Fuentes Conmutadas 3e116o

FUENTES CONMUTADAS

FORMATEC

INSTRUCTOR:

JOHN QUIROS G

ALUMNO _________________________ FECHA

_______________________

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 Fuente CHALLENGER /SANKEY / SAMSUNG Fuente LG chasís MC83A Fuente AIWA AN2010 Fuente JVC CN2181 Fuente SONY WEGA KV20FV12 Fuente PANASONIC CT-G2159E CT-G2939E Comparación entre integrados Fuente LG chasís MC-7CG Fuente SAMSUNG con STR-S6707 Fuente SAMSUNG con STR-S5707 Comparación entre integrados Fuente DAEWOO DTQ14J2FC Fuente PANASONIC con STR58041 Fuente AIWA TVCN141 / 201NH Fuente SHIMASU 14DTR1 Fuente PANASONIC modelos CT-T14/20R CT-D14/20R Fuente SONY KV20EXR-10 Fuentes SHARP con SCR Fuente SHARP modelo 26ME50 Fuente SONY KV27TS27/27TS31 Fuente DAEWOO modelo DTQ14 / 20V1FC Fuente ATX DTK PTP-2038 (200W)

1 8 12 15 15 17 18 19 20 20 20 21 21 22 23 23 23 25 27 31 32 32 33 34 36 37 37 38 40 43 47 50 52 55 58 61 62 66 70 72 73 76 79 82 86 89 91 94 96 99 103

CURSO DE FUENTES CONMUTADAS PRODUCCIÓN: JOHN QUIROS GIRALDO

EL CONDENSADOR Un condensador es un dispositivo compuesto por dos terminales conductores separados por un material no 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 se muestra en la figura 2:

Figura 2

A medida que las cargas se van instalando en la placa superior, un número equivalente de las mismas desaloja la placa inferior, según lo indica la flecha. Cuando el espacio disponible termina de llenarse, el flujo de cargas desaparece, y la tensión de la fuente es la misma que entre las placas del condensador:

Figura 3

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 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. También es necesario indicar que cualquier variación de voltaje que se intente aplicar sobre el condensador, ocasionará fuertes incrementos de 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 terminales, será entonces la corriente que fluye a través de él la que cambie abruptamente. Por cada carga positiva que se aloje en la placa superior del condensador, habrá un incremento proporcional de voltaje entre las placas del dieléctrico. El voltaje medido entre las dos placas del condensador es proporcional a las cargas que tiene almacenadas. El poder de almacenamiento de cargas de un condensador es lo que se denomina CAPACITANCIA, y se mide en Faradios. En electrónica esta unidad es demasiado grande, por lo cual la medida en microfaradios es la más usada. Un microfaradio es la millonésima parte de un faradio.

El hecho de que las cargas de la placa superior del condensador queden enfrentadas a sendas cargas localizadas en la parte inferior del mismo, ocasiona la aparición de unas líneas de fuerza. Estas líneas

EL CONDENSADOR

1


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. La tensión en bornes de la resistencia es de ______ voltios. La tensión en bornes del condensador es de ______ voltios. Figura 7

Registre ahora los valores de tensiones y corriente para el circuito, según la figura 7. _____________________________________________ _____________________________________________ ______________________________ Luego de un tiempo más largo que el transcurrido para ver la figura 6, el condensador se acerca a la carga completa, según lo que acabamos de medir en la figura 7. Figura 5

Seguidamente hemos cerrado el suiche. Registremos las medidas: Tensión en la resistencia ____________ EL CONDENSADOR

2


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.

Figura 9

EL 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 voltaje 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.

Figura 13

Figura 11

En primer lugar hemos de convenir en que ahora el condensador es la fuente de voltaje para la resistencia. Registremos las medidas en figura 11: Tensión en el condensador _______________ Tensión en la resistencia _________________ Corriente en el circuito __________________

EL CONDENSADOR

Ahora que el condensador se ha descargado totalmente, tanto la tensión como la corriente han llegado a cero. Esto se ha registrado un cierto tiempo después de iniciada la descarga. En el oscilograma de la figura 14 se expresa con claridad el seguimiento de las variaciones a través del tiempo en la descarga del condensador.

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Figura 14

RESPUESTA DEL CONDENSADOR FRENTE A UNA ONDA CUADRADA Una señal de onda cuadrada presenta cambios bruscos de tensión desde cero hasta un valor máximo positivo de voltaje, y viceversa.

Figura 15. Respuesta del condensador ante una onda cuadrada.

EL CONDENSADOR

El sector curvado de la onda de respuesta del condensador en la figura 16, muestra la oposición que este presenta a los cambios repentinos de voltaje aplicados a sus terminales. Mientras la señal del generador crece en un intervalo casi instantáneo, la señal de respuesta del condensador es mucho más lenta y sólo alcanza el nivel de 2 voltios un tiempo después. Este intervalo de tiempo es conocido como tiempo de carga del condensador. El tiempo de carga del condensador para este experimento es de aproximadamente 0.24mS. Tao, la constante de carga del condensador, es igual al valor de la resistencia multiplicado por el valor del condensador. T = RC

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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.

Figura 16

ticas, es decir que equivale a la corriente del condensador. La caída de tensión sobre la resistencia presenta un valor pico “Vp” de 2 voltios en el preciso instante que el condensador comienza a ser cargado. Este es el punto 1.

Figura17. Carga/descarga del condensador.

Seguidamente, y basados en la figura 17, vamos a analizar la corriente de carga y descarga del condensador. Para ello disponemos del oscilograma de la figura 18, donde se registra la señal de entrada, una onda cuadrada, y la tensión tomada en bornes de la resistencia. Esta tensión tiene las mismas caracterís-

EL CONDENSADOR

Si hablamos de la corriente en este punto, la cual llamaremos Intensidad pico “Ip”, es igual a Vp (2V en el punto 1) dividido por el valor de la resistencia R de 47KΩ. Ip = Vp/R Ip= 2V/ 47KΩ Ip= 42.5 μA

6


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.

Correspondientemente, afirmaremos: 2.

Un condensador cargado a la tensión de la fuente que lo alimenta, se comporta como un circuito abierto para la corriente.

Continuando el análisis del oscilograma observamos que en el punto 2 el voltaje sobre la resistencia,

EL CONDENSADOR

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 inversa a la corriente inicial de carga. Conclusión: 3.

Si un condensador es cargado en un sentido, entregándole una corriente, al momento de la descarga devolverá una corriente igual pero de sentido contrario a la que lo cargó.

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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

Figura 2

La corriente a través de la bobina llega a su máximo nivel en un lapso comprendido entre los puntos 1 y 2 (0.2 milisegundos aproximadamente). Dicha magnitud es conocida como “tiempo de carga de la bobina”. Ahora bien, entre los puntos 3 y 4 del oscilograma, aparece el segmento de señal que representa la desLA BOBINA

carga de la bobina. Es fácil observar que esta descarga cumple con las mismas leyes de la carga. Cuando a través de una bobina hacemos circular una corriente, observamos que esta sufre un retraso en el tiempo ocasionado por su resistencia a dicho paso y que se refleja en la parte curvada del seg8


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 anterior experimento, así:

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.

Figura 4. Polaridad de la bobina en la descarga.

Comprobémoslo observando los puntos 3 – 2 del oscilograma de la figura 5. Cuál será el resultado en el voltímetro? --------------------------------------------------------------------El segundo experimento nos muestra con claridad en qué consiste una serie sustractiva o serie oposición. Ahora regresemos a la bobina mirando su voltaje de reacción, comprendido entre los puntos 1 y 3 de la

LA BOBINA

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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 tanto: Una bobina cargada a un nivel de corriente máximo se comporta como un cortocircuito. Ahora observemos en el oscilograma el punto señalado con 2, el cual nos deja ver que el voltaje sobre la bobina ha cambiado súbitamente de polaridad, precisamente cuando el generador de onda ha disminuido repentinamente a cero en el punto señalado con 3. Esto quiere decir que la bobina invierte la polaridad del voltaje que tiene entre sus terminales y entrega la corriente que almacenó al negativo del generador. 1.

Cuando a través de una bobina circula repentinamente una corriente, de inmediato reacciona generando un voltaje en el mismo sentido que la corriente aplicada, lo cual resulta un circuito abierto para el primer instante.

LA BOBINA

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: a) El número de espiras por centímetro de longitud de la bobina. Cuando dos bobinas tienen la misma longitud, tiene mayor inductancia la que tiene mayor número de espiras. b) La longitud de la bobina. Si dos bobinas tienen el mismo radio y número de espiras, y una de ellas las tiene más separadas, la bobina más larga tiene la inductancia más pequeña. c) El radio de la bobina. Cuanto mayor es el radio de una bobina, mayor es la inductancia. d) El material del núcleo. Cuanto mayor es la permeabilidad del núcleo, mayor es la inductancia en la bobina. INDUCTANCIA MUTUA El campo generado en una bobina puede inducir un voltaje en otra bobina a causa de un proceso llamado inductancia mutua.

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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.

• •

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.

A fin de tener inductancia mutua, las bobinas tienen que estar acopladas debidamente. El acoplamiento depende principalmente de dos factores:

LA BOBINA

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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.

Figura 2 CIRCUITOS OSCILADORES

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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.

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.

Figura 4

Figura 5

CIRCUITOS OSCILADORES

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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

.

2П√LC

La frecuencia de resonancia de un circuito LC depende de variables como la inductancia y la capacitancia del circuito tanque. La relación entre estas y la frecuencia, es inversamente proporcional. FORMAS DE ONDA DE LOS OSCILADORES En la figura 6 se muestran cuatro ejemplos de formas de oscilador. En la 6a, la onda senoidal es la que produce un oscilador LC sintonizado. En 6b, la salida de onda cuadrada es de un oscilador con tiempos iguales de encendido / apagado. Tal circuito es un generador de onda cuadrada.

CIRCUITOS OSCILADORES

(c)

(d)

Figura 6. Formas de onda de las salidas del oscilador: (a) Senoidal. (b) Cuadrada. (c) Rectangular. (d) Diente de sierra.

REALIMENTACIÓN POSITIVA Con el fin de compensar las pérdidas naturales por la resistencia interna, es necesario llevar parte de la señal del circuito de salida del oscilador a su entrada, con la misma fase, de modo que la amplitud de la onda que excita, sea un poco mayor. Este proceso se denomina de realimentación positiva.

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CONCEPTOS Y CIRCUITOS DE APOYO OPTOACOPLADORES recibida por base hace variar la resistencia entre colector y emisor.

El optoacoplador es un dispositivo compuesto esencialmente por dos elementos: o Un diodo emisor de luz y Un fototransistor. (En otros casos puede o ser un fotodárlington, fotofet, fototiristor o fotocompuerta.) Un Optoacople provee aislamiento galvánico, lo que significa que hay transmisión de señal sin o eléctrico. Por consiguiente las alimentaciones en corriente continua para sus dos etapas deben ser completamente independientes.

Figura 2. Fototransistor.

