tipos de fuentes conmutadas

Fuentes Conmutadas

El OsCIlADOr DE lA FuEntE COnmutADA

El oscilador de una fuente pulsada es elencargado de generar la señal alterna original deexcitación de la base del transistor llave. Eseoscilador puede ser un bloque oscilador separa-do con sus propios componentes pasivos y acti-

vos o puede estar autocontenido en la mismaetapa del transistor llave, simplificando el diseño.En el primer caso la frecuencia de oscilación esmás estable; en el segundo la frecuencia se veafectada por la regulación; pero la fuente esinsensible prácticamente a los cambios modera-dos de frecuencia.

Service de Equipos Electrónicos 3 3

Distintos tipos De

Fuentes ConmutaDas

Ya conocemos la mayoría de los bloques que constituyen una fuente pulsada. Hasta ahora

analizamos el funcionamiento del transistor llave, el transformador de pulsos y el rectifi-

cador de secundario. En este capítulo vamos a agregar el oscilador (que en nuestro caso

funciona utilizando el mismo transistor llave por tratarse de un circuito autooscilante), la

etapa de control del período de actividad o regulador del circuito y el medidor de tensión

de salida o circuito de medición. De esta manera estaremos en condiciones de realizar una

primera “clasificación” de fuentes y hablaremos de las fuentes de transferencia directa.

Coordinación: Ing. Horacio Daniel Vallejo - [email protected] base a informes de: Ing. Alberto H. Picerno

Cap 3 - Tipos de Fuentes.qxd:*Cap 4 - telefonia 16/01/14 17:08 Página 33

La BiBLia de Las Fuentes Conmutadas

Un oscilador no es más que una variante deun amplificador. Se trata simplemente de unamplificador con realimentación positiva. En efec-to la realimentación negativa reduce la amplifica-ción y la distorsión de un amplificador. La positivaaumenta la amplificación y la distorsión de modoque llegado a un determinado nivel de realimen-tación la señal realimentada es mayor que la ori-ginal y en ese momento se puede asegurar queel fenómeno de la amplificación se realimenta a simismo, produciendo una señal de salida sinnecesidad de generar la correspondiente señalde entrada.

¿A qué frecuencia se producirán las oscilacio-

nes?

Intuitivamente podemos contestar que será aaquella frecuencia en la que la realimentaciónpositiva se hace máxima. En efecto no puede sera otra frecuencia, ya que el amplificador nopuede oscilar más que a una sola frecuencia, lohará a aquella que primero cumpla con la condi-ción “de amplificación total mayor a uno”. Si seexagera la realimentación positiva el osciladortendrá una forma de onda no sinusoidal productode una elevada distorsión, pero siempre seguiráoscilando a una sola frecuencia, con un elevadocontenido de armónicas, tal que inclusive la señalde salida se puede parecer más a una onda rec-tangular que a una sinusoidal.

En el caso de las fuentes conmutadas, sebusca precisamente que la forma de señal deltransistor sea una onda rectangular lo más per-

fecta posible para reducir la disipación por faltade una velocidad de conmutación adecuada.

Con respecto a los bloques de medición (de latensión de salida y de control del período de acti-vidad), debemos aclarar aún en qué basan sufuncionamiento. Los osciladores, ya sean auto-contenidos o no, se diseñan con un período deactividad propio o intrínseco superior a lo nece-sario para establecer la tensión de salida ade-cuada en la peor de las condiciones. Es decir,que con la máxima carga y la mínima tensión deentrada, nuestro dispositivo no controlado, debegenerar una tensión algo mayor a la correcta. Esdecir, que al transistor llave, le debe sobrar perí-odo de actividad cuando trabaja en forma libre.

Las etapas de medición y control deben anali-zar la tensión de salida y reducir el período deactividad en el valor necesario para establecer latensión de salida correcta con una mínima tole-rancia. Y si cambia la carga, o la tensión de red,la etapa de control variará el período de actividadrápidamente para compensar dicha variación.

Aún sin conocer el circuito completo, el lectordebe haber observado ya que nuestra fuente esun verdadero peligro para el funcionamiento delequipo que alimenta. En efecto, una falla en elcontrol, puede aumentar la tensión de salida aniveles peligrosos que dañen a todo el aparato.Por esa razón, es que la mayoría de las fuentesposeen etapas de protección que cortan el fun-cionamiento cuando la tensión de salida superaun nivel predeterminado. Estas etapas de protec-ción pueden estar incluidas en el medidor de ten-

34 Service de Equipos Electrónicos

Figura 1 - Circuito de medición a lazo abierto de una fuente autooscilante.


distintos tipos de Fuentes Conmutadas

sión de salida, en el transistor llave mismo, o serexteriores a la fuente operando como un cortocir-cuito sobre la salida que quema el fusible deentrada a la fuente.

lA llAVE AutOOsCIlAntE

Para que el lector comprenda como funcionanuestra fuente vamos a tomar el último circuito dela misma y lo vamos a modificar para que la basetenga acoplamiento capacitivo tal como lo indica-mos en el capitulo 1, figura 1. Además vamos aconectar el osciloscopio en la señal de entrada ala base y en la derivación inferior del transforma-dor de pulsos para poder establecer una compa-ración entre ellas.

