CURSO DE FUENTES CONMUTADAS - LECCION 3 - CONCLUSION
LA REALIMENATCION Y EL CONTROL DE ACTIVIDAD

Existen muchas formas de estudiar las fuentes conmutadas. Nosotros elegimos el camino práctico luego de haber analizado teóricamente al transistor bipolar como conmutador. Esto significa que vamos a llegar al circuito completo de una fuente conmutada partiendo de una simple llave a transistor bipolar y un inductor. En esta nota veremos por qué es preciso "agregar una realimentación" al circuito analizado en la edición anterior, con el objeto de poder regular la tensión de salida.

LA REGULACION SIN REALIMENTACION

Nuestro circuito, tal como fue planteado en Saber Nº 208 no tiene posibilidad de ajustar la tensión de salida ante variaciones de los dos parámetros mas importantes de la fuente: la tensión continua de entrada (en nuestro caso de 300V) y la resistencia de carga R4 (hace referencia al circuito de la figura 3 en la edicióna nterior, que aquí denominamos figura A).

Al variar R4 se desbalancea el estado de carga sobre el capacitor C3. En efecto, la carga es la misma pero la descarga es mayor y por lo tanto la tensión de salida se reduce. Algo similar ocurre cuando variamos la tensión del primario por ejemplo reduciéndola. Ahora el régimen de carga del capacitor se reduce, pero como se conserva constante el régimen de descarga, la tensión sobre C3 se reduce.

En este caso se dice que el circuito no tiene regulación. Para que el lector comprenda perfectamente este fenómeno vamos a incrementar la carga de nuestro circuito en un 10% y vamos a reducir la tensión de entrada en el mismo porcentaje para observar cuánto varía la tensión de salida (figura 1). Observe que el voltímetro de salida nos indica que la tensión cayó aproximadamente 5V; en realidad el comportamiento de nuestra fuente es considerablemente bueno, porque podríamos esperar que la tensión se hubiera reducido en el orden del 20%. Como fuere, la variación es inadmisible y se impone una regulación automática de la tensión de salida que es tema del próximo artículo. Pero en éste analizaremos cómo regular la salida a mano, variando el parámetro más importante de la fuente que es el periodo de actividad.

 
REAJUSTE DEL PERIODO DE ACTIVIDAD
¿Como haría Ud. para que la tensión de salida se mantenga en el valor deseado de 200V?
Por supuesto que la respuesta se leería el valor de la tensión de salida y si ese valor es superior al deseado reduciría el tiempo de actividad del oscilador. Si fuera mayor al deseado lo reduciría. Así de simple. Por supuesto que existen otras formas de variar la tensión de salida pero todas son inadecuadas por alguna razón. Por ejemplo se podría regular el valor de la tensión primaria (inadecuado porque la reducción resistiva produciría calor) o el acoplamiento entre el primario o secundario de transformador (muy difícil de realizar).

El cambio del tiempo de actividad es lo más indicado, porque el transistor llave siempre pasa de conducción a corte sin producir más calor que el imprescindible en cada cambio de estado. Sin embargo, debemos aclarar que en todas las fuentes autooscilantes no se puede cambiar el tiempo de actividad sin modificar la frecuencia de oscilación. De hecho muchas fuentes tienen un tiempo de conducción fijo y el cambio del periodo de actividad solo se puede lograr cambiando la frecuencia de trabajo. Nuestra fuente cambia ambas cosas al mismo tiempo siendo éste el comportamiento más común entre las fuentes.

En realidad no importa que la frecuencia cambie siempre que no lo haga a frecuencias peligrosas. Por ejemplo, si la frecuencia aumenta por encima de 100kHz es posible que el transistor resulte lento y comience a disipar energía térmica en exceso debido a que se producen demasiadas conmutaciones por segundo. También es posible que la frecuencia se reduzca demasiado e ingrese en la banda audible o produzca interferencias notables en la imagen.

Vamos a regular nuestra fuente para que recobre la tensión de salida de 200V por simple modificación del periodo de actividad. Haga funcionar la fuente con 200V de fuente primaria y una carga de 400?. Pique sobre el generador de funciones y modifique el periodo de actividad hasta que la tensión de salida recobre su valor correcto de 200V (figura 2).

Como se puede observar con un valor de tiempo de actividad de 75% se logra estabilizar la salida nuevamente en 200V. Ahora le pedimos al lector que vuelva a los valores originales de tensión de fuente primaria de 300V, resistencia de carga de 500ohm y tiempo de actividad de 70%.

En esa condición la tensión de salida es de 200V. Vamos a comprobar que si solo modificamos la frecuencia del generador de funciones, sin modificar el tiempo de actividad, la tensión de salida prácticamente no se modifica. En efecto, le pedimos que cambien la frecuencia a 70kHz y compruebe que la tensión de fuente prácticamente no cambió.