CONSTRUCCIÓN Y POLARIZACIÓN El ELEMENTO EMISOR DE LUZ es un diodo led polarizado directamente. o La caída de tensión normal en sus bornes es de 1.8 voltios aproximadamente. o La corriente promedia es de 20 mA, con un máximo de 30 mA La emisión de luz es directamente proporcional a la corriente circulando por el diodo.

.

1

4

2

3

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, con polarización directa. (Punta roja en el ánodo y negra para el cátodo con un chequeador digital.) En sentido contrario el circuito mide abierto. Seguidamente se comprueba en la escala de ohmios más alta, que no haya fugas entre colector y emisor del transistor. En ambos sentidos debe medir abierto.

Figura 1. Polarización del LED.

Sin embargo la caída de tensión normal en el led de un optoacople está alrededor de 1.1V, con una corriente entre 8 y 9mA. El ELEMENTO SENSOR es un fototransistor, cuya base es sensible a la luz. Dicha base puede tener o no conexión externa, dado que para su polarización basta la luz. o El colector del fototransistor se conecta a una tensión positiva con respecto al emisor, porque es un transistor NPN. La luz CONCEPTOS Y CIRCUITOS DE APOYO

Seguidamente se procede a un chequeo dinámico: Con una pila de 1.5 voltios se polariza directamente el led del optoacople, pines 1 y 2. ¾ Simultáneamente se mide en la escala de ohmios, la resistencia entre colector y emisor del transistor. El registro debe haber bajado. ¾ Retirando la pila, la resistencia retorna de nuevo a ser abierta. ¾

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APLICACIONES ¾

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.

CONCEPTOS Y CIRCUITOS DE APOYO

La señal pasa, pero los circuitos quedan eléctricamente aislados. Un ejemplo de ello es el televisor Challenger TC 920R. Planoteca 5 N° 1A. ¾ 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.

Figura 4

Símbolo. Aunque no siempre, es posible encontrar representado al diodo Schottky con una S cuadrada en el cátodo.

Voltaje de conducción. La tensión de conducción de un diodo Schottky fluctúa entre 0.15V y 0.25V. Por esta razón es posible ver diodos Schottky en puentes rectificadores de baja tensión, ya que sólo tumban 0.25V en vez de los 0.7V habituales de un diodo de silicio. Chequeo. En la escala de diodos del multímetro digital la caída normal registrada está alrededor de 0.1V ó 100 milivoltios. (Recordemos que en la escala de diodos se leen voltios.) En sentido contrario no hay conducción (a no ser que esté caliente). Cuando se calienta un diodo, cualquiera que este sea, su barrera de conducción disminuye, lo cual es más evidente en un diodo Schottky, de modo que


Figura 5. Medio puente Schottky.

Ejemplos. D10SC4M caso 6085 ó SBL3040PT caso 6090, es un medio puente, y RK34 es un solo diodo caso 586. NOTA: No confundir diodo Schottky con diodo Shockley. Este último es más parecido a un SCR y tiene 4 capas PNPN.

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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 200Ω. La salida se ha tomado en paralelo con la resistencia de 27KΩ. ¿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 entrada sea superior a este. Observe la flecha indicando la circulación de corriente a través del diodo. Qué indica esto? --------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------Zéner en serie. Un diodo zéner en serie introduce una caída de tensión al circuito, equivalente al voltaje zéner.

El diodo zéner es muy utilizado como referencia en circuitos electrónicos, dados su baja corriente de consumo, alta precisión y reducido costo. También puede encontrarse actuando como regulador en fuentes de muy baja corriente. OBSERVACIONES: --------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Figura 7. Zéner en serie. CONCEPTOS Y CIRCUITOS DE APOYO

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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. 9 Existen controles automáticos para circuitos osciladores, donde se vigila su frecuencia y fase. 9 En las fuentes de alimentación eficientes, sean estas lineales o suichadas, el voltaje de salida debe ser monitoreado para mantenerlo constante. 9 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, corriente, frecuencia y/o fase, calibrados de fábrica. Contra esta medida será comparada la muestra. Voltaje de error. El circuito activo en el que convergen la muestra y la referencia, dictamina una corrección, la cual expide a su salida. Este voltaje de error será llevado como una realimentación a la sección de manejo de salida del circuito controlado. El circuito que expide el voltaje de corrección se llama comparador de error. En fuentes es común encontrar que un circuito de las características descritas para la comparación y amplificación de error, esté dentro de un chip especializado. Tal es el caso de la familia SEXXX, cuyos tres últimos números informan el voltaje que debe salir al final de la corrección en una fuente, ya sea lineal o suichada. Por ejemplo SE110, SE115, SE125, SE130, SE135, etc. El voltaje de salida depende del valor de la referencia.


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 ECG999, ECG999M y ECG999SM.) Son usados en fuentes de Sony, Samsung, Sankey, Challenger, Daewoo. De otro lado en Sony hay varios integrados que cumplen el mismo propósito, algunos de ellos presentados en forma híbrida, antecedidos por las letras DM y luego el número correspondiente, DM4 por ejemplo. Es de anotar que el elemento comparador de error al interior de los híbridos DM en Sony, es generalmente un UPC1093J, acompañado del divisor de tensión para la muestra y los demás elementos de control, lo cual nos da la posibilidad de fabricarlos en caso de no conseguirse, tal como empieza a suceder actualmente con algunos modelos.

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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.

En Inglés “snubber”, significa achatador, burlador. Se identifica con este nombre al conjunto de componentes dispuesto en paralelo con el circuito colector-emisor o drenador-surtidor de un transistor, a fin de protegerlo contra las reacciones generadas

El esnúber puede ubicarse alternativamente en paralelo con la bobina primaria del transformador. Es posible encontrar también elementos achatadores en el circuito base emisor del transistor. NOTA: NUNCA desconectar algún componente del circuito esnúber al encender la fuente.

CLAMP - DAMPER – DUMPER La juntura base-emisor del transistor conversor, también es protegida a través de elementos que evitan un exceso de voltaje inverso, en el momento que el mismo deja de conducir. Tales circuitos se nombran como clamp, damper o dumper y se conforman con diodos de alto suicheo. Clamp o fijador, Damper o humedecedor y Dumper o enterrador. Cualquier denominación tiene el mismo sentido.


Figura 12. Diodo damper, dumper o clamp entre base y emisor del transistor.

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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.

Elemento clave para que el back up sea efectivo y no genere retornos, es el diodo. Ejemplo: Una fuente de stand by, cuyo pequeño transformador suministra 12 voltios para hacer el primer disparo del relay de encendido del resto del TV. Cuando el receptor es puesto ON, desde un secundario del fly back se entrega un voltaje entre 12.6 y 13V, el cual se acopla al relay para mantenerlo activo. El voltaje de back up debe ser un poco ma-


Figura 13. Ejemplo de un circuito de respaldo. Los diodos impiden la realimentación entre fuentes.

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SUICHEO EN MODO DE RÁFAGA Y SUICHEO NORMAL MODO DE RÁFAGA 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

SUICHEO NORMAL 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 en la inductancia y son oscilaciones amortiguadas, que se van extinguiendo en amplitud a lo largo del tiempo. Entre tanto el transistor de suicheo está cortado y sólo reanuda su funcionamiento tiempo después, durante el breve lapso de ciclo útil del período siguiente. NOTA: No todas las fuentes trabajan en modo de ráfaga para stand by. En tales casos, la frecuencia del suicheo es alta comparada con la desarrollada en situación normal.


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. Pero cuidado! Esto puede llevar a confusión cuando se habla del trabajo en modo de ráfaga. Ya se mencionó que en este estado, la frecuencia es muy baja. Sin embargo la salida cumple con los mínimos requisitos de corriente. Dónde está la contradicción? Realmente no hay contradicción si recordamos que en ráfaga, aunque la frecuencia del ciclo completo es baja, el tiempo real de conducción del suiche (período útil) es muy breve. El resto está ocupado por oscilaciones amortiguadas.

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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 istrada 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 istrada 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 SIO2. 0011 0010 1010 1101 0001 0100 1011

Existen dos clases principales de FET: • Los FET de unión y • Los MOSFET o constituidos por metal / óxido / semiconductor. FETS DE UNIÓN

NMOS y PMOS 0 0 1 1 0 0 1 NMOS 0NMOS 1010 1101 0001 0100 1011

G

S n+

El canal es una resistencia de silicio, que conduce corriente entre drenador y surtidor. La corriente se controla con el voltaje aplicado a la puerta. Esto permite que el FET sea usado como amplificador o como suiche. Un FET de canal N conduce o tiene ensanchado el canal cuando la puerta tiene un voltaje 0V. Al drenador se aplica una tensión positiva con respecto a surtidor. A medida que el voltaje de puerta se hace EL TRANSISTOR DE EFECTO DE CAMPO

G

S

n+

p+

D p+

n

p

Según el material de construcción, existen dos tipos de FET: Canal N y Canal P.

D

PMOS PMOS

B canal canalNN

B canal canalPP

Figura 2

Dado que el objetivo de nuestro tema es el estudio de las fuentes conmutadas, nos centraremos en el MOSFET canal N, tipo ensanchamiento, ampliamente usado como suiche de potencia en muchos diseños.

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CURSO DE FUENTES CONMUTADAS PRODUCCIÓN: JOHN QUIROS GIRALDO 0011 0010 1010 1101 0001 0100 1011

“MOSFET tipo ensanchamiento” 0011 0010 1010 1101 0001 0100 1011

Construcción típica Compuerta Compuerta (“gate”) (“gate”)

Aluminio Aluminio

Terminal Terminal

n+ + nn+

Surtidor Surtidoroo fuente fuente

+ n + nn+

Canal Canal (“Channel”) (“Channel”)

Cuerpo Cuerpo

SiO SiO22

¡CUIDADO!

Drenador Drenadoroo sumidero sumidero

pPp

sustrato sustrato

Los tipos de MOSFET usados en fuentes conmutadas pueden articular corrientes altas en pocas billonésimas de segundo.

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.

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

G

La capa de SiO2 que

D forma la compuerta es

bien delgada. n+

n+

P SiO SiO22

B

– Asegura que el campo eléctrico sea lo más intenso posible. – Puede ser destruida por descargas electrostática.

– El daño es permanente.

0011 0010 1010 1101 0001 0100 1011

Polarización del MOSFET

Figura 5

0011 0010 1010 1101 0001 0100 1011

VDS

VGS G

S

D

n+

P

n+ Canal Canal de de conducción. conducción. Permite Permite paso paso de decorriente corriente de de electrones. electrones. Substrato

Sin embargo es un hecho que cuando uno va a cualquier almacén de repuestos, estas precauciones no se observan. Igual ocurre en el montaje cuando nos toca reemplazarlo, y sin embargo es raro que ocurra daño. Por ejemplo un IRF9610 ó un P6N60FI y similares. ¿Será que los están fabricando con algún tipo de protección?