Por el momento no le de importancia al resis-tor R2 del cual luego vamos a explicar su funcio-namiento en detalle. La sección agregada C5, R1y D1 ya fue explicada. Le explicamos nuestraidea actual. Nosotros queremos sacar el genera-dor de funciones y que la fuente funcione sola,sin ayuda externa, regulando a un valor de ten-sión de salida superior al normal (es decir con untiempo de actividad alto para que se lo pueda

acortar y así regular la salida en el valor correc-to). El osciloscopio lo conectamos sobre el gene-rador que aún estamos usando y sobre un puntodel circuito en donde se genere una señal similara la del oscilador pero con una amplitud un pocomayor. Luego cuando conectemos ese secunda-rio del transformador al capacitor C5 se produci-rá una realimentación positiva y el circuito auto-oscilará.

En la figura 2 se puede observar el oscilogra-ma de XSC1.

Observe que la señal más alta es la señal desalida. En la parte superior se observa la señal deentrada con una menor amplitud. Esto significaque al unir ambos terminales se producirá unarealimentación positiva que provocará las oscila-ciones del circuito tal como lo enunciara un cien-tífico que estudió los osciladores y que se llama-ba Barkhausen.

Barkhausen decía que para que un circuitooscile se deben cumplir dos condiciones.

* La condición de amplitud: El circuito debe

poseer realimentación de la salida a la entrada y

esa realimentación debe ser tal que abriendo el

circuito una señal aplicada a la entrada debe


Figura 2 - Oscilograma de la medición de lazo abierto.



retornar desde la salida con una amplitud idénti-

ca a la señal aplicada (condición de amplitud).

* La condición de fase: Además esas señales

deben estar en fase (condición de fase).

Si esas condiciones se cumplen, el amplifica-dor está justo en la condición de oscilación. Porsupuesto que en todos los osciladores se haceregresar una señal algo más grande que la apli-cada para asegurarse la oscilación.

De cualquier modo hay que aclarar que no esconveniente exagerar, porque cuando la señal esdemasiado grande, se producen distorsiones,salvo que se trate de osciladores no sinusoidalesen donde la señal realimentada puede sermuchas veces más alta que la necesaria.

Si unimos el secundario con la base y proba-mos, el circuito no oscila. Es necesario aplicaruna corriente de arranque en la base del transis-tor que genere algo de corriente en el colector.Esa corriente pasa por el primario y genera algu-na pequeña tensión en el secundario que se vuel-ve a aplicar a la base y que genera una corrientemayor de colector y así sucesivamente hasta queel circuito termina oscilando en forma estable.

Además de los bloques de medición y control,existe un bloque que llamaremos de arranque ysirve para generar la primera señal, que la reali-mentación devuelve con mayor amplitud. Envarios ciclos, la señal tendrá una amplitud sufi-ciente como para que el oscilador funcione per-manentemente y el sistema de arranque ya notenga necesidad de existir. Pero en general el sis-

tema de arranque se deja conectado para simpli-ficar el circuito.

El lector curioso habrá observado la existen-cia del resistor R2. Este resistor es el de arranquede nuestra fuente y es de fundamental importan-cia para el funcionamiento de la misma. Todas lasfuentes conmutadas requieren algún sistema dearranque para comenzar las oscilaciones. Enmuchos casos una vez establecidas las mismas,el sistema de arranque se levanta del circuitopara que no consuma potencia. En otros como elnuestro se deja conectado permanentementeaceptando la potencia desperdiciada.

En la figura 3 se puede observar el circuito dela fuente autooscilante sin sección de regulación.En realidad, el secundario de realimentaciónpositiva debería estar aislado del secundario dela tensión de salida para que la fuente mantengala aislación galvánica entre la red de energía y laTV, pero en el Multisim no tenemos ese transfor-mador y utilizamos un transformador de audiocon el programa modificado. De cualquier modo,si queremos medir con el mismo osciloscopioseñales en el primario y en el secundario, notenemos más remedio que arruinar la aislacióngalvánica con las dos masas del osciloscopio.Por lo tanto, usamos la misma masa para el pri-mario y para el secundario pero recordando queen realidad están aisladas.

En la figura 4 se puede observar el comienzode las oscilaciones sobre los oscilogramas decolector en rojo y de base en verde del transistorllave. Observe que al conectar la fuente se esta-


Figura 3 - Circuito de la fuente autooscilante sin regulación.



blece una tensión de unos 900mV en la base quecomienza a hacer crecer muy lentamente lacorriente por el transistor reduciendo la tensiónde colector. Esta reducción aumenta la tensión enel secundario de realimentación con lo cual eltransistor va hacia la saturación; de este modo seprecipitan los acontecimientos debido a la reali-mentación positiva y la tensión de base crececada ves mas rápidamente hasta que el transis-tor se satura (oscilograma inferior).

