Objetivos
El objetivo de este trabajo es comprender el funcionamiento básico de una fuente conmutada comercial tipo ATX usadas en PC"s de escritorio.
Tal trabajo abarca:
• reconocimiento de partes o bloques internos de la fuente, • relevamiento detallado del circuito y de componentes, funcionamiento.
• mediciones sobre el circuito original, • simulación del bloque conmutador en PSPICE, • cálculo y diseño del transformador de potenia, comparación con el diseño original, • rearmado de la fuente en un nuevo diseño del PCB con capacidades didácticas, El reconocimiento interno de partes es necesario como primer paso para encarar la siguiente etapa correspondiente al relevamiento detallado.
El relevamiento detallado del circuito se hizo con ayuda de otra fuente similar, ya que algunas partes fueron destruidas para poder efectuar esta tarea en detalle, tal es el caso de los transformadores donde se hizo lo posible para no romper la ferrita, lamentablemente esto no pudo evitarse, como ventaja se obtuvo información detallada de los transformadores, número de espiras, tipo de bobinados, etc.
Las mediciones se efectuaron sobre el circuito original de la fuente, para llevar a cabo este proceso, se soldaron cables por debajo del PCB de la fuente hasta una plaqueta universal, en esta plaqueta se encuentran soldados pines de prueba que permiten realizar más cómodamente las mediciones.
La simulación de partes principales tiene por objetivo fijar conocimientos, permite un estudio de modelos ideales a los cuales se les puede ir incorporando mejoras para llevarlos a modelos cercanos a los reales, tal es el caso de los transformadores e inductores, donde pueden incorporarse en el modelo SPICE las pérdidas por histéresis y por corrientes parásitas de Foucault, incluyendo en el acoplamiento el modelo del núcleo.
El cálculo de los transformadores se basa en la teoría de diseño de fuentes conmutadas encontrada en los libros, de esta manera se puede comparar teoría y diseño original.
El rearmado de la fuente consiste en un nuevo diseño de PCB que permite agregar al circuito capacidades didácticas, se agregan pines de medición, se agranda la dimensión de la placa para tener mayor comodidad en las mediciones, el PCB se diseña en 2 capas permitiendo de esta forma utilizar planos de masa que actúan como escudo electromagnético.
Una vez concluido el trabajo se alcanza un conocimiento básico del funcionamiento de una fuente ATX.
CAPITULO 1.
La fuente ATX
1.1 INTRODUCCIÓN Básicamente la fuente ATX incorpora una fuente secundaria independiente de la fuente principal, todo incluido en la misma placa de la fuente. Esta fuente secundaria se la conoce también como fuente de "Stand by", es la responsable de entregar una tensión de +5 Volts siempre que la fuente esté conectada a la red eléctrica, aún estando la PC apagada.
Esta tensión se denomina +5VSB, por lo general es un cable de color violeta en el conector principal, cabe aclarar que es independiente de la tensión principal +5V, representada por cables de color rojo en el mismo conector.
¿Qué función cumple esta tensión +5VSB? Su función es alimentar circuitos auxiliares de la placa madre tipo ATX, éstos son los que permiten encender y apagar el PC desde un simple pulsador conectado a la placa madre y no desde un interruptor que directamente desconecta el PC como en el caso de las PC AT, otra función es mantener la memoria RAM con alimentación mientras nuestro sistema "Hiberna". Podemos decir entonces que la tecnología ATX posibilita al sistema operativo manejar la fuente, recordemos que en las PC tecnología AT, para apagar el sistema debíamos esperar que aparezca en la pantalla de nuestro ordenador la leyenda "Es seguro apagar el equipo", esto desaparece con la tecnología ATX.
1.2 CONSTITUCIÓN INTERNA – FUENTE ATX 1.2.1 DIAGRAMA EN BLOQUES
En la figura 1 se observa un diagrama en bloques que muestra cómo está constituída internamente una fuente conmutada tipo ATX.
Figura 1.1 – Diagrama en bloques de la fuente ATX estudiada
1.2.2 – FOTOGRAFÍA DEL HARDWARE
1. IC Cuádruple Amplificador operacional HA17339 2. Controlador PWM KA7500B 3. Inductor acoplado de salida 4. Rectificadores rápidos de salida 5. Trafo de potencia 6. Trafo para disparo de los transistores de potencia 7. Rectificador de entrada 8. Capacitares de filtro de entrada 9. Optoacoplador 10. Trafo de la fuente de Stand By 11. Transistores de potencia 12. Capacitor de bloqueo
1.2.3 – TIEMPO DE ESTABILIZACIÓN Es el tiempo que tarda en estabilizarse las tensiones de la fuente, la señal PWR_OK ó PG (puede aparecer con estas 2 nomenclaturas según el fabricante) correspondientes a "Power OK" o "Power good" respectivamente, se encuentra a 0 Voltios, cuando las tensiones de salida de la fuente están estabilizadas y listas para suministrar potencia, la señal PWR_OK cambia a 5 Voltios avisando al circuito que alimenta (Placa Madre) que ya puede tomar potencia de la fuente.
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