Figura 4

SÍMBOLO

A diferencia de los transistores bipolares, la tensión de puerta en el MOSFET puede variar en el rango de varios voltios. Al estar la puerta aislada por el dióxido de silicio, se forma un condensador de muy baja capacidad entre puerta y surtidor. Entonces la corriente es despreciable. Por esta razón se dice que el manejo se hace con voltaje. Figura 5 EL TRANSISTOR DE EFECTO DE CAMPO

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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) R1 - Resistencia 2200Ω1/4W R2 - Resistencia 10KΩ 1/4W R3 - Resistencia 680Ω 1/4W R4 - Resistencia 100 KΩ 1/4W IC - CMOS CD4049 D1 - LED Rojo D2 - LED Verde (Colores y tamaños a elección o disposición) Pulsador: NA (Normalmente abierto) Batería de 9V. Zócalo para transistores, conectores, etc. Modo de Uso: Consiste en conectar correctamente los terminales D, G y S del transistor MOS-FET en los correspondientes terminales del probador y verificar lo siguiente, de acuerdo al diagrama: I) TRANSISTOR EN BUEN ESTADO: a) "Transistor con diodo interno surtidor-drenador". Si el "LED verde" enciende (debido a presencia del diodo interno) antes de presionar el pulsador y luego de presionar el mismo, es acompañado por el "LED Rojo" (Canal N), significa que el transistor es de "canal N" y su correspondiente diodo surtidor-drenador se encuentran en BUEN ESTADO. El caso "inverso" significa que un transistor "canal P" con diodo interno (S-D) está en BUEN ESTADO. b) Si el transistor carece de diodo entre surtidor y drenador, solo el "LED Rojo" encenderá luego de presionar el EL TRANSISTOR DE EFECTO DE CAMPO

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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)

EL TRANSISTOR DE EFECTO DE CAMPO

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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.

Figura 3

Figura 1

En la figura 1 observamos que la tensión base emisor del transistor es de 0.45 voltios, es decir, menor de 0.5voltios. Por el circuito colector emisor circula una corriente despreciable de 1.40μA. Por lo tanto, no hay caída de tensión en bornes de la resistencia de 1K. El voltímetro demuestra que la tensión colector emisor, es la misma que la de la fuente. EL TRANSISTOR BIPOLAR

Observamos en la figura 3, que la tensión entre base y emisor es de 0.6voltios, lo cual ha hecho que la resistencia colector emisor disminuya un poco más. Por consiguiente ha aumentado la caída de tensión en los bornes de la resistencia, y ahora el voltímetro registra 8.67voltios desde colector a tierra. ¿Cuánta es la caída de tensión en bornes de la resistencia? ___________________voltios. La lectura del amperímetro es de 332μA y se pueden observar las flechas señalando la dirección de la corriente. Usando la ley de Ohm confirme la corriente circulando a través de la resistencia. Recuerde que I=E/R. Entonces la corriente es

de_______________________________ 27


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 aplican sus leyes a los transistores PNP. Para estos últimos basta observar las diferencias de polarización de acuerdo con sus materiales de construcción. La tensión base emisor del transistor en figura 5 es de –0.4 voltios. En otras palabras, para un transistor PNP la tensión de la base siempre debe ser negativa con respecto al emisor. Sin embargo, todavía –0.4 voltios no logran poner en conducción al transistor y, por consiguiente no hay caída de tensión en colector. Entonces también podemos afirmar que la corriente colector emisor es de _____________ amperios.

Figura 6

Figura 7

Observemos en la figura 7 que la tensión entre base y emisor se ha incrementado a _________ voltios. Esta es la razón para que en el voltímetro se lea 8.61V. Significa por lo tanto, que la resistencia interna del transistor se ha (aumentado/ disminuido)____________________

EL TRANSISTOR BIPOLAR

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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.

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? _________________

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 por lo tanto la resistencia colector emisor es mínima. Si la resistencia interna del transistor es muy baja, el voltaje colector emisor también es _______________________ Calcule la corriente a través del transistor. _______________________

Figura 9

Seguidamente averigüe la resistencia interna del transistor. R=E/I. ______________________ EL TRANSISTOR BIPOLAR

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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.

2. 3. 4. 5.

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. La polarización de colector para un transistor NPN debe ser más positiva que la polarización de la base. La polarización de colector para un transistor PNP debe ser más negativa que la polarización de la base. 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. 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 en región 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

CORTE Menos de 0.5v

SATURACIÓN 0.7V ó más

REGIÓN ACTIVA 0.5 a 0.7V

PÓLARIACIÓN EN MEDIO 0.6V

Tabla 1


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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, istra 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 variaciones de la entrada y de la carga. Existen esencialmente dos modalidades de regulador lineal: ™ El regulador en paralelo y ™ El regulador en serie.

Figura 1. Diagrama en bloques de una fuente lineal tipo serie. FUENTES CONMUTADAS

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9

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

9

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 Las reacciones generadas en una bobina y la energía almacenada en la misma ante cambios súbitos de corriente, pueden ser convertidas en tensiones de corriente continua a través de rectificación y filtraje. Si el elemento de suicheo disipa una baja proporción de la energía en forma de calor, la eficiencia del circuito será muy superior a la de una fuente lineal. El voltaje de salida está en relación con el tiempo de encendido y apagado del suiche. Por tanto el sistema de regulación debe istrar estos parámetros para que la fuente tenga una salida constante.

FUENTE NO REGULADA

DRIVE CONTROL

CIRCUITO OSCILADOR

PWM

CIRCUITO CONVERSOR

MUESTRA

S A L I D A

Figura 4. Diagrama en bloques de un tipo de fuente conmutada. FUENTES CONMUTADAS

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MÉTODOS DE CONTROL Los sistemas más comunes de hacer el control sobre una oscilación para istrar el tiempo de encendido – apagado del suiche son: • PWM o modulación de ancho de pulso. • Modulación de frecuencia. • Saturación de núcleo. 9

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 5. La frecuencia es constante. El ancho de pulso varía.

La duración del semiciclo positivo determina el tiempo de encendido del transistor. Sin modificar el ciclo total, es posible hacer el semiciclo positivo más corto o más largo. La energía almacenada en la bobina es directamente proporcional al tiempo de circulación de corriente por la misma. De otro lado, el pico de tensión entregado en la descarga, será proporcionalmente inverso al tiempo de la misma FUENTES CONMUTADAS

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.

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. Sin embargo el manejo, aunque sea efectuado con un método diferente, siempre sigue el mismo principio de muestra, referencia y voltaje de error, para conseguir la regulación. ¿CÓMO SE GENERA EL PWM? Una frecuencia puede ser modulada en ancho de pulso partiendo de la comparación de una onda que puede ser diente de sierra, triangular o senoidal, con un voltaje de muestra, a través de un amplificador operacional.

Si el voltaje de muestra baja, la salida del PWM aumentará, haciendo que el suiche conduzca por un tiempo mayor para mantener fijo el voltaje de salida. El efecto contrario ocurre si el voltaje de muestra sube. Ver figura 7. Integrados de frecuente uso para hacer PWM, se encuentran en los ECG 7096 a 7099 entre otros.

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Figura 7. Circuito generador de PWM y su funcionamiento observado en el osciloscopio.

9

MODULACIÓN DE FRECUENCIA. La oscilación aplicada al conversor puede ser modulada en frecuencia para hacer el ajuste en la salida de la fuente: cuando la frecuencia baja, el tiempo de carga de la bobina es mayor generando voltajes de reacción superiores a los obtenidos cuando la frecuencia sube. Es poco usual encontrar este sistema de manera exclusiva, pero fácilmente puede estar combinado con la PWM, haciendo gobierno por frecuencia / ancho de pulso.

FUENTES CONMUTADAS

Existe además, una manera de modular la frecuencia de una fuente para hacer que trabaje diferente en stand by y en encendido. Tal consiste en propiciar el modo BURST o de ráfaga. En este caso la frecuencia de suicheo en stand by es muy baja, aunque el ciclo útil es muy corto. Esto suscita oscilaciones no aprovechables en el sistema mientras el suiche permanece cortado, hasta que el nuevo ciclo útil aparece. (Ver “Conceptos y circuitos de apoyo”) 9

NÚCLEO SATURADO. En este caso la frecuencia y el ancho de pulso de la oscilación, no varían. El voltaje de salida es mantenido constan35


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.

™ 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.

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 “Reduc-

tor”. Se caracteriza porque su voltaje de salida es menor que el de entrada y proporciona buenos niveles de corriente.

Figura 8. Fuente tipo Step down.

™ En el momento inicial el suiche se cierra y carga al condensador con un valor medio de fuerza Electromotriz FEM. La razón estriba en que la oposición de la bobina a la circulación de la corriente impide la carga total del condensador en el tiempo de encendido del suiche, que debe ser menor de 5 taos para la bobina. Este paso aporta la corriente. ™ Cuando el suiche se abre, la bobina genera una fuerza contra electromotriz FCEM negativa al lado del diodo, el cual la rectifica, cargando el condensador con el voltaje pico inverso. Este paso aporta el voltaje. 2.

3.

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.

Figura 10. Fuente tipo fly back.

™ En el semiciclo positivo el suiche conduce, y a través de la bobina circula determinado valor de corriente a tierra. El diodo no conduce. ™ Cuando el suiche se abre, la corriente se interrumpe a través de la bobina y esta reacciona haciendo conducir al diodo con su FCEM de sentido negativo. El voltaje generado depende del tiempo de conducción del suiche. ™ Se denomina fly back porque la conducción del diodo se lleva a cabo durante el tiempo de corte del transistor.

STEP UP o elevador. El voltaje de salida es mayor que la entrada. Los valores de corriente son medios.

FUENTES CONMUTADAS

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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 modulación por ancho de pulso.