Comenzadas las oscilaciones podemos olvi-darnos del resistor de arranque. Ahora el transis-tor permanecerá saturado mientras dure alta latensión del bobinado de realimentación y estodepende del estado de carga del capacitor debase y de la saturación del núcleo del transfor-mador. Cuando el mismo se cargue o el núcleose sature, se reducirá la corriente por la base y eltransistor se cortará rápidamente levantando latensión de colector por encima del valor de fuen-te. En este estado, la tensión del bobinado derealimentación se hará fuertemente negativa y elcapacitor de base se cargará negativamentehaciendo circular corriente por el diodo D1. Esteestado de corte tiene una duración que dependede la energía magnética acumulada en el trans-formador. Cuando dicha energía se agote, la ten-sión negativa del secundario de realimentación

se reducirá y comenzará un nuevo ciclo de satu-ración.

lA EtAPA DE COntrOl

Una etapa de control de una fuente debetomar la tensión continua de la salida, comparar-la con un referencia estable (un zener por logeneral) y modificar el período de actividad enfunción del resultado de la comparación:

* Si la tensión es alta, debe reducir el periodo

de actividad.

* Si es baja debe aumentarlo.

Toda esta operación se debe realizar mante-niendo aisladas las masas de la salida y de laentrada, es decir con buena aislación galvánica.En nuestra fuente experimental, figura 5, conec-tamos tanto el secundario como el primario a lamisma masa para no tener problemas con elretorno de los instrumentos. En la realidad, bastacon que el bobinado de realimentación tenga unamasa aislada para conectarla a la masa del pri-mario; el secundario de salida tendrá su propiamasa aislada del primario y del bobinado de rea-limentación. Así nuestro dispositivo fuente tendrá


Figura 4 - El comienzo de las oscilaciones.



aislación galvánica permitiendo, por ejemplo, eluso de conectores de audio y video en un TV.

En la vida real, la aislación de la medición detensión se consigue con un acoplamiento poroptoacoplador desde la tensión de salida a laetapa de control. Como el Multisim con el cual fuediseñada originalmente la fuente educacional, notiene en su librería un optoacoplador, utilizamos

una fuente de corriente controlada por tensióncon la cual se puede construir un optoacopladorvirtual. Un optoacoplador es una combinación deun Led infrarrojo como entrada y un optotransis-tor como salida. El optotransistor no deja de serun transistor y por lo tanto se puede reemplazarcon una fuente de corriente. En el control de lamisma utilizamos un resistor que representa el


Figura 6 - Oscilogramas comparados del colector de Q3 y Q1.

Figura 5 - Fuente con regulador.



consumo del Led. En la figura 5 se puede obser-var nuestra fuente completa con optoacopladorsimulado y realimentación positiva sobre el tran-sistor llave. Póngala a funcionar y observará queen 1,5mS regulará en 112 V.

Para que el transistor de control Q3 conduzca,se debe cumplir dos condiciones como en cual-quier transistor NPN, por un lado la base debetener alguna corriente en directa y el colectordebe ser positivo con respecto al emisor. La ten-sión de colector está derivada en parte desde elbobinado de realimentación y en parte desde lafuente primaria. Un oscilograma sobre el colectorde Q3, tomando como referencia el colector deltransistor llave Q1, nos permite observar que elresistor R10 conforma una onda cuasi diente desierra sobre R11 + C7.

Nota: observe que el eje cero del oscilogramasuperior de la figura 6 fue corrido dos divisioneshacia arriba de modo que solo una parte del dien-te de sierra tiene potencial positivo.

La condición de tensión positiva sobre elcolector sólo se cumple al final del diente de sie-rra. Si en ese momento la tensión de salida supe-ra los 112V del diodo zener, el optoacopladorsimulado genera corriente por la base y el tran-sistor Q3 conduce levantando la tensión de emi-sor. Cuando la tensión de emisor de Q3 aumen-ta, conduce el transistor driver Q2 y cortocircuitala juntura base emisor del transistor llave, ade-lantando el final de la conducción.

En la figura 7 se puede observar el mismooscilograma, pero con una base de tiempo masrápida para observar el fenómeno del arranquede la fuente. En el arranque, el colector de Q3tiene una tensión positiva adecuada para condu-cir, pero no lo hace porque no tiene corriente debase aportada por el optoacoplador. Un pocodespués (donde ubicamos el cursor 1) la tensiónde la salida supera los 112V y el transistor Q3conduce acortado el periodo de actividad y redu-ciendo de ese modo la carga del capacitor desalida C1.

