eléctrica ,  se convierte a un voltaje CC por medio de un puente rectificador común y esta CC es filtrada para obtener un VDC , la idea es tomar el VDC y convertirlo en alterno de nuevo pero con la particularidad que se pueda controlar su duración en el periodo y su frecuencia por lo general se utilizan frecuencias altas , por encima del espectro audible como los 38Khz o lo 50khz , la ventaja de usar estas frecuencias altas en conmutación es que los transformadores requeridos pueden ser de menor tamaño , así mismo los semiconductores de potencia utilizados deben de trabajar a estas frecuencias , vamos a dar un ejemplo muy sencillo para empezar a darnos cuenta que pasa cuando se varia el cycle duty o el ancho de pulso de la señal que se aplica al transformador:




Todo transformador, tiene una frecuencia para la que es diseñado , es decir en esta frecuencia de trabajo entrega la mayor cantidad de energía al secundario (esto se debe a la reactancia inductiva  de la bobina utilizada ) , entonces si podemos hacer que la cantidad de señal entregada al transformador sea controlada  se puede  hacer que también la cantidad de energía obtenida en el secundario
disminuya o aumente, entonces es lógico que la idea sea controlar cuanta cantidad de esta señal se deja pasar al transformador , es aquí donde el circuito de control entra en juego , este es el encargado de controlar cuanta de esta señal pasa al transformador y lo hace controlando el ciclo útil de la señal o modulando su ancho de pulso (Lo que dura la señal en estado alto conservando el mismo periodo).



Cambios de el ciclo útil


Al poder controlar este ciclo esta señal se entrega al dispositivo de potencia , el cual puede ser un transistor o un fet o mosfet el cual se encarga de dejar pasar o no el voltaje dc de la entrada  través  de la bobina ,  esta conmutación nos entrega una señal pulsante que según su periodo nos entregara en el secundario un aumento o disminución de la energía en el secundario , si se rectifica y filtra se obtiene un voltaje de salida ,  ahora lo que se requiere de una fuente de estas es que el voltaje sea regulado si por ejemplo necesitamos 5 v y en el principio tenemos solo 1v se necesita que aumente es allí donde se requiere tomar una muestra de la salida e indicarle al circuito de control que debe aumentar el ancho de pulso para aumentar el voltaje en el secundario, esta muestra se puede tomar directamente de la salida y entregarla al circuito de control por medio de un circuito que nos acople la diferencia de masas hay que recordar que por ser un transformador tenemos un aislamiento entre el primario y el secundario , entonces por medio de un opto-acoplador se puede enviar la referencia de corrección de la fuente entre primario o secundario, otras fuentes no utilizan opto-acopladores sino lo hacen por medio de un bobinado adicional en el transformador el cual envía una referencia de la energía que hay en el transformador , y así puede realizar el control requerido.

Como ejemplo esta la siguiente fuente de un tv chino la cual es discreta es decir esta basada en transistores, la descripción se tratara de hacer lo mas sencilla posible:


La entrada de corriente alterna que pasa por los filtros de red y el fusible , es rectificada por medio del puente rectificador y filtrada por el condensador de 150uf a 400v en este condensador se tiene aproximada mente 156 vdc (con una entrada de red de 117 v ac) del positivo del filtro va a el pin 3 del transformador T501 y al la serie de resistencias de 100k que vienen a dar la energía de start o de inicio de oscilación , por medio de estas resistencias se polarizan inicialmente los transistores tanto el de potencia y los componentes de la oscilación (Q511 y Q512), los cuales en el primer instante cuando se energiza dan inicio a la oscilación esta esta determinada en este caso por el valor de los condensadores C516, C517, C515 y la impedancia inductiva del transformador , cuando se genera el primer impulso de energía en el transformador , en los secundarios de este la energía se puede obtener y se manifiesta en forma de voltaje a la salida , es allí donde por medio de D518 y D517  el voltaje se rectifica y sirve para darle mayor corriente al circuito de arranque y así poder sostener la potencia suficiente para el siguiente pulso de oscilación, Iniciada ya la oscilación del circuito y como a la vez trabaja también el circuito de realimentación y detector de error, en este caso se toma la salida de +B o de 109 v dc pasa por medio de una resistencia R554 de 150k que polariza al diodo zener D551 de 6.2v en el nodo del cátodo de este zener siempre va a haber un voltaje constante de 6,2v y la corriente va a depender de la saluda de +B a mayor consumo e el +B tratara de disminuir la salida haciendo que la corriente en el zener disminuya por lo tanto la juntura base emisor de este transistor también va a cambiar y asi mismo la corriente de colector , haciendo qu ela corriente que pasa por el opto-acoplador también cambie , este cambio se va a ver reflejado al otro extremo del opto-acoplador donde el colector de este foto-transistor va a aumentar o disminuir la corriente en el y así hace que cambie la oscilación en su ancho de pulso ya que esta corriente que cambia , afecta la polarización de Q511 y Q512 este cambio en la oscilación se ve reflejado en la salida del transformador haciendo que aumente la corriente y por lo tanto este lazo de realimentación y corrección hace que se sostenga la fuente estable en su amplitud en este caso es ajustable entre 105 y 125 v aproximadamente, para este tv se ajusta a 110v el ajuste se hace por medio del reostato RP551 de 2K el hace que cambie la polarización del transistor del detector de error.




Fuente conmutada con IC 


Para la descripción utilizare una basada en el ic KA5Q0765R  Utilizada tanto en tvs chinos como también Samsung el diagrama corresponde a un Samsung

La descripción de esta fuente es mas sencilla por estar conformada por un IC en el cual se encuentran tanto los circuitos de oscilación como los de potencia.

El voltaje de red luego de estar rectificado y filtrado entra al pin uno del transformador shopper a su ves este voltaje pasa por r811 y 812 las cuales se encargan de cargar a c802 de 33 uf el tope de carga lo limita el diodo zener de 27v D803 cuando en el condensador se encuentra el voltaje suficiente de carga este alimenta los circuitos internos del regulador por medio del pin No 3 Vcc del ic internamente genera el pulso de oscilación y hace que el fet interno del regulador se conmute (cierre) haciendo que el voltaje que entra por el shoper se aterrice por medio de los pines (1 del regulador Drenaje y 2 Source) este pulso hace que se genere un voltaje a la salida de los secundarios , incluido el pin 5 del transformador y por medio de D803 y C804 generan un voltaje el cual se suma paralelamente al voltaje de C802 haciendo que la carga de este se sostenga y aumente su capacidad de corriente, permitiendo así que el ic se alimente y pueda trabajar constantemente, la detección de error en este caso lo hace por medio de IC803 TL431 el cual se encarga de censar el voltaje de la salida de +B que le llega por medio de R817 de 120k el control lo hace cambiando la corriente que pasa por el diodo interno del opto-acoplador, el cual por el otro extremo en su foto-transistor cambia proporcionalmente la corriente del pin 4 der regulador el cual corrige el ancho de pulso de la oscilación y hace que la fuente corrija  su voltaje de salida.
el pin 5 del regulador es para establecer la sincronía de la oscilación la recibe por medio del d810 en este caso recibe un voltaje de corriente continua y los picos son limitados por el zener d805.
El transistor Q802 que se encuentra conectado al ic detector de error por medio del diodo d808 es para hacer que la fuente entre en modo de standby o espera en el cual la fuente  queda generando unos pequeños pulsos suficientes para que en los secundarios se genere el voltaje de standby y el consumo sea mínimo al darle encendido al sistema lo hace despolarizando al transistor q802 .y regula normalmente.

Lo que se encuentra normalmente en una falla:
En cuanto a la discreta por lo general se encuentra el transistor de conmutación  C4584 y el c3807en corto y adicionalmente si es por saltos de alta tensión de dañan los transistores pequeños y el circuito detector de error junto al optoacoplador
En cuanto a la de IC el daño mas común es el IC en corto o en este caso de esta fuente de samsung el diodo de 27v en corto, ya mas eventual se daña el detector de error o se altera la resistencia de 120 k que va al detector de error.

Espero les sea útil esta información 


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