•

COMPARADOR DE ERROR. Ya hemos obser-

vado que un circuito PWM es esencialmente un comparador de error. En las fuentes que no usan esta técnica, un transistor o un amplificador operacional dentro del integrado, es el que lleva a cabo la función. También es factible un bloque independiente cuyo componente principal sea un zéner programable, en integrados como el UPC1093J ó TLP431. Encapsulados como el SE110, SE125, SE130, etc, incluyen tanto el comparador que es un transistor, como el zéner de referencia, además del divisor de tensión para la toma de la muestra. •

DRIVE CONTROL. No siempre se encuentra este bloque de manera definida, ya sea porque no exista como tal (fuentes de regulación por núcleo saturado en Sony) o porque esté incluido dentro del integrado, como en el STR S6707

FUENTES CONMUTADAS

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 NTC. 2- SOFT START. Significa arranque suave. Este sistema hace que la corriente inicial a través del suiche y la bobina sea gradual, dado que los filtros de salida están descargados. De este modo se evita ya sea la saturación durante el manejo, o el transiente excesivo al momento del corte. 3- PROTECCIÓN DE SOBRE VOLTAJE DE SALIDA. En fuentes que no tienen aislamiento galvánico entre la entrada y la salida, un corto en el suiche puede trasladar a la carga todo el voltaje disponible en el filtro de aplanamiento. En estas circunstancias es muy usado para televisión un diodo zéner de avalancha controlada (caso 570) cuya función es ponerse en corto si el voltaje entre sus bornes sobre pasa los 130V, seguido de la interrupción del fusible de entrada. Puede eventualmente encontrarse un SCR cumpliendo la misma función. 37


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 activarse enseguida, produciendo un ruido característico, ya que a una determinada frecuencia la fuente está activándose e inhibiéndose de nuevo, por la acción del protector de sobre corriente u O. (Over Current Protection.) 7- CIRCUITOS CONFORMADORES DE ONDA. Cuando el suiche de potencia es un transistor bipolar, se pueden encontrar en su base diferentes componentes que ayudan a que las ondas de corriente y/o voltaje, tanto de encendido como de apagado del transistor, sean adecuadas. Tales elementos pueden ser condensadores, diodos, bobinas o resistencias, ya sea en serie con la base, o en paralelo entre base y emisor. Dentro de este sistema de protección se incluyen los llamados esnuber o achatadores, así como los clamp, dampers y dumpers. (Ver “Conceptos y circuitos de apoyo”)

FUENTES CONMUTADAS

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 en la fuente no regulada, que permita la circulación de la corriente inicial. Luego de esta acción, el sistema es capaz de generar el apoyo para que la intensidad principal aumente a través del suiche. Elementos típicos de arranque son la resistencia y/o el condensador. La intensidad de arranque es de bajo valor, porque va a la base del suiche. Cuando se trata de transistores de efecto de campo no se habla de corriente, sino de voltaje en la puerta, el cual ensancha o estrangula el canal de corriente entre drenador y surtidor. B. RESPUESTA DE APOYO PARA LA SATURACIÓN DEL SUICHE. Cuando la fuente es auto oscilante, la reacción del transformador de suicheo en alguno de sus terminales, debe tener sentido positivo en el momento del arranque, para ser conducida como realimentación positiva a la corriente de base, lo que hará que el transistor de potencia se coloque en ó muy cer38


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 amplificador de error. De acuerdo con la relación entre el voltaje de muestra y la referencia, este conjunto 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 (O), ubicado en serie con la corriente primaria. D. CORTE DEL SUICHE. La acción de suspender la intensidad de base en el transistor de potencia, tiene como consecuencia inmediata la disminución de la corriente primaria. Entonces el

FUENTES CONMUTADAS

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 conmutada.

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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.

Los terminales del integrado se han numerado así: 1. Colector. 2. Emisor. 3. Tierra. 4. Base.

Según la fase del transformador, el pin 7 del mismo es positivo para el momento de conducción del suiche. Entonces la respuesta de apoyo de signo positivo, se transmite a la base por C713 y R709, haciendo que el suiche se sature.

El arranque está dado en la R708, cuyo valor oscila entre 150KΩ y 470KΩ, según modelo.

El corte del suiche se hace porque alguno de los circuitos dispuestos con este fin actúa:

La corriente primaria circula desde los 320V de la fuente dobladora a través del primario del chóper L1, colector emisor del integrado y cierra circuito a través de C710 a tierra.

™ Puede ser dado por la constante de tiempo entre C713 y R709. Cuando la corriente en el condensador declina, el primario del transformador inicia la reacción, invirtiendo los signos en sus terminales y cortando al suiche.

FUENTES CON STR 50092/5015/5412/50103 Y SIMILARES

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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 voltaje 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 generados en fly back son retro alimentados a la base del suiche, lo cual hace que la fuente sea sincronizada por el oscilador de línea.

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 en el DC de la fuente la onda de fly back.

Con este fin se encuentra en el plano parte del fly back, cuyos terminales 6 y 7 son en este caso un devanado independiente que debe dar por 7 un pico positivo en el momento del retroceso horizontal. El pico de fly back se convierte en la realimentación positiva para cada nuevo ciclo y se suma con la respuesta de apoyo de pata 7 del chóper. El terminal 6 del fly está directamente conectado a la salida de 115V, lo cual es indispensable para que la onda de realimentación y sincronismo pueda alcanzar el nivel DC suficiente, con el fin de excitar la base del suiche, pin 4 del STR.


En este caso cualquiera de los elementos en serie que se abra o un mal funcionamiento de los diodos produce el mismo síntoma de ruido en la fuente. Los diodos pueden medir bien y trabajar mal. Se deben cambiar por sospecha.

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A. Representa la tensión inyectada por el fly back a la base del regulador STR5015, pin 4. A

B

C

D

E

F

B. Es la tensión de respuesta de apoyo que sale 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. 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.

Formas de onda generadas en la fuente suichada.

La figura muestra las formas de onda producidas en cada uno de los pines del transformador choper, así:


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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.

Ï DRENADOR. Terminal de entrada del voltaje desde el puente rectificador, a través del primario del transformador, pines 1-2 de T801. Ï 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 O en caso necesario. Este tipo de mosfet es llamado SENSEMOSFET. (Ver diagrama en pág. 46) Ï VCC DE ALIMENTACIÓN. Arranque del circuito, al que se apoya en corriente continua desde el pin 3 del transformador. Ï CONTROL. Desde el secundario que suministra +B (134 voltios) se toma una muestra, para la puerta del Q803 (KA431AZ) donde es comparada con su referencia interna. El valor de las resistencias debe estar dentro del 1% de precisión. El voltaje de error es acoplado al primario a través de Q802, para ingresar finalmente por el terminal 4 de Q801. De esta forma es regulada la fuente. Ï SINCRONISMO. Desde el pin 3 del chóper, a través de D806, R804 y limitado por D811 y R808, además del D808 y el C806 se lleva un pulso al pin 5 del integrado. Según el voltaje de sincronismo es la frecuencia de funcionamiento de la fuente. En stand by no hay cargas apreciables y el pulso es alto. Esto obliga la fuente a trabajar en modo de ráfaga. Ya encendido, el pulso es más pequeño por la carga FUENTE CHALLENGER/SANKEY/SAMSUNG

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 O. 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. La energía almacenada se entrega en secundarios, pines 7 y 5. Tanto en modo de espera como en encendido, los voltajes de la fuente conservan el mismo valor. La diferencia está en que para stand by la fuente opera en modo de ráfaga. Cuando el micro da la orden de encendido, la carga aumenta y con ello basta para que la fuente abandone el modo burst y su frecuencia suba a 70Khz aproximadamente. La forma de regulación está hecha por modulación de frecuencia / ancho de pulso, gracias al voltaje de control que va al integrado Q801 por su pin 4. La fase del transformador indica que el terminal unido a Drenador del integrado, responde igual que todos los pines que no van a tierra. Esto es válido para la totalidad de los secundarios. 43


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.

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.

™ 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

FUENTE CHALLENGER/SANKEY/SAMSUNG

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FUENTE CHALLENGER SANKEY


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FUENTE SAMSUNG


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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-

O/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: • • •

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.

El IC805 SE115 es el comparador y amplificador de error para +B 115V. Se encarga de controlar el suicheo para mantener la fuente estable.

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 O 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. 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 por el terminal 2 siempre que reciba un pulso de suicheo por el pin 4. Su función es hacer de relay electrónico junto con el Q13.

El control para que la fuente no rebase 115V, se lleva a cabo a través de IC805 (SE115) cuyo pin 2 polariza el diodo led del opto acople IC801. La salida de este es por terminal 3 hacia el pin 1 de control del regulador, IC803.

OPERACIÓN EN STAND BY

Como el suiche está cortado, el control de salida incide sobre el tiempo de apagado del mismo.

La fuente para el arranque del receptor está provista por las resistencias R822 de 27KΩ, R827 de 22KΩ, C825 de 100µF y diodo zéner ZD810 de 16V. Con esta se polariza el terminal 4 del IC803. Esta es una tensión DC constante, que se refuerza (respuesta de apoyo) desde el pin 1 del choper a través de D810 y C825. El oscilador interno del integrado suministra el pulso de disparo para que el mosfet conduzca. Entonces la tensión de 160V presente en el pin 3 de T801 hace circular una corriente a través de drenador surtidor del transistor y la R826 de 0.18Ω/2W a

FUENTE LG CHASIS MC83A

OPERACIÓN EN MODO DE ENCENDIDO Cuando el pin 38 del micro pone un estado bajo, suceden varias consecuencias importantes: Q13 es apagado, lo cual corta al IC802 y simultáneamente activa al IC804 para que sus 12voltios den lugar al arranque horizontal. (VCC en pin 28 del IC501 ó jungla.) ¾ Debido al corte del IC802, el voltaje de sincronismo del pin 1 del choper es conducido a través de D812 al pin 1 del regulador IC803. ¾

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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. Entonces al pin 1 del integrado van 3 entradas independientes, para 3 controles diferentes: 1- Sobre corriente. 2- Control de salida de 115V. 3- Pulsos de sincronismo desde pin 1 del choper. La fuente tanto en modo de espera como en encendido, suministra los mismo voltajes. NOTA: Para medir las tensiones del IC803 y los integrados 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.

FALLAS ¾

CUADRO DE VOLTAJES

IC 803 1

STAND BY 0.165

ON 1.59

2 3 4 5 IC 805 1 2 3 IC 802 1 2 4 5 IC 801 1 2

0.005 160 15.3 0 STAND BY 109.9 11.5 0 STAND BY 1.23 0.09 0 -0.3 STAND BY 12.5 11.4

0.05 156 16.33 0 ON 109 11.5 0 ON 13.13 13.17 7.7

3 4 IC804 1 2 3 4

3.82 15.33 STAND BY 13.12 0 0 0.1

3.3 16.47 ON 13 12 0 13.11

ON 12.7 11.7

La fuente está arriba o debajo de su valor. Se deteriora con facilidad el SE115.


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FUENTE LG Chasís MC83A


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FUENTE AIWA AN2010 IC801 STR –F6656 Salida: 115V. 1.

2. 3. 4. 5.

O/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 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 O. 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 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 que el suiche permanece cortado, a través de R803 a la pata 1 del integrado. PROTECCIÓN DE SOBRE CORRIENTE

El control de salida se lleva a cabo por la acción del IC802 SE115 y se acopla al primario a través del PS801.

El sensor O se encuentra al interior del STR y limita la corriente primaria basado en la muestra recogida a los terminales de la R806 de 0.18Ω/5W. La R822 de 1K acopla la muestra para este circuito.

FUNCIONAMIENTO

SISTEMA AUTO VOLT

Para que se lleve a cabo la conducción del suiche, es indispensable una polarización DC del integrado por pata 4, la cual es provista a través de R813 y R824 (arranque). Cuando la fuente está en actividad, un refuerzo desde el pin 14 del choper, rectificado en D804, se encarga de la estabilidad de la polarización, cuyo filtraje se hace en C811 (respuesta de apoyo que se da durante el corte del suiche).

El divisor de tensión conformado por R807 y R808 de 330KΩ, más la R802 de 27K y el zéner D805 de 6.2V, conforman la toma de muestra del voltaje de entrada. En caso de conducir el diodo, la tensión entrante al terminal 1 del integrado llevará al aumento de frecuencia de la fuente para mantener estables las tensiones de salida. Si observamos el C808 de 330µF/400V, podemos concluir que la fuente puede trabajar con voltajes de entrada mayores de 110V.