Posteriormente se observa que todos losciclos tienen sólo un pequeño sector positivo, yaque la frecuencia aumentó bruscamente, con locual se corrige indirectamente el período de acti-vidad.

mEDICIOnEs DE rEgulACIón

E InDICACIOnEs DE rEPArACIón

Nuestra fuente corrige la tensión de salida,pero no se puede esperar que esa corrección seainfinitamente grande. Es decir, que si aumento lacarga, la tensión se debe reducir aunque sealevemente. En principio debemos establecer conexactitud la corriente de carga máxima y mínimaasí como la tensión de entrada máxima y mínima.Si se trata de un TV de 20”, por ejemplo, pode-mos considerar que consumirá entre 0,5 y 1A. Encuanto a la tensión de entrada, deberíamos admi-


Figura 7 - Oscilogramas comparados del colector de Q3 y Q1 con una base de

tiempo más rápida.



tir entre 200 y 350 V salvo que sea un modelopara 220/110 automático en donde debería regu-lar entre 120 y 350V (en general, esto se consi-gue con fuentes mas elaboradas que usan circui-tos integrados).

La medición a la tensión de entrada mínima yla carga máxima, nos da un valor de 108V quepasada a valores porcentuales indica que la fuen-te cayó un 4% aproximadamente. En cuanto a lamedición a la máxima tensión de entrada, con lamínima carga nos encontramos con un valor de115V, es decir de aproximadamente un 3%. Tanimportante como la tensión de salida, es el valorde la frecuencia máxima a la cual se llega en elsegundo caso, ya que un valor demasiado altopuede provocar elevadas perdidas en el núcleodel transformador, o en el dispositivo usado comollave.

¿Es importante el tema de la regulación en el

trabajo de reparación, o sólo es un concepto teó-

rico útil para el ingeniero que diseña la TV?

Es sumamente útil, en efecto, muchas TVsfuncionan correctamente con la tensión nominalde red, pero en cuanto la misma sube unos pocosvolts, la fuente deja de regular y aplica una ten-sión elevada al equipo pudiendo dañar compo-nentes muy caros o importantes. El caso contra-rio es también muy común.

En cuanto la tensión de red baja unos pocosvolts, las fuentes defectuosas dejan de funcionary la TV se apaga.

Por esa razón es que Ud. no debe dar porreparada una fuente hasta haberle medido laregulación y mucho menos utilizar el propio equi-po como carga de la fuente. En efecto esa es lamejor manera de buscar problemas. En principioUd. no puede estar seguro del funcionamiento deun equipo cuando haya encontrado que la fuentenecesitaba una reparación. La fuente se puededañar por sí sola, pero también es muy probableque se halla dañado por una falla en el resto delequipo (por ejemplo un cortocircuito o un excesode consumo).

La tarea primordial del reparador es aislar lasetapas defectuosas. Si luego puede llegar aencontrar el componente específicamente daña-do puede considerar que obtuvo un éxito rotundoen su trabajo. Pero si sólo puede llegar a variossospechosos de poco precio, no debe dudar encambiarlos a todos. Luego, si siente curiosidad,podrá medirlos y determinar cual es el verdaderoculpable de la falla.

ClAsIFICACIón DE lAs FuEntEs COnmutADAs

Las fuentes deben estudiarse ordenadamentepara que no ocurra que estudiamos dos veces uncircuito muy similar. Por eso lo mejor es realizarun ordenamiento en función del tipo de circuito.

Vamos a ordenar las fuentes en cuatro gran-des grupos en función de cómo se transmite laenergía desde el circuito primario al secundario.A todos los efectos vamos a considerar que nues-tro circuito primario es el directamente conectadoa la red y que termina en el capacitor electrolíticoprincipal que se carga al valor de pico de la red oa valores algo menores.

FuEntEs DE trAnsFErEnCIA DIrECtA

El circuito secundario es aquel que entrega latensión a la/las carga/cargas. La energía puedeser transferida en forma directa. De la red a lacarga dando lugar a las “Fuentes deTransferencia Directa” cuyo esquema podemosobservar en la figura 8.

Si tiristor D1 se dispara con el pico de la ten-sión de red, tenemos el caso más elemental endonde el tiristor podría reemplazarse por un diodorectificador común. En este caso la tensión desalida no puede ser elegida ni regulada. Estasfuentes rectifican aproximadamente 155V enlugares donde la red de canalización es de 110Vy 310V en lugares donde la red es de 220V.Evidentemente estas fuentes no son aisladas yesa característica hace que se las utilice muypoco en la actualidad en donde todos las TVs tie-nen entrada de audio y video.

Si D1 se dispara después de llegar al picomáximo positivo el capacitor C1 se cargará a unvalor que depende del punto de disparo y es asícomo estas fuentes regulan y reducen tensión.


Figura 8 - Fuente de transferencia directa.



Todo depende del bloque que llamamos de con-trol y del encendido preciso del tiristor.