 
CONCLUSIONES
En este artículo llegamos a una disposición de fuente muy cercana a la definitiva. En el próximo completaremos la fuente, haciéndola autooscilante e incluyendo los dispositivos de regulación de la tensión de salida. Observe que nuestra fuente es solo un dispositivo didáctico, pero lo más importante es que cuenta con todos los órganos de una fuente comercial permitiéndonos comprobar su funcionamiento.

Inclusive, en un futuro inmediato utilizaremos el mismo circuito con materiales fallados para que el lector aprenda las técnicas de reparación que en las prácticas reales son difíciles de realizar porque se producen fallas destructivas.

 
APENDICE: ANALISIS DE ALGUNAS FUENTES DE TV
Nota de Redacción: No todos los equipos electrónicos, y en especial los televisores de hace unos años y que pueden “aparecer en el taller para su reparación” tienen Fuentes de alimentación conmutadas, es por eso que agregamos este apéndice que muestra algunos modelos básicos. El siguiente apéndice fue entregado por José Ramos Atuya, como un aporte para los lectores de Saber Electrónica, sobre material publicado en Internet.

En la figura 3 se observa el circuito completo de la fuente del TV Toshiba Modelo 20TEA con rectificador de media onda.

El diodo D901 es el encargado de hacer la rectificación de la señal de entrada, entregando 140V al filtro C906 de 200µF mediante la R905 de 4,7ohm. Luego, el resistor R907 de 39ohm provee una tensión no regulada de 120V DC.

Por ser una fuente sencilla su reparación es fácil y tiene buen desempeño. Si al comenzar a reparar la fuente el fusible F901 de 2A está abierto es probable que encontremos el D901 en corto. Si éste está bueno pero el que está abierto es el F902, el problema está en la etapa o circuito que alimenta y controla ese fusible (el problema no está en la fuente).

Cabe aclarar que, muchas veces, el color del vidrio del fusible nos ayuda a determinar la gravedad del daño. Cuando solo se ve abierto el hilo interno, pero el vidrio queda limpio, probablemente sea sufiente cambiarlo por otro de iguales características para que el equipo quede funcionando.

Si por el contrario el vidrio está ennegrecido, es porque sufrió una fuerte descarga eléctrica y cuando se nota que el hilo quedó desintegrado en pequeñas bolitas o puntitos, es por ue hubo un cortocircuito en alguna etapa.

Cuando repare una fuente, una vez solucionado el problema energetice el equipo y compruebe que los voltajes estén correctos de acuerdo con el diagrama del televisor, deje el TV al menos unas cuatro horas en prueba antes de dar por finalizada la reparación.

La figura 4 muestra el diagrama de un TV RCA con fuente de onda completa.

Esta fuente posee un auto transformador con el objetivo de que el TV se pueda conectar tanto a 115V como a 220V.

En la figura 5 tenemos la fuente de un TV Sanyo Modelo 5-T510R que trabaja a 12V DC por lo que tiene un transformador reductor de 120VAC a 18VAC; también tiene la opción de que se pueda conectar a una batería externa como a la del automóvil.

Un detalle en particular de esta fuente es que se trata de una fuente regulada y para ello se le han agregado 2 transistores Q 701 y Q702 además de otros componentes discretos.

Que un TV tenga fuente regulada o estabilizada garantiza un perfecto funcionamiento. Para facilitar el estudio ampliamos el diagrama con las partes que nos interesa analizar, para ello, vea la figura 6.

La señal, luego de ser rectificada por el puente rectificador formado por los 4 Diodos D701 al D704 y filtrada por el C705 de 2.200µF/25V, el voltaje se le entrega al colector del Q701 14,7V DC para que en base al voltaje de control entregado por el Q705 que es de 14.1V éste entregue por el emisor 9,5V regulados y estabilizados.

Como el Q705 es el encargado de controlar al transistor de potencia Q701, éste es el que recibe la referencia del voltaje a entregar.

La referencia se le entrega por su base en proporción a la posición del potenciómetro VR701 que permite hacer ajustes, tomando como base o punto de partida la referencia fija y estable dada por el Diodo D705 (Zener de 6,2V), para que el emisor del Q705 esté siempre en 3,3V tal como lo registra el diagrama.

 
Autor: Ing. Alberto Horacio Picerno
Docente titular de la cátedra de Fuentes Pulsadas (APAE)
FIGURA A
 
FIGURA 1
 
FIGURA 2
 
FIGURA 3
 
FIGURA 4
 
FIGURA 5
 
FIGURA 6