La corriente principal inicia del filtro de aplanamiento a través de pines 8 – 10 del transformador, drenador-surtidor del integrado y la R806 a tierra.

FUENTE AIWA AN2010

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FUENTE AIWA AN2010

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FUENTE JVC MODELO CN2181 Salida 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.

O/FB. Entrada al circuito protector de sobre 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. GND. Tierra. 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. ™ En stand by es el zéner D944 de 10 voltios. Cuando la tensión rectificada y filtrada desde pin 16 del T921 supera el voltaje zéner, el Q944 conduce, llevando el opto acople PC921 a la conducción y consiguiente apertura del suiche dentro del IC921. Esto obliga a que las fuentes generadas por el choper sean un tanto disminuidas en modo de espera. ™ En modo de encendido la referencia es el IC941 comparador y amplificador de error S1854-C2, para 114 voltios. IC921 STR F6514 POWER REGULATOR La característica de diseño de este integrado no hace posible una fuente Autovolt, lo que sí sucedería en caso de que el regulador fuese el STR F6654. FUENTE JVC MOD C-N2181

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 0.39Ω respectivamente. Cuando el voltaje en las resistencias supera cierto valor, el circuito O interno del integrado corta al suiche. El suiche también puede ser cortado por la resonancia del circuito oscilador interno. Esto genera la reacción del transformador con voltajes positivos en los pines 5, 8, 13, 16 y 18 para entregar la energía almacenada. La fuente del terminal 8 conforma la respuesta de apoyo para la polarización VCC del integrado. El resto son las fuentes de funcionamiento del receptor. Los pulsos de sincronismo también son entregados por el pin 8 del chóper en el momento de corte del suiche. Sin embargo en stand by no llegan al integrado, razón por la cual la fuente trabaja en modo de ráfaga. Enseguida veremos cómo. Desde el pin 31 del microcontrolador se gobierna el encendido-apagado del receptor. Para stand by el terminal está en cero voltios lo que corta al Q943 y activa al 944. En la base del último se encuentra el circuito de control en modo de espera. 52


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 trabajar 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 comprobado 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 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. 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 acople. Debido al control desde IC941, los voltajes de salida son un poco mayores y se suspende el trabajo de la fuente en modo de ráfaga. Ahora existe una frecuencia de trabajo más alta, ya que no hay interrupción de la oscilación entre ciclo y ciclo.

IC921 1 2 3 4 5

STAND BY 0.57V 0.002V 167V 13.66V 0V

ON 1.5V 0.04V 163V 19.15V 0V

Q921 B C E

STAND BY 9.1V* 0.6V 10V*

ON 9V 9.48V 9.61V

* Recuerde que aquí el voltímetro DC trata de hacer promedios de una tensión AC compleja, por lo que su medida no es confiable. Voltaje BE de Q921 en stand by 0.09V. No conduce. Voltaje BE de Q921 en ON 0.6V. Conduce.

+B D942 D948

STAND BY 95V 9.93V 9.61V

ON 115V 13.9V 14V

Figura 2. En ON la frecuencia de fuente es de 66Khz promedio.

FUENTE JVC MOD C-N2181

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FUENTE JVC MOD C-N2181

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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. 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 alimenta el drenador del transistor mosfet de suicheo Q605, 2SK2663. R603, C634 y D623, circuito amortiguador o esnúber para protección del suiche ante la fuerza contraelectromotriz en primario del T604. R608 de 22 megohmios a ½ W es la resistencia de arranque, conectada al gate o puerta de Q605. Terminal 4 de T604 a través de R609 y C635 es el circuito de respuesta de apoyo y realimentación positiva. Para la correcta formación de la onda en este circuito, se sitúan en paralelo D618 y D617. R616 de 6.8 ohmios a ½ W. Resistencia sensora de sobre corriente. Q606 protector de sobre corriente: cuando conduce pone en corte al suiche Q605, ya que cortocircuita la juntura surtidor-gate del mismo. También es protector de sobre voltaje en caso de conducción del circuito D625, R611

FUENTE SONY WEGA KV20FV12

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• •

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 proceso de oscilación para suministrar los 135 voltios. ™ IC601 es el integrado de suicheo y control de la fuente STRF6624 ó 6654. Sus terminales son: 1. 2. 3. 4. 5.

O/FB. Entrada de sincronismos, control y sobre corriente. SURTIDOR del mosfet suiche de fuente. DRENADOR del mosfet suiche de fuente. VCC. Entrada de alimentación al integrado. Terminal de TIERRA.

™ T603 es el transformador de fuente. Primario compuesto por pines 2,3,4,5. Secundario 7,8 pertenece al circuito de control. Secundarios 11,12/ 13,14/ 15,16,17, suministran las fuentes de Audio, +B (135 voltios) y 12 voltios respectivamente.

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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 0.33Ω 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 O. ™ La energía almacenada se entrega mientras el suiche está cortado, en terminales 11, 14 y 17 del chóper.

™ 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

™ 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.


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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. O, FB y entrada de sincronismos.

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

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.

1-2 1-3 1-4 1-5 2-3 2-4 2-5 3-4 3-5 4-5

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. 9 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 plena, subiendo la frecuencia-ancho de pulso. 9 Y la tercera es dar muestra del estado de salida para el circuito de control interno, que mantiene estable el nivel DC de la fuente. En este caso la muestra recogida es sensada en DC pulsante.

9

El senso de sobre corriente (protección contra cortos) también tiene lugar por el terminal 5 del integrado, gracias a la caída de tensión registrada en las resistencias 805 de 0.18Ω/2W y 806 de 0.56Ω/ 2W. El momento de corte del suiche puede darse por la constante de tiempo del oscilador interno o por la acción del O. La entrega de energía almacenada se da en secundarios del transformador, no precisados en este diagrama.

FUENTE PANASONIC CT-G2039E CT-G2159E

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 1. 2. 3. 4. 5.

193.00V GND. Tierra caliente. GND. Tierra caliente. 32.80V 2.81V FALLAS

SÍNTOMA. Se conecta el TV y automáticamente da encendido. Aproximadamente 2 veces por segundo prende y apaga. Si desconecto la base de la pantalla, el encendido se mantiene. R/ Pantalla rota de manera casi imperceptible. Por consiguiente hay escape de alta tensión que provoca la inmediata protección de la fuente. La avería del TRC no se debe a golpe o maltrato. SÍNTOMA. En stand by la fuente está OK. (Aproximadamente 138V es lo normal.) Cuando se da la orden de encendido, +B se cae en el término 58


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 3S0680R (220V) KA3S0765R (110V) STRS0680 (220V) STRS0765 (110V) KA3S1265R (220V)

MARCA CHALLENGER/SANKEY SAMSUNG

PINES 1 2 3 4 5

STRF6426 STRF6624 STRF6654 STRF6656 STRF6514 STRF6626

SONY SONY LG/SONY AIWA JVC

1 2 3 4 5

O/OVP. Control de +B. Pulsos de choper.** Surtidor. Drenador. VCC Tierra.

STRF6707A

SONY

1 2 3 4 5

Emisor. Colector. Tierra. VCC O/OVP. Control de +B. Pulsos de choper.**

STRG5623 STRG5624 STRG6624

PANASONIC

1 2 3 4 5

Drenador. Surtidor. Tierra. VCC. O, control de +B*** y pulsos desde choper.*

PHILIPS

FUNCIÓN Drenador. Surtidor conectado a tierra. VCC. VFB. Destinado a control de salida de +B.*** SYNC. Entrada de pulsos desde choper.*

* La amplitud de los pulsos que vienen del choper a este terminal, determina la frecuencia de la fuente, incluyendo el modo de ráfaga. ** En este punto convergen los pulsos del choper, el circuito O y el control de salida de +B a través del opto acople. Cuando son interrumpidos los pulsos del choper, la fuente entra en modo de ráfaga. Además de controlar la frecuencia de la fuente, estos pulsos activan el circuito protector de sobre voltaje de salida OVP, en caso de que su amplitud exceda una referencia que hay dentro del integrado. Los pulsos del choper, pasan por un diodo y un divisor de tensión antes de adentrarse en el integrado. *** En este tipo de integrados, es posible que la comparación y amplificación de error para el control de +B sea capturado en AC o en DC. Esto significa que en algunos casos no se encuentra por fuera como en la mayoría, un circuito de control externo que se comunique con el terminal a través de un opto acople.

COMPARACIÓN ENTRE INTEGRADOS

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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 1 2 3 4 5 6 7 8 9

SIMBOLO C GND B SINK DRIVE O FB INH V IN

DESCRIPCIÓN Colector Tierra Base Drenaje Manejador Protección de sobre corriente Realimentación Inhibidor ó latch Voltaje de entrada

FUENTE LG CHASIS MC-7CG CON EL STRS6709

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 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. SENSO DE SOBRE CORRIENTE Durante la conducción del suiche, el pin 3 del chóper entrega una tensión negativa que pasa por el divisor de tensión R812 y R804, ingresando a pata 6 del integrado. En caso de sobre corriente, la muestra llegará a ser muy negativa y el comparador interno cuya referencia es –1V, cortará al oscilador .

OPERACIÓN EN MODO NORMAL El arranque lo componen R805, R806 y C811 en pin 9 del integrado. La corriente debe ser mantenida por estas resistencias todo el tiempo que el suiche conduzca, ya que la respuesta de apoyo solo


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. 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 O. 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. Cuando finaliza la entrega de la energía almacenada, un nuevo pulso es enviado a la base del suiche para el inicio del ciclo siguiente. La frecuencia de funcionamiento en encendido para la fuente está entre 30 y 50Khz según la carga. OPERACIÓN EN STAND BY Cuando el receptor pasa a stand by, la base del Q804 es 0V y el transistor no conduce. La base de Q803 queda directamente polarizada desde la fuente del pin 15 del chóper a través de R824, R825, ZD828 de 9V y R822. El voltaje zéner de ZD828 impide la activación del SE125. El zéner es la referencia para Stand by y hace que se anticipe la conducción del opto acople. La consecuencia es que el suiche conduce menos tiempo, y los voltajes de salida son disminuidos. 63


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, con una frecuencia aproximada de 19KHZ. La razón para el trabajo en ráfaga es que 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 aproximadamente cada dos segundos. La razón es el Q800 abierto. Por qué? --------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------9 En stand by la fuente se comporta normalmente, pero cuando se da la orden de encendido, la fuente se inhibe y las salidas se van a 0. El Q800 se encuentra en corto. Cómo se explica? ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------9 El receptor no prende. La tensión de stand by para el micro es de 4.2V solamente. Se encuentra subida de valor la R826. Cuál es la razón?----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------9 La tensión de salida de +B se ha incrementado a 130V. El IC803 se encuentra deteriorado. 9


La salida de +B es baja. El IC803 está deteriorado. 9 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. 9 La salida en C829 es de 3.3V. los pines 3 y 4 del opto acople están en corto. 9

CUADRO DE VOLTAJES PARA LA FUENTE IC801 PIN 1 2 3 4 5 6 7 8 9 IC803 PIN 1 2 3 IC805 PIN 4 3 2 1 Q800 B C E Q802 B C E Q 803 B C E Q 804 B C E

STAND BY 163.2 0 -0.438 0.082 0.133 0.026 0.133 0.227 6.66 STAND BY 44.50 0.601 -0.003 STAND BY 0 0 0.5 4.51 STAND BY 7.24 12.62 6.68 STAND BY 11.83 12.54 12.56 STAND BY 0.625 0.056 0 STAND BY 0.24 0.625 0

ON 156.3 0 -0.101 1.185 2.229 -0.022 0.219 0.925 8.71 ON 125.2 38.58 -0.033 ON 2.66 0 9 14.10 ON 7.27 42.7 8.71 ON 47.8 13.41 48.3 ON -0.004 47.8 0.07 ON 0.622 0.04 0

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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.