Si bien estas fuentes perdieron actualidad lasmencionamos porque en ellas se basa el funcio-namiento de lo que llamamos el variac electróni-co. Para probar fuentes hace falta tener un auto-transformador regulable o variac pero como es undispositivo caro se lo reemplaza con una fuente atiristor y un circuito de control que se explica en lasección de instrumental especial entregada porseparado. Este circuito es en el fondo una Fuentede Transferencia Directa y es útil estudiarlo.

Para entender porque a las fuentes de trans-ferencia directa se las llama así, debemos anali-zar primero las “Fuentes de TransferenciaIndirecta” que forman la segunda clasificación defuentes conmutadas y por mucho la mas comúnen la actualidad.

FuEntEs DE trAnsFErEnCIA InDIrECtA

Las Fuentes de Transferencia Indirecta sonlas que suelen estudiarse como ejemplo de fuen-tes conmutadas. Nosotros sabemos que esafuente tiene un modo muy particular de trabajarque podemos dividir en dos tiempos. En el primertiempo acumulan energía en el trasformador de

pulsos y en el segundo la transfieren a la carga.Pueden tener un tercer tiempo en donde elnúcleo del transformador ya descargó toda suenergía y aun no se cerró el transistor para unnuevo ciclo.

En la figura 9 se puede observar el esquemamás elemental de las Fuentes Conmutadas deTransferencia Indirecta.

En el primer tiempo se carga el núcleo deltransformador con la energía de la red que circu-la por la llave J1 (acumulación de energía mag-nética). En el momento adecuado, se abre lallave y la energía acumulada se transfiere alcapacitor C1 por intermedio del diodo D1.

Observe entonces la diferencia entre las dosfuente clasificadas hasta ahora. En la Fuente deTransferencia Directa la energía de la red setoma y se consume al mismo tiempo. En el restodel tiempo la llave (tiristor) está abierta. En las detransferencia indirecta en el primer tiempo seacumula y en el segundo se transfiere.

FuEntEs DE trAnsFErEnCIA COmbInADA

Existe un tercer grupo de fuentes que se ubi-can como fuentes de transferencia combinada endonde se agrega un componente llamado diodo

recuperador de fuente y cuyo circui-to se puede observar en la figura 10.En su debido momento se estudia-ran estas fuentes en profundidadpero aquí adelantamos que debensu nombre a que en un primer tiem-po transfieren energía de la red alinductor L1 al mismo tiempo quetransfieren energía al capacitor C1 yde allí a la carga. En el segundotiempo solo transfieren energía delinductor al capacitor C1.Por ultimo existen las que el autorconsidera como circuitos de fuentesespeciales. Un ejemplo muy especí-fico son las fuentes que combinan lafunción de fuente de alimentacióncon la función de etapa de salidahorizontal de un TV. Estas fuentes también son denomi-nadas “Fuente – Horizontal con unsolo Transistor” y en realidad fueuna experiencia frustrante para losingenieros que las utilizaron debidoa la dificultad que existe para aislar


Figura 10 - Fuente de transferencia combinada.

Figura 9 - Fuente de transferencia indirecta.



una falla como de horizontal o de fuente. En latabla 1 ubicamos a estas diferentes fuentes enforma de 4 grupos.

El tema de la clasificación de fuentes no ter-mina aquí. Lo volveremos a tratar ya que cadagrupo admite a su vez varias subdivisiones másque extienden los diferentes grupos.

tEOríA DEl FunCIOnAmIEntO

DE lAs FuEntEs DE trAnsFErEnCIA InDIrECtA

Volvamos al circuito de la figura 8, ¿cómo sonlas formas de onda correspondiente a este circui-to?

Las ecuaciones magnéticas y eléctricas per-miten analizarlo con una gran sencillez si consi-deramos que los dos tiempos básicos siempre seamplían a 3 tiempos en los casos prácticos. Estadivisión en tres tiempos nos permiten analizarlamatemáticamente en forma sencilla.

En la figura 11 se observa un circuito simula-do en donde se utiliza en forma genérica unallave J1. Esta llave es una llave controlada portensión que representa tanto a un transistor bipo-lar como a un MOSFET. El circuito básico essiempre el mismo;pero cuando se utili-zan componentesreales es convenien-te ubicar al dispositi-vo llave en otra posi-ción equivalente porrazones de excita-ción. En efecto tantoen un caso como enotro es convenienteque el terminal deemisor (o el terminalde fuente en unMOSFET) esténconectados a lamasa caliente.

Esto modifica la disposición del primario sincambiar el circuito en sí.

Observe en la figura 12 que en serie con lallave S1 se coloca un resistor de pequeño valor(R1 de 1 mOhm). Este resistor no tiene una fun-ción específica en el circuito, es decir que suausencia no modifica el funcionamiento. Se loagrega para medir sobre él una tensión que nospermita conocer la corriente del circuito primario.Más adelante estudiaremos que dicho resistorpuede existir en la realidad relacionado con el cir-cuito de protección de sobrecorriente.

