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Fuente Conmutada

Enviado por scorpiko



Indice

1. Ocho (8) pasos en la Reparacion de la Fuente-PC
2. Amplificador de error
3. Convertidor
4. Etapa de potencia
5. Modulador de pulsos
6. Oscilador
7. Protección de sobrecorriente
8. Rectificación y filtrado
9. Sensor
10. Transistor de potencia

1. Ocho (8) pasos en la Reparacion de la Fuente-PC

IMPORTANTE: Se deja constancia de que las fuentes de alimentación trabajan con tensiones peligrosas que pueden producir descargas eléctricas fatales si no se toman los recaudos necesarios.
La reparación debe ser encarada por personal capacitado.
Para reparar la fuente es necesario trabajar con un transformador aislador de la línea de alimentación para protección y de ser posible tener instalado un protector de tipo diferencial.
Elementos necesarios:
1.- Multimetro  o "tester"
2.- Transformador 220V-220V o 110V-110V
3.- Lampara serie 100w.
4.- Soldador o cautin aproximadamente de 30w.
5.- Estaño y demás elementos para desoldar y soldar.
1.- Si el fusible está quemado, antes de reeplazarlo por otro comenzar midiendo los diodos o el puente rectificador. Los diodos conducen corriente en 1 solo sentido. Si al invertir las puntas del ohmetro conducen en los dos sentidos es que están en corto y hay que reemplazarlos.
Nunca se debe soldar un alambre en lugar del fusible, esto puede producir que la fuente se deteriore aun más.
2.- Continuamos desoldando y midiendo los transistores de conmutación de entrada de línea.
La mayoría de ellos son NPN, al medirlos recordar las junturas de base-colector o base-emisor deben conducir en 1 solo sentido, si marcan muy baja resistencia deben ser reemplazados.
En la mayoría de fuentes incluidas las ATX funcionan bien los del tipo BUT11 .
3.- Corroborar que los "filtros" o condensadores electroliticos no estén defectuosos.
Visualmente se puede ver si derramaron aceite , si estallaron, o(con el ohmetro) si están en cortocircuito.
4.- Existen 4 resistencias asociadas a los transistores de potencia que suelen deteriorarse, especialmente si estos se ponen en corto. Los valores varían entre las distintas marcas pero se identifican pues 2 de ella se conectan a las bases de dichos transistores y rondan en los 330k Ohms mientras que las otras dos son de aproximadamente 2,2 Ohms y se conectan a los emisores de los transistores.
5.- El "arranque" de la fuente se obtiene por un condensador del tipo poliester en serie con el transformador de entrada y una resistencia de aproximadamente 10 Ohms. Si se abre alguno de estos componentes la fuente no "arranca".
6.- ATENCION: Al momento de probar la fuente, ya que estas funcionan directamente con tensión de línea,es recomendable conectarla con un transformador aislador de línea del tipo 220v-220v o 110v-110v. Esto evitará riesgos innecesarios y peligro de electrocución. También se puede conectar una lampara en serie de 100w por si existe algún cortocircuito.
7.- Las fuentes ATX necesitan un pulso de arranque para iniciar. Se puede conectar la alimentación a una carga (resistencia de
carga;para simular la presencia de la Mother Board). Pero esto solo se hará después de haber comprobado que la fuente no esta en corto, con el procedimiento del punto 6.
8.- Si después de aplicar estos procedimientos sigue sin funcionar ya seria necesario comprobar el oscilador y para ello se debe contar por lo menos con un osciloscopio de 20 Mhz. También la inversión de tiempo y el costo de la fuente nos harán decidir si seguir adelante.
Los integrados moduladores de pulsos de las mayoría de fuentes están en los manuales de circuito tipo el ECG de Philips o similares.
Se comienza por verificar la alimentación de dicho integrado y las tensiones en las distintas patas.
También se pueden verificar "en frío"(es decir sin estar conectada la fuente) que no halla diodos en corto.
En estas fuentes suelen utilizarse diodos del tipo 1N4148 de baja señal que suelen estropearse con facilidad (se miden con el ohmetro) y diodos zener que suelen ponerse en corto si se cambio accidentalmente la tensión de alimentación de la fuente.
En la mayoría de fuentes hay rectificadores integrados que físicamente se parecen a los transistores pero internamente son solo 2 diodos. Se pueden retirar y medirlos fuera del circuito pues el transformador con el cual trabajan hará parecer, al medirlos, que están en corto.

2. Amplificador de error

Se encarga de comparar al voltaje del sensor con el voltaje de referencia que está dado por un diodo Zener de 4.9V, utilizando un amplificador operacional 741. Con el fin de mantener la salida de la fuente en 5V. Cuando el voltaje es mayor, la salida es positiva y va al modulador de pulsos. Los cálculos para los elementos externos son:
•Iz = 0.5mA
•Rz = 33koh
•Amplificador restador
•Vo = 10 (Vi - 4.9) 