9

No es un sistema auto oscilante. El circuito oscilador está dentro del integrado 801 y todo el chip requiere voltaje de corriente continua para mantener su funcionamiento.

9

Los componentes RC adheridos al bloque oscilador dentro del integrado, fijan la frecuencia para el circuito.

9

D804, R816, 17 y 18, constituyen el arranque con un VCC en pin 9 del integrado. Las resistencias son a 2 vatios, debido a que la corriente circulando por ellas es abundante, y debe ser mantenida durante todo el tiempo de conducción del suiche.

9

El corte del suiche es decidido por la constante de tiempo del oscilador interno o por acción del circuito O. En este momento el transformador cambia de sentido y entrega la energía almacenada para cargar los filtros de las respectivas fuentes.

FUENTE SAMSUNG CON EL STR-S6707

9

La respuesta de apoyo también se hace presente en el momento que el transformador entrega la energía almacenada. En stand by el apoyo viene por medio de Q801 desde el pin 6 del chóper, porque los voltajes son disminuidos. Entonces Q801 que es un dárlington, se comporta como regulador, gracias a la tensión de base referenciada por ZD1, dentro del HC801.

9

En operación normal la respuesta de apoyo se deriva del pin 7 del T801. Q801 queda cortado porque su tensión de emisor es mayor que la de base. El C852 es el filtro en ambos modos.

9

La referencia que determina las tensiones de salida, es diferente en stand by que en encendido. En ambos casos actúa a través del opto acople IC851. Para el modo de espera, el voltaje 0V desde el terminal POWER del micro, en el pin 3 del HC802, apaga a Q1 y Q2 conduce, poniendo en tierra el cátodo del D1. Esto anula la salida del SE130. Entonces la referencia es ZD1 Dentro del HC802. El led del opto 66


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 voltajes disminuidos en todas las salidas. 9

9

9

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 O 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 la fuente.

9

El control de +B se hace mientras el suiche no conduce, y dice al oscilador interno cuánto tiempo más debe permanecer cortado.

9

L801 y C817 forman el esnúber para el circuito colector-emisor del transistor de potencia.

9

D805 y D808 son los fijadores (clamp) de tensión de pico inverso para el circuito baseemisor del suiche.

9

La R801 de 0.18Ω/5W es estabilizadora de temperatura del suiche, ya que si la corriente primaria sube, la caída en la R también, lo que hace menos negativo el emisor del transistor, con la consiguiente merma de corriente.

IC801 STR-S6707 / STR-S6709 1. 2. 3. 4.

5. 6. 7.

8.

9.

HC 801 FL001T 1.

2. 3.

4. 5.

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 0.18Ω/5W es la diferencia entre la tierra real y este terminal. Cátodo del zéner de referencia para la habilitación en stand by del transistor dárlington Q801, que llevará la respuesta de apoyo al STR. NC. Entrada de pulsos de sincronismo desde terminal 7 del transformador. HC 802 PCL001T RELAY ELECTRÓNICO

1. 2. 3.

4.

5.


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. O. 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.

Tierra. Conjunto D1, Q2 en paralelo con el cátodo del led del opto acople. Entrada del pulso de encendido (5V), apagado (0V) desde micro. Q1 lo recibe por base. Si Q1 se activa, Q2 se apaga y viceversa. Salida a la base de Q802. En stand by el transistor es activado a través de R2. En ON Q802 es cortado. NC.

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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 muestra del pulso de sincronismo generado en el momento de corte del suiche, al pin 8 INH del integrado. Esta puede también variar el tiempo de apagado del oscilador interno.

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 O 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. HC802. R1 5.6K R2 1K R3 56K

OPERACIÓN EN STAND BY La orden de apagado llega al pin 3 del HC802 como un voltaje cero, permitiendo la conducción de


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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.

8.

9.

Colector del suiche. Emisor del suiche. Base del suiche. Sink. Drenador de corriente de base para los momentos de corte del suiche. O. 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 amplificador de error dentro del integrado. El voltaje de error generado, incidirá en la frecuencia del oscilador. Drive. Salida de manejo a la base del suiche, a través de los componentes externos R815 y C851. B+. Polarización del integrado.

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 9 9 9 9 9

Circuito de arranque. Cuál es el oficio de la R801 de 0.33Ω, ya que no es usada para el O? 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?

FUNCIONAMIENTO Tanto en stand by como en encendido, la fuente suministra las mismas tensiones en sus secundarios. Esto lo deducimos porque no hay opto acople que fuerce a variar el comportamiento en modo de espera. Además no está condicionada para el funcionamiento en ráfaga. Entonces la frecuencia en tales circunstancias es muy alta, bajando proporcionalmente al consumo, en el momento de encendido.


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COMPARACIÓN ENTRE INTEGRADOS INTEGRADO STR-S6707 * STR-S6709 *

MARCA LG/SAMSUNG Y OTRAS LG/SAMSUNG Y OTRAS

PINES 1 2 3 4 5 6 7 8 9

STR-S5707 **

SAMSUNG Y OTRAS

1 2 3 4 5 6 7 8 9

FUNCIÓN Colector. Emisor. Base. Sink. Drive. O.*** FB ó control de salida de +B. INH ó entrada de pulsos de sincronismo. V IN. Colector. Emisor. Base. Sink. O.*** 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 podría aumentarse si colocáramos una resistencia para atenuar la muestra, en el camino al pin 7 del integrado. *** El senso de sobre corriente se hace a través de un comparador interno que toma una muestra AC del chóper mientras el suiche conduce. Esta muestra crece negativamente de manera proporcional a la cantidad de corriente primaria. La referencia dentro de los tres integrados es de –1V. Cuando la muestra es más negativa que este valor, el comparador genera un voltaje positivo que corta al suiche.

COMPARACIÓN ENTRE INTEGRADOS

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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 Q804. Suiche de potencia de la fuente. Q806. Sensor de sobre corriente, O. R818. Resistencia para O. Q803. Drive para el control de regulación. Q801. Comparador y amplificador de error. T801. Transformador de fuente o chóper. R806. Resistencia de arranque. R805, R819 y R820. Divisor de tensión para la toma de muestra. ¾ D807 de 6.2V y R824. Tensión de referencia. ¾ ¾ ¾ ¾ ¾ ¾ ¾ ¾

FUNCIONAMIENTO El arranque provisto por la R806 es seguido por una reacción positiva en el secundario inferior de T801, conectado a la base del suiche a través de C809 y R807. Esta es la respuesta de apoyo.

FUENTE DAEWOO DTQ 14J2FC CHASIS CN115I

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, conformada por los valores L, C y R. • El circuito O. • El circuito de control, ya que el filtro de salida 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 a través de las resistencias 819, 820 y 805 en la base del comparador y amplificador de error Q801, en cuyo emisor se halla el voltaje de referencia suministrado por D807 y R824. Antes de hacer el análisis de la manera cómo el circuito de control actúa, debemos precisar algo: Tal como está dispuesta la arquitectura de esta fuente, las fluctuaciones de voltaje de salida para la lectura del plano, NO SE REGISTRAN EN EL POSITIVO DEL FILTRO DE SALIDA, SINO EN TIERRA. Qué significa lo anterior? Lo diremos con un ejemplo: Si el voltaje de salida aumenta, no diremos como de costumbre, que se hace más positivo con respecto a tierra, sino que se hace más negativo con relación al cátodo del puente rectificador. De otro lado observemos que en muchos lugares el voltaje es negativo con relación a masa. La razón para ello es que tierra se encuentra en un punto 73


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 0.68Ω 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.

• • • •

La tensión de +B es la fuente 1 y tiene un voltaje 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 4.7Ω, 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.

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, cortándolo para hacer finalmente que +B disminuya al valor correcto.


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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 9

9

9

COMPOSICIÓN INTERNA DEL STR58041A 9

9

9

Q1 comparador de error. Q2 amplificador de error. Q3 suiche ó conversor. ZD1 referencia. 1. 2. 3. 4. 5.

Entrada de la muestra. Base del conversor. Colector del conversor. Emisor del conversor. Entrada para O.

FUENTE PANASONIC CON STR58041

9

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 O. 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. El terminal 3 del transformador también es negativo debido al cambio de polaridad, aunque un poco menos que el 4. C815 se cargará a través de D822 y D826 a un valor inferior a 20 voltios, que en el siguiente ciclo se usarán para la realimentación positiva de la fuente. El pin 1 de T801 es negativo con relación al 2. Esta tensión es rectificada en D823 y filtrada en C809, lo cual constituye la entrega de la energía almacenada. Cuando la corriente generada por estos cambios llega a su fin, el transformador reacciona nuevamente en sentido contrario: Ahora el pin 3 es positivo. Entonces Q802 es llevado a conducción por medio de la R827 de 560Ω. La carga almacenada en C815 es puesta en serie con la salida de 130 voltios en pin 4 del STR, a través de la R824. La salida del colector de Q802 sirve como pedestal DC para el impulso positivo generado a través del C814, rumbo a la base del suiche. Este es el proceso de realimentación positiva para el nuevo ciclo.

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9

9 9

9

9 9

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 negativa. NOTA 2: No activar la fuente sin carga, ya que la salida se sube al voltaje de entrada 320V y quema el diodo 825. En caso de no estar el diodo, pone en corto los filtros de aplanamiento C809 Y C823. SEGUNDA PROTECCIÓN DE SOBRECORRIENTE

Existe un segundo circuito O a la salida de la fuente, diferente e independiente del comprendido por Q801. Este circuito tiene el mismo principio de funcionamiento pero es externo a la fuente misma. Esta comprendido por los siguientes elementos: Q804, R808, R809, R810, C808, Q804, C807, R812 y el integrado 801. En caso de un drenaje de corriente excesivo, como un corto en la salida horizontal, la tensión resultante en bornes de las resistencias 808 y 809 de 1.5Ω c/u, polarizará directamente al Q804. Este a su vez activará el led del opto acople IC801. A consecuenFUENTE PANASONIC CON STR58041

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. El integrado que venden como original pero que no deja funcionar la fuente, tiene una medida diferente, que es aproximadamente 1.5V y 2.1V entre pines 2 y 5 cuando se chequea en ambos sentidos, en la escala de diodos de un multímetro digital. Pero es posible hacer que el no original sirva en la fuente de Panasonic, de la siguiente manera: Dejar suelto el pin 5 del integrado, y llevar a pin 2 su circuito, es decir el colector de Q801. El pin 2 queda con su circuito original, más el colector del transistor O Q801.