El trasformador T1 tiene un punto en la partesuperior de sus dos bobinados que indica elcomienzo o el final de los bobinados. Esto signifi-ca que para que el circuito trabaje en contrafase(cuando circula corriente por el primario no circu-la por el secundario) se debe conectar el diodoauxiliar en el terminal inferior del secundario por-que al cerrarse la llave se coloca el positivo de lafuente en la parte superior del primario y en esemomento el terminal homónimo del secundarioes negativo.

Con todo esto podemos analizar los oscilo-gramas del circuito que son significativos por simismo.


Figura 11 - Fuente de transferencia indirecta.

Tabla 1 - Clasificación de las fuentes.



En la parte superior de la figura 13 está repre-sentada la corriente por la llave. Observe que alcerrarse la llave la corriente comienza a crecerlinealmente, hasta que llegado un determinadoinstante de tiempo, la llave se abre de modo quela corriente de primario se corta.

En ese momento debería conducir instantá-neamente el diodo auxiliar, pero no se puede pre-

tender que conduzcaen forma instantá-nea; por otro lado eltransformador tienecierta parte delcampo magnético pri-mario que no pasapor adentro delsecundario (induc-tancia de dispersión)y por lo tanto noimporta que el diodose cierre instantánea-mente porque esecierre no se refleja enel primario. Esto sig-nifica que en la ten-sión de primario (enrojo) se produce unsobrepulso peligrosoque se observa

sobrepasando la pantalla del osciloscopio. Noteque la tensión sobre la llave se desplazó haciaabajo para poder observarla sin inconvenientes.

Anteriormente dijimos que se podían encon-trar 3 puntos importantes en los oscilogramas delcircuito. Al tiempo T1 se cierra la llave y comien-za a crecer la corriente de primario en verde. Almismo tiempo se observa que la tensión sobre la


Figura 12 - Disposición más adecuada para la excitación.

Figura 13 - Oscilogramas de la fuente de transferencia indirecta.



llave se hace igual a cero siendo este uno de lospuntos importantes de la tensión del primario.

En el instante de tiempo T2 la llave se abredando lugar al corte a cero de la corriente de pri-mario y a la generación del pulso ascendentecasi infinito de la tensión sobre el mismo. Encuanto la inductancia de dispersión se queda sinenergía y el diodo auxiliar conduce la tensión sereduce inmediatamente y podemos decir que latensión sobre el secundario será igual a la ten-sión sobre el capacitor C1 (si consideramos aldiodo como ideal con barrera nula). Esa tensiónpuede transferirse al primario a través de la rela-ción de transformación del transformador que ennuestro caso es igual a 2 (el total del secundariotiene la mitad de vueltas que el primario). La ten-sión máxima del primario se puede calcular enforma aproximada considerando que sobre elbobinado se obtiene una tensión igual a la delsecundario (118V en nuestro caso) multiplicadopor la relación de espiras (2 en nuestro caso) quehace una tensión de 236V. Esta tensión se sumaa la tensión de fuente con lo que se obtiene unatensión de 236V + 155V = 391V aproximadamen-te en nuestro caso.

El tercer instante de tiempo que debemosconsiderar, es el momento en que se agota laenergía acumulada en el transformador. En efec-to esto puede ocurrir antes que vuelva a conducirla llave. En ese instante no conduce ningún dis-positivo. La llave todavía no se cerró y el diodorecuperador ya está abierto. En este instante latensión del primario no se puede mantener en elvalor calculado porque el diodo no conduce ycomienza a descender. Este descenso encuentracomo único componente activo la capacidad dis-tribuida del bobinado primario y la del secundarioreflejada al primario, por eso se produce unaoscilación amortiguada hasta que la llave se vuel-va a cerrar. La tensión media durante este tiem-po, al no circular corriente por el inductor, debeser igual a la tensión de la fuente original de155V. Es decir que la oscilación amortiguada serealiza hacia arriba y hacia debajo de 155V.

blOquEs DE PrOtECCIón y COntrOl

Los bloques básicos de una fuente debencompletarse con los bloques de protección y con-trol. Sin ellos la fuente no podría funcionar másque unos instantes; la mayor parte de las dife-rencias entre las fuentes se encuentran en estos

circuitos y por ello deben ser estudiado en pro-fundidad.

Otros de los inconvenientes con que seencuentra habitualmente un reparador es la faltade oscilogramas. Cualquier reparador con expe-riencia sabe que si tiene dos TVs iguales parareparar tiene un trabajo mucho menos complejoque si tiene que imaginarse las formas de onda ylas tensiones continuas. Si se puede conseguir elmanual de servicio y existe el oscilograma quenecesitamos tenemos el problema resuelto, peroeso no siempre es posible.