3. Convertidor

El convertidor es la sección donde se lleva a cabo la conversión de la energía de variable a constante. Está directamente conectado a la carga.
El que se ve en la figura es un convertidor "flyback" tipo reductor directo. Los diodos usados son de alta frecuencia y el inductor y el capacitor se van turnando el almacenamiento de energía, a la frecuencia del modulador de pulsos.
De la salida del convertidor se toma una muestra para el circuito de control y la comparación con la referencia.
El cálculo del inductor y del capacitor se hace con las siguientes ecuaciones:
•L = (Vi-Vo)ton/diL
•C = Ic toff/Vmax 

4. Etapa de potencia

Este arreglo constituye la etapa de potencia para el transistor de conmutación. Es necesario puesto que la corriente que pasa por el circuito de entrada a esta etapa no es suficiente para alimentar al transistor Darlington que efectúa la conmutación.
Los capacitores de 470pF son para sobreexitar la base al principio de la conmutación.
•Dos amplificadores inversores transistorizados. Cumplen la función de lógica no inversora.
•Amplifican la corriente necesaria para el transistor de conmutación
•Bajo ruido
•Alta corriente  

5. Modulador de pulsos

El modulador de pulsos está compuesto por dos cuartas partes de un 339 y por un 741.
El primer 1/4 339 compara el nivel dc entre el oscilador y el sensor. Da una salida alta si el error es menor. El segundo amplificador 339 deja pasar la señal solo si la pendiente es positiva. Para eso se usa el derivador inversor implementado con un 741. Para lograr una onda creciente y decreciente, con el fin de compararla con la del otro operacional. De esta manera se logra una frecuencia variable dependiendo del nivel del voltaje en la salida.
•dVi/dt = 20E+4 = Vo/RC
•Vo = 5V
•RC = 25E-6
•C = 0.01mcF
•R = 2.5koh  

6. Oscilador

El oscilador es el encargado de producir la frecuencia de oscilación, la cual será la referencia para la oscilación de la fuente, en caso de que sea necesario un ajuste en el nivel del voltaje. Esta oscilación se produce mediante un VCO (566). La frecuencia y los elementos externos se calculan de la siguiente manera:
•f = 2(Vcc-Vc)/RCVcc
•3Vcc/4 < Vc < Vcc
•2koh < R < 20koh
•C’ = 0.001mcF
•f = 50kHz
•R1 = 1.2koh, R2 = 4.7koh
•Vc = 0.8Vcc
•C = 0.001mcF
•R = 4.52koh

El capacitor C', que se coloca entre las patillas 6 y 5, elimina posibles oscilaciones en la fuente de control de corriente.
La frecuencia de salida es de aproximadamente 50kHz, dependiendo del voltaje de entrada y va directamente al modulador de pulsos. 

7. Protección de sobrecorriente

•Le da un camino rápido a la corriente proveniente del inductor en el momento del corte. Tal y como sabeos, los devanados de un transformador cumplen la misma función y contienen los mismos fenómenos que una inductancia. Las inductancias tienen la característica de que cuando sufren un cambio repentino en el sentido del voltaje, se dan picos grandes de corriente. Estos cambios ocurren con más razón en una fuente conmutada en donde el principio fundamental es precisamente ese. Es con el fin de proteger al transistor de potencia de esos picos de corriente que se coloca un diodo Zener en paralelo con una resistencia y con dicho transistor. De esta manera se provee un camino directo a la tierra del circuito, por donde pasará toda la corriente proveniente del transformador de conmutación.  

8. Rectificación y filtrado

•Transformador de entrada
•Puente de diodos
•Capacitores de rizado
•Transformador de conmutación
Gracias al puente de diodos el rizado es menor y el valor del capacitor disminuye.
El divisor de voltaje sirve para obtener la fuente de voltaje de 20V, para alimentar a todos los integrados del circuito de control, este voltaje de 20V se mantiene a un nivel por medio de la referencia del Zener 1N860.
El capacitor de rizado reduce el rizado y previene el paso de residuos de conmutación a través de los diodos y hacia la fuente ac.
La componente de pérdidas es el principal problema, debe estar bajo cierto nivel para evitar el sobrecalentamiento.
El devanado auxiliar sirve para darle potencia a la carga con el transistor en saturación. Cuando este entra en corte el diodo se polariza en directo y mantiene la corriente hacia la carga. Sin este tercer devanado se perdería la eficiencia a altas frecuencias. Su función es retornar la energía almacenada en el trafo a la línea y resetea el núcleo del trafo en cada ciclo. Es popular en aplicaciones menores a 200W y es prácticamente inmune a la saturación. 

9. Sensor

•Un buffer para aislar cargas de control y potencia y disminuir la impedancia de entrada.
•Un amplificador no inversor con ganancia variable por si el voltaje de salida requerido es diferente a 5V
En caso de que el voltaje de salida requerido sea diferente a 5V no solo se debe variar la ganancia de el amplificador (por medio de las resistencias), sino que también se debe cambiar la referencia de voltaje en el amplificador de error 

10. Transistor de potencia

El transistor de potencia usado es un arreglo Darlington que viene en un circuito integrado de la Texas Instrument®, el TIP120.
TIP120:
•Amplificador no inversor •Configuración Darlington •Alta ganancia de corriente •Corto tiempo de saturación
Ventajas del Darlington
•conmutación más rápida •se maneja directamente •menor corriente y menor potencia de manejo

 

 

 

Autor:


Grupo ARCANG3L
Carlos Goncalves


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