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FUENTE PANASONIC CON STR58041


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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

9 9

9 9 9 9 9 9 9 9 9

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. Circuito de apoyo para la saturación del suiche: R810 y C812. Muestra: Del pin 3 de T801, a través de R807, D809 y C810, al terminal 1 del STR. Circuito O: Q802, R804, R805 y R803. Lleva su salida al pin 2 del integrado. Control en stand by: Q804 e IC802, opto acople. Estos mismos son el Relay electrónico. Referencia en Stand by: D810 de 6.2 voltios. Realimentación positiva: Q801, C813, C814, D807, D808, R811, R812 y D805. Circuito clamp para la tensión inversa entre base y emisor del suiche, D806. Selector de fuente para micro (5V) : Q803. Circuito Snubber: C811 y FB801. OPERACIÓN EN MODO DE ENCENDIDO

Luego del arranque, la reacción es positiva en el terminal 2 del T801 y se lleva a la base del integra-

FUENTE AIWA TV CN141/201NH CON EL STR 58041

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 voltaje 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 repiten automáticamente y la fuente mantiene constante el nivel de salida en sus secundarios. NOTA: en cualquier momento del funcionamiento de la fuente, el circuito O está vigilando que el consumo a través del suiche no supere ciertos límites. De ser así, el circuito actúa cortando la corriente primaria desde el colector de Q802 unido al pin 2 del STR. FUNCIONAMIENTO EN STAND BY Cuando el receptor pasa al modo de espera, una tensión de voltaje positivo llega a la base de Q804, cuyo colector está polarizado desde la fuente del pin 13 del choper, a través de la juntura emisor base de Q803, R815 y pines 1-2 de IC802. Entonces en stand by se activan simultáneamente el Q804, Q803 e IC802. Esto provoca la inmediata caída de tensión en los secundarios de la fuente, debido al cambio de referencia, cuyo proceso describiremos a continuación:

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CURSO DE FUENTES CONMUTADAS PRODUCCIÓN: JOHN QUIROS GIRALDO ‰

‰

‰

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

80



81


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 O. NC. Colector del suiche.

ƒ

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 es de aproximadamente 40VDC. Referencia. Es un diodo zéner interno (ZD1 en la figura 4) cuyo voltaje es de 6.2V y que en conjunto con R5 hace que el voltaje de referencia sea de 39.5 voltios. Circuito O. Está situado al interior del STK y se compone de C2, R7 y Tr2. La muestra para este circuito es tomada en la R653 de 0.68/3W, ubicada entre pines 8 y 6, emisor y tierra. Senso de voltaje de entrada. ZD2 y R6 anticipan el corte del suiche cuando una mayor tensión de red aumenta la corriente primaria y el voltaje de reacción en pin 9 supera la referencia. Estos componentes hacen parte de la constante de tiempo para el circuito autooscilante.

ƒ

ƒ

ƒ

ƒ

ƒ

FUNCIONAMIENTO Esta fuente es Autovolt (85-280VAC), para una salida constante de 112V.

FUENTE SHIMASU 14DTR1 CON EL STK7348

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 O 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 manera inversa al ritmo de la carga entre 25 y 36Khz. Esto significa que en stand by no trabaja en modo de ráfaga. El control de regulación es llevado a cabo mediante la variación de frecuencia-ancho de pulso. SECUENCIA DE ENCENDIDO DEL TV El comando de micro viene del pin 1 del IC101, y en modo de espera la tensión es 0 voltios. La salida de este terminal va a las bases de los transistores Q651 manejador de led, y Q653 suiche de encendido o relay electrónico. La fuente está generando sus voltajes normales desde el momento en que el suiche master es activado pero, mientras la orden de power no sea dada, los 112 voltios de +B no llegan al fly back.

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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 dibujar 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 Circuitos esnúber. C656, R655, C655, C654, C667, C668. ¾ Circuito clamp para protección de la juntura base emisor del suiche durante los semiciclos negativos de la onda de base, D655. ¾ 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. ¾ R658, R659 y C661 es una red de drenaje entre las dos tierras. ¾

Figura 1. Forma incorrecta de conexión para el relay electrónico, según se muestra en el plano.

Existen dos alternativas, ambas usadas en diferentes series del mismo modelo. ™ La primera conserva el uso de dos transistores PNP, y esta es su ubicación:

Figura 2. Posible conexión del relay con 2 transistores PNP.

™ La segunda reemplaza a Q655 por un transistor NPN:


Figura 4. Arquitectura interna del STK7348. (ECG 7025)

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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. 9 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. 9 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 O 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 O C2, R7.

4.

9


5.

9

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. 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.

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. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9.

40.3V 1.9V --33.3V 1.6V 0V 0.2V 0.3V 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 O. Sensor de voltaje de entrada. Surtidor y O. Surtidor y O. 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 ƒ ƒ

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 047Ω/2W a tierra.

ƒ

A través de pata 4 del integrado se entrega desde pin 2 del transformador, la respuesta de apoyo para la saturación del suiche.

ƒ

Dicha tensión penetra simultáneamente por pin 7, cuyo circuito complementa la constante de tiempo, ya que cuando la respuesta de apoyo logra que el zéner conduzca, este activa a TR3 cortando al suiche. El corte del suiche puede ser hecho entonces por la constante de tiempo o por el circuito O, cuyos componentes además de TR3 son R3 interna y R808 externa. Luego de cortado el suiche, la energía almacenada se entrega en los secundarios 7 y 10 de T801. El control de regulación toma la muestra en el divisor de tensión R810, R813 Y R809. Q802 es el comparador de error y su referencia es el D808 de 6.8V polarizado a través de la R821. Su voltaje de error se envía a través del opto acople para que a través de pata 1 del STK se active a TR2 y mantenga cortado a TR1. Atención a las resistencias del divisor de tensión: R810 y 809 son al 1% de precisión.

ƒ ƒ

ƒ

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. RELAY ELECTRÓNICO

La fuente para stand by se nutre desde el pin 7 del T801. El micro expide la orden de encendido de 5V desde su terminal 6, los cuales van a la base de Q801 para activarlo. En el colector de este existen 2 circuitos suiche, Q804 y 803 para el primero, y Q806 y 805 para el segundo. El transistor de entrada a cada uno de los mismos (Q804 y Q806), es PNP. Por tanto, recibida la orden del micro, la conducción se lleva a cabo y a consecuencia de ello, la tensión presente en el colector de Q805 (20 voltios) y Q803 (129 voltios), es llevada a sus emisores. Este conjunto conforma el suiche de encendido o relay electrónico. NOTA: el Q804, 2SA1018 se pone en corto con facilidad, y el TV queda con alta tensión desde el momento de encendido del suiche master. En otras palabras no apaga realmente desde el control remoto o el pin de Power.

FUENTE PANASONIC MODELOS CT-T14/20R CT-D14/20R CON EL STK73907-T

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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 0.47Ω/2W aumentada al doble o más de su valor. Recuerde que esta es la resistencia sensora para el circuito O.

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

1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9.

IC651 STR-S6301 CONVERSOR (+B 135V) 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. PROTECCIÓN DE SOBRE CORRIENTE Y CIRCUITOS ESNÚBER

Composición interna del STR-S6301. FUNCIONAMIENTO El arranque está dado a través de la R657 de 270K, conectada al pin 3 de base. La corriente primaria fluye desde C650, pines 7-4 del chóper, terminales 1-2 del STR y llega a tierra por R654 y R655. Esto provoca la respuesta de apoyo en el pin 2 del T651, que es acoplada a pin 3 del integrado a través de C658, R663 y 664. El corte del suiche puede ser dado por la constante de tiempo o por el circuito O. Es ahora cuando los secundarios 8, 10, 11 y 13 del transformador entregan la energía almacenada para dar lugar a las fuentes de 135, 15, 8 y 22 voltios respectivamente.

•

•

•

• •

Al mismo tiempo desde pin 2 del chóper surge un voltaje negativo que se rectifica en D622 y filtra en C653. Esta fuente se reserva para la realimentación FUENTE SONY KV 20EXR10 CON EL STR-S6301

•

Las resistencias 654 y 655 sensan la cantidad de corriente que circula a través del suiche. El transistor interno Q3 (O) corta a Q1 a través de Q2 en caso de que dicho flujo supere el valor de referencia. Q3 está conectado por base a través de una resistencia limitadora, a las resistencias sensoras de sobre corriente. La carga de C655 en paralelo con las resistencias de O contribuye al control de encendido del suiche. El trío de resistencias 652, 653 y 679, mantienen el lado negativo de C653 en el nivel DC del emisor del suiche interno Q1. Esto hace que la realimentación positiva tenga el nivel justo de excitación en el nuevo ciclo. D621 en paralelo con base-emisor de Q3, fija su tensión inversa para protegerlo (clamp). El conjunto de resistencias 658 a 662, C656, D623 y C657, son el circuito esnúber para el colector del suiche. C652, R650, R651 y D621 también son esnúber. 89


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

FUENTE SONY KV 20EXR10 CON EL STR-S6301

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.

Figura 1. Fuente TV Sharp Mod. 19C68A. SALIDA DE +B 110V.

FUNCIONAMIENTO Previo al análisis, es conveniente recordar que un SCR es un diodo de silicio que en circunstancias de polarización normal, no conduce hasta tener una tensión de FUENTE SHARP CON SCR MOD 19C68 / 26ME50

gatillado por su puerta, equivalente a 0.5 voltios o más. Luego de ser disparado en conducción, dicha tensión de puerta puede desaparecer y el rectificador seguirá conduciendo hasta que la polarización entre ánodo y cátodo desaparezca o se torne inversa. 91


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. 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.)

Figura 2. Forma de onda generada en pines 5 y 11 del fly back.

La energía almacenada en el choper que es el mismo fly back, se usa para suplir las fuentes auxiliares. Ahora el SCR701 está cortado y el oscilador horizontal que es el mismo oscilador de la fuente, vuelve a activar al transistor de salida. La tensión en pines 5 y 11 del fly back es como el semiciclo positivo de la figura 2. D704 está conduciendo y C711 se carga. (La tensión de puerta provista por el circuito de arranque ya no es útil para que el SCR sea disparado nuevamente. Tanto es así, que puede desconectarse. Sin embargo el mismo SCR tiene internamente entre cátodo y puerta, una resistencia que mantiene estos terminales al mismo nivel DC mientras el elemento está cortado.)