Desde aquí proponemos una solución diferen-te y muy moderna que estamos seguros que esla solución que van a adoptar todos los fabrican-tes en el futuro. El uso de los laboratorios virtua-les. Si una fuente tiene su circuito simulado escomo tener un TV melliza en la estantería quenos permite comparar oscilogramas, tensionescontinuas y otras cosas. Inclusive podríamosdecir que en cierto sentido es mejor porque en ellaboratorio virtual podemos probar cosas que nose pueden probar en el caso real.

El problema que suele presentarse para reali-zar las simulaciones es que los fabricantes de cir-cuitos integrados específicos aun no entregan lassimulaciones de los mismos y es muy improbableque existan en las librerías del laboratorio virtual.Pero si la fuente no utiliza integrados o tenemosel circuito interno de los mismos se los puede vir-tualizar aunque sea un esfuerzo muy grande.

CIrCuItOs DE AmOrtIguACIón

(snubbEr CIrCuIt)

El circuito básico puede completarse con elagregado de tres redes de snubber que mostra-remos una a una. En la figura 14 agregamos lared más importante, la red de protección desobretensión en la llave electrónica o red desnubber superior.

Con el agregado de la red de snubber supe-rior, los oscilogramas sobre la llave se modificande modo tal que ya no existe el pico de sobre ten-sión que podría quemar la misma. Observe lafigura 15 y 16 en donde se pueden apreciar lososcilogramas más importantes que son la tensiónsobre la llave, la corriente por la llave, la corrien-te por el diodo auxiliar y la tensión del secunda-rio.

El primer oscilograma es la señal sobre lallave que utilizamos como referencia. Observe




que cuando la llave está abierta la tensión es altay del valor calculado en la entrega anterior de356V. En cuanto a la corriente máxima se puedeobservar un valor de 1,5mV sobre un resistor de1 mOhm es decir 1,5A.

Observe que cuando se cierra la llave lacorriente comienza a crecer lentamente y quecrece a ritmo constante hasta el valor máximo.Este crecimiento ocurre a un ritmo que depende

del valor de la inductancia y de la frecuencia detrabajo de la fuente, como se aclarará posterior-mente en la sección de cálculos.

Cuando la corriente del primario decae a cerocomienza a circular corriente por el secundario(fuente de trasferencia indirecta). Esta corrientecomienza en un valor de 3A y decae lentamentehasta cero. En principio parecería que no se cum-ple la premisa fundamental de que los inductores


Figura 14 - Red de protección por tensión sobre la llave electrónica.

Figura 15 - Tensión sobre la llave y

corriente por la llave.

Figura 16 - Corriente por el diodo auxiliar

y tensión del secundario.



no permiten que la corriente cambie de golpe por-que aquí hay un cambio de 1,5A a 3A pero estotiene una explicación clara. En realidad lo que nopuede cambiar de golpe es el campo magnéticodel núcleo.

Si sólo tenemos un bobinado esto es equiva-lente a que no se produce un cambio brusco decorriente por el mismo, pero en nuestro casoexisten dos bobinados, que además no tienen lamisma cantidad de vueltas. En efecto el transfor-mador que estamos utilizando tiene una relaciónde transformación 2:1 y esto significa que en elsecundario deben circular 3A para generar uncampo magnético idéntico al que se generaríacon una corriente de 1,5A circulando por el pri-mario. Esto también se podría explicar reflejandola corriente del secundario al primario a través dela relación de transformación como Ip = Is/2 endonde podríamos observar que los 3A del secun-dario equivalen a una corriente de 1,5A por el pri-mario.

Otros detalles a observar son la tensión desecundario que debe tener un valor pico a picoigual a la de primario dividido en dos, dada larelación de transformación. En el primario la ten-sión máxima es como dijimos de 356V y la míni-ma de cero. En el secundario tenemos una ten-sión 96,8V y –76V lo cual hace una tensión picoa pico de 172,8V que multiplicada por 2 (la rela-ción de transformación) genera una tensión de346V aproximadamente igual a la de primario.

¿Cuál es la conclusión práctica, para el repa-

rador, que se puede sacar de esta sección?

Que la red de snubber superior es fundamen-tal para la vida de la llave, cualquiera que seaésta. Si su llave se quema misteriosamente alencender la fuente con la tensión de trabajo deentrada controle con el multímetro el diodo deprotección el resistor y el capacitor de la red deprotección correspondiente. También puedearrancar la fuente con muy baja tensión utilizan-do un EVARIAC y controlar el oscilograma sobrela llave; si aparece un pulso finito y alto no sigaaumentando la tensión, simplemente la red desnubber no funciona. Si no tiene osciloscopio uti-lice el circuito detector serie que utiliza para pro-bar el pulso de retrasado horizontal.

La siguiente red de snubber que estudiaremoses la inferior, figura 17, que se ubica directamen-te sobre la llave y que suele tener un capacitor depequeño valor del orden de los 300pF en lugardel de 10nF que se utiliza en la red superior.

La acción de esta red es suprimir las oscila-ciones amortiguadas que se producen cuando seagota la energía acumulada en el campo magné-tico.

Observe que la corriente del secundariocomienza en 3A y se reduce con un ritmo deter-minado por el valor de inductancia del secundario(en nuestro caso como el transformador dividepor dos tiene la mitad de vueltas que el primarioy cuatro veces menos de inductancia). Si el valor


Figura 17 - Red de snubber inferior.



de corriente llega a cero antes que vuelva acerrarse la llave existe un intervalo de tiempo endonde la llave quedará abierta y no hay energíaacumulada que mantenga al diodo del secunda-rio conduciendo. En ese caso, la energía acumu-lada en la capacidad distribuida de los bobinados(que se trata de reducir al mínimo valor posible alconstruirlo) solo puede descargarse sobre lainductancia de magnetización (L del primario conel secundario abierto) del transformador.

La pregunta que Ud. se debe estar haciendoes por qué analizamos esta red sólo ahora que se

acabó la energía acumulada en la inductanciasecundaria del transformador. Cuando la tensiónsobre la llave estaba en el máximo, el capacitorC3 se carga a plena tensión porque D3 conduce.Esta acción prácticamente no se nota porque C3de 220pF queda conectado en paralelo con C2de 10nF en paralelo para la CA. Pero cuando ter-mina el segundo tiempo la tensión de la llave caey D3 se abre quedando R5 conectado en seriecon C3 conectado sobre la llave. Esta capacidadC3 es mucho mayor que la capacidad distribuiday se produce una oscilación de tan baja frecuen-cia que el tercer tiempo es mucho menor que elperíodo de la oscilación. Además se trata de unaoscilación mucho mas amortiguada por la pre-sencia de R5.

En la figura 18 se puede observar el efecto deatenuar la oscilación amortiguada del primariocon su capacidad distribuida por intermedio deuna red RCD.

Observe que ahora la tensión de la llave nocae en forma oscilatoria sino que lo hace enforma abrupta hasta el único valor posible si loscomponentes reactivos están descargados esdecir hasta la tensión de fuente y se mantiene allíhasta que la llave se vuelva a cerrar.

La reducción de la oscilación se traduce en unaumento de la eficiencia del sistema.

Por último, nos queda analizar una red RCmontada sobre el diodo auxiliar. Esta red tiene undoble efecto:


Figura 18 - Oscilación amortigua-

da del primario.

Figura 19 - Circuito completo con la tercera red de snubber.



* Evita la destrucción del diodo por las tensio-

nes de pico que se generan sobre él al conectar-

le bruscamente una corriente importante.

* Evita irradiaciones espurias cuyas armóni-

cas superiores puedan ser captadas por el sinto-

nizador del equipo.

El resistor de 10 Ohm limita la corriente inicialde carga a valores perfectamente adecuadospara el diodo rápido. El capacitor cierra el circui-to a una longitud muy corta para los armónicossuperiores. En la figura 20 se pueden observarlos oscilogramas correspondientes de tensión ycorriente sobre el secundario.

Con este tema terminamos la primera parteteórica de fuentes conmutadas. Hasta aquí pode-mos asegurar que el lector ya tiene los conoci-mientos necesarios para encarar la reparación decualquier fuente pulsada del tipo que fuere. Másadelante vamos a seguir tratando otros temas teóricos como la clasificación de las fuentes y las

redes de snubber para recién comenzar a ana-lizar las diferentes fuentes existentes en el uni-verso de la electrónica.La reparación de fuentes conmutadas requie-

re un análisis cuidadoso de todas y cada unade las diferentes fuentes existente en estemomento o utilizadas en el pasado. En efecto,al taller de reparaciones no llegan sólo lasfuentes de última generación. Un taller escomo un museo en donde se pueden observarlos últimos 25 años de la industria electrónica.Pero a diferencia del museo, todos esos dispo-sitivos electrónicos deben volver a funcionar yen perfectas condiciones, porque para sudueño, es el dispositivo que lo entretiene dia-riamente y él no sabe de dificultades técnicas,falta de repuestos, poca información, etc. Élespera que nosotros reparemos su equipo y lohagamos económicamente y sin demoras.También clasificamos las fuentes según sus

diferentes modos de transferir la energía encuatro grandes grupos.Tenga en cuenta que Ud. puede descargar un

disco compacto desde Internet con todo el librode texto al que pertenece este escrito, más losarchivos gráficos, otros textos sobre funciona-miento y reparación de fuentes conmutadas,videos explicativos, programas para facilitar lacomprensión y guías de fallas y soluciones enequipos electrónicos. Para efectuar la descar-ga, con su navegador vaya a nuestra web:www.webelectronica.com.mx, haga clic en elícono password e ingres la clave: fuentes106. J


Figura 20 - Tensión y corriente

sobre el secundario.


tipos de fuentes conmutadas

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