FUENTE SHARP CON SCR MOD 19C68 / 26ME50

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.) 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 por 2 transistores (Q702 y Q703) y los respectivos componentes asociados. Recordemos que la salida de un PWM depende de la comparación entre una onda que puede ser un diente de sierra, contra un nivel DC. (Ver página 34.) 9 El diente de sierra es generado con la onda de fly back en C709. Oscilograma 30. 9 El nivel DC es la tensión de colector de Q703, modificada por la comparación entre muestra y referencia. Cuando la salida de +B sube de 110V, la tensión de colector en Q703 baja. Esta acción retarda la conducción de Q702, que es igual a retardar el momento de realimentación positiva para el encendido del SCR. Si por el contrario +B baja, la tensión en colector de Q703 sube, lo cual hace que la base de Q702 llegue más pronto al nivel de conducción. Entonces el SCR es puesto a conducir antes para que la fuente alcance de nuevo su valor de 110 voltios.

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FORMAS DE ONDA DEL CIRCUITO

29 1.7Vpp.

3. 30 7.3Vpp.

28 14Vpp.

27 250Vpp.

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.

31 0.6VAC sobre 120VDC.

Figura 3. Formas de onda de la fuente Sharp.

9 9 9 9 9

27. Forma de onda en ánodo del SCR. 28. Forma de onda en colector del Q701. 29. Forma de onda en base de Q701. 30. Diente de sierra formado en C709. 31. Forma de onda en la puerta de SCR701. OTROS ASPECTOS

El SCR701 S6142G, tiene una resistencia interna en su circuito puerta-cátodo, por lo cual se encuentra un bajo ohmiaje en ambos sentidos. Los transistores Q701, 702 y 703 trabajan en diferentes formas de amplificación y configuración: 1. Q701 es un emisor común trabajando en clase C, lo cual también puede deducirse de la forma de onda en su base, oscilograma 29. Por esta razón la tensión base emisor registrada en el plano es de 0.2V. 2. Q702 emisor común, trabaja como suiche en el modulador de ancho de pulso, PWM. FUENTE SHARP CON SCR MOD 19C68 / 26ME50

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. Q703 emisor común, trabaja en clase A. Su tensión base-emisor es levemente fluctuante, de acuerdo con las variaciones de la salida.

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 330 a 2W, constituyen un circuito esnúber o achatador para protección del SCR. FALLAS •

Las resistencias del divisor de tensión para la muestra de la fuente, son de precisión. Cualquier variación de su valor puede dar lugar a disparo del circuito de rayos X ó por el contrario, a la falta de protección del mismo. ¾ R708 de 100K al 2%. ¾ R709 de 1K B. ¾ R710 de 6.8K al 5%. ¾ R711 de 82K al 5%. Cuando el protector de rayos X se dispara, hay un sonido típico de las fuentes de Sharp. Es un TIC, TIC, TIC... Esto indica que la fuente trata de arrancar y se inhibe por falta de oscilación horizontal, la 93


•

• •

•

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: o El SCR para conmutación D707, es el S6785G. o El circuito integrado para el manejo de puerta IC701, es el XO758CE. Internamente este circuito es equivalente al XO137CE. La diferencia radica en el zéner interno que para el caso presente, conduce la salida de +B al valor de 127 voltios. o Además, ha sido incluido un circuito protector de sobre corriente, el cual va a cancelar la oscilación horizontal en caso de ser activado. CIRCUITO PROTECTOR DE SOBRE CORRIENTE

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? -----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------PREGUNTA A cerca de la R713 de ambos planos de 680Ω a 1/2W. Qué pasaría si se abriera? ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Está basado en la onda que desde fly back se forma sobre el ánodo del SCR, y debe tener una amplitud de 500Vpp.

Figura 4. Forma de onda en la puerta del SCR D707. FUENTE SHARP CON SCR MOD 19C68 / 26ME50

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FUENTE SHARP CON SCR MOD 19C68 / 26ME50

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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 ¾

¾

¾ ¾

¾ ¾ ¾ ¾ ¾ ¾

¾

¾

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, 12V y 2 fuentes de 5V. El primario son los terminales 9/10-11/12. Los pines 13-14 se usan para el control por núcleo saturado. Q604, IC607, Q613 y Q614. Relay electrónico. R611 y Q610 conforman el circuito O. Q605 y Q606. Circuito latch o inhibidor de fuente cuando el sistema se protege. IC601 DM43. Es el comparador y amplificador de error para la regulación de la fuente. ARRANQUE. R606 de 33K. C603, C610, C612 y C613. Elementos principales de la constante de tiempo para el circuito. De estos depende el tiempo de suicheo para cada conversor. D603, 604, 605 y 606, llamados Damper, fijan el voltaje inverso para el circuito base emisor de los conversores en el instante de corte de los mismos. R607, C604, R617, C611 y C609 conforman los circuitos achatadores o esnúber.

FUENTE SONY KV27TS27/27TS31

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. Ahora es positivo el pulso inducido en pin 5 de T603, y Q602 es saturado a través de C610 y R609. Entonces C613 se descarga a través de pines 10-1 de T603 y colector emisor de Q602 a tierra. Cuando la corriente de descarga de C613 se agota, el T603 invierte de nuevo, Q602 entra en corte y Q601 nuevamente en conducción. La ubicación en serie de T605 con el primario del choper, da como resultado la carga de C623 con la provisión de 5 voltios hacia el microcontrolador y la carga de C650 para la polarización de Q614 y el fototransistor del opto acople IC607. Este es el proceso de entrega de energía almacenada para stand by. Hasta el momento no hay fuentes en secundario de T604, debido a que este todavía no participa de la oscilación. La razón es que Q613 todavía no conduce dado que en su base hay 0 voltios. 96


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.

voltios a través de la R620 de 470Ω, 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 0.47Ω/3W será suficiente para poner a conducir al Q610. Este transistor dispara el circuito LATCH formado por Q605 y Q606.

CONTROL DE LA FUENTE El IC601 es el control para mantener una salida de +B estable. Para ello toma la muestra desde los 135


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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 390KΩ, resistencias de arranque. 9 R804 de 0.27Ω a 2W, resistencia para O. 9 I801, híbrido para el control de fuente. 9 9 9

HÍBRIDO 9 9 9 9 9 9 9 9

Q1, drive y circuito sensor de voltaje de entrada. Si Q1 conduce, el suiche se corta. Q2, R2, circuito O. Si Q2 conduce, el suiche se corta. R12, D4, referencia para stand by. PC1, opto acople para control de salida de +B en modo de encendido. Q3 TL431A, comparador de error en modo de encendido. R7, R8, divisor de tensión para la toma de muestra. PC2, manejo en stand by. Q4, Q5, relay electrónico. Q5, transistor digital.

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 0.27Ω a tierra caliente. El corte del suiche es controlado ya sea por la constante de tiempo, o por el circuito O 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. En stand by la orden de 0V desde micro a pata 11 del I801, activa Q4 y PC2. Este último está en serie con el D4, zéner de 8.2V, polarizado desde la fuente de 12V en el devanado 9 del choper. El D4 es la referencia para +B en stand by. La conducción de este circuito determina hasta qué momento se mantiene en corte al suiche. En encendido el pin 11 del híbrido sube a 4.7V desde micro y apaga a Q4 y PC2, quedando el control de salida en poder de Q3 y PC1.

FUNCIONAMIENTO El arranque llevado a cabo por las resistencias 803 y 804, es seguido por la respuesta de apoyo en pin 6 del chóper a través de L800, R4-C3 dentro del híbrido, y sale por pata 5 a la puerta del mosfet Q801. En paralelo con este circuito se encuentra la FUENTE DAEWOO DTQ14 / 20V1FC

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FUENTE DAEWOO DTQ14 / 20V1FC

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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. o T3 es el transformador de poder, con su primario en 1, 2 y las salidas de fuente en los pines 3, 4, 5, 6 y 7. El IC2 LM393, es el encargado de dar la salida de PG, si todo está correcto. Y el ZIC1 TL431C, es comparador y amplificador de error para la fuente de 3.3V.

Respuesta de apoyo desde pin 2 del T6 a través de C3 de 4.7nF. ¾ Circuito de control: D28, C19, R57, ZD2. ¾ Corriente primaria: desde los filtros de aplanamiento C5, C6 (fuente de 320V) pines 1, 2 de T6, colector emisor de Q12 a tierra caliente.

¾

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. ¾ Cuando esto sucede, TL494 inhibe las salidas de sus pines 8 y 11, bloqueando la oscilación. ¾

IC TL494

Es el integrado de oscilación y control de la fuente, gobernado desde el micro por su pin 4. Sus terminales son: 1.

FUENTE DE STAND BY En el plano figura como “Slave Power Suply” o fuente esclava. ¾ Primario de T6 bobina 1, 2. ¾ Secundario auxiliar para fuente bobina 3, 4. ¾ Salidas en pin 5 para el regulador de stand by IC3 y pin 6 que alimenta al IC1 oscilador, controlador y amplificador de error en pata 12. El pin 7 es tierra fría. ¾ Arranque R55 de 220K y R56 de 150Ω. FUENTES DE PC TIPO ATX

2. 3. 4.

5. 6.

Entrada no inversora para uno de los dos comparadores internos. Se usa para O ú OVP. Entrada inversora para el circuito anterior. Realimentación de la etapa anterior. Control de tiempo muerto. A través de este pin se inhibe la salida del integrado, ya sea en stand by o por protección de OVP. CT. Conexión del condensador que impone la constante de tiempo del oscilador interno. RT. Conexión de la resistencia que con el condensador de pin 5 hacen la constante de tiempo del circuito oscilador. 103


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 O. 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: 9 En el centro de los filtros de aplanamiento C5 y C6, se haya el condensador principal del circuito resonante primario, C7. La tensión de reposo en el punto medio de C5 y C6, es la mitad de 320V, es decir 160V. 9 En el primer momento digamos que conduce Q1. Su colector está a los 320V. La corriente va a su emisor, pasa por pines 5-6 de T2, pines 2-1 de T3 y fluye por C7. Recordemos que este está sobre el punto medio de los filtros, o sea 160V. Entonces se cargará con +160V para igualarse con C5. 9 Cuando el semiciclo cambia, Q1 se corta y Q2 se activa. Ahora la corriente de descarga de C7 fluye por pines 1-2 de T3, 6-5 de T2, colector emisor de Q2 a tierra. Finalmente, C7 se cargará con –160V al igualarse con C6, tomando como punto 0 el centro del los filtros. 9 Dado que la corriente primaria ha circulado por patas 1-2 de T3, se generan las fuentes de +5, -5, +12, -12 y +3.3.

FUENTES DE PC TIPO ATX

La muestra para el control de salida se toma desde las fuentes de +12V a través de R25 y +5V por R26. 9 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. 9

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 comparador dual, que chequea la fuente de 5V luego de la orden de encendido y cuando está correcta, su salida por el pin 1 es alta, lo que se llama power good o PG. Esto hace que el procesador active el funcionamiento total del PC.

NOTA: para hacer funcionar la fuente por fuera del PC, se puentea el cable verde con cualquier tierra.

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