CURSO DE FUENTES CONMUTADAS - LECCION 7
MEDICION DE LA FUENTE SANYO 6736-00

Ya estamos promediando este "curso" destinado a explicar el funcionamiento de las fuentes conmutadas para que tenga recursos que le permitan mantener y reparar equipos electrónicos con fallas en estos bloques. En esta entrega analizaremos una fuente comercial y la forma en que se puede "saber" si funciona correctamente.

INTRODUCCION

¿Medición en destino o medición en origen?
A la hora de catalogar las diferentes fuentes, ésta es una de las preguntas que debemos realizarnos. La estructura de la fuente no sufre cambios fundamentales, pero el método de reparación debe ser debidamente modificado porque en un caso existe un optoacoplador y en el otro no.

¿Si no hay optoacoplador, no hay aislación galvánica?
Mentira, las fuentes más económicas no tienen optoacoplador pero mantienen la característica de ser fuentes aisladas. Lo único que pierden es algo de regulación contra variaciones de carga, pero tienen un funcionamiento adecuado y preciso contra variaciones de la tensión de red. También existen fuentes comúnmente llamadas maestro esclavo que transforman la tensión a medir en una alterna y la envían al primario para su análisis. Aquí vamos a concentrarnos sobre la fuente de los equipos SANYO modelo 6736-00 (chasis 83P) y CLP2121-00 (chasis 83P).

En realidad vamos a concentrarnos fundamentalmente sobre las diferencias entre estas fuentes y las F41/c y sucesivas que ya fueron analizadas en la primer entrega de este curso, en un “especial de fuentes” que acompañó a esa primer entrega.

 
BREVE DESCRIPCION DE LA FUENTE SANYO 6736-00
Nuestros lectores ya conocen el modo de analizar una fuente separada en cuatro bloques. El bloque de arranque, el bloque oscilador, el bloque de medición y el bloque de control. El bloque de medición puede estar situado en el origen (zona caliente o primaria) o en destino (zona fría o secundaria). Cuando está situado en destino la información del bloque debe trasladarse a la zona caliente a través de un dispositivo que acople la tensión continua y presente aislamiento galvánica como el optoacoplador. Cuando el bloque medidor se encuentra en el origen opera sin ayuda de ningún dispositivo y entonces la fuente es mas económica.

En la figura 1 se puede observar el circuito completo de la fuente F41/a con su bloque medidor, que se encuentra en parte ubicado en un circuito híbrido llamado JUO114.

Como se puede observar, el bobinado de referencia (aquel que genera la tensión a regular) se encuentra sobre el bobinado 3 – 1 (la pata 3 es el terminal de la masa caliente o virtual del primario). Observe que la tensión del bobinado de referencia se rectifica con el diodo D332 que carga a los electrolíticos C327 y C325 en serie con una tensión negativa de 28V (no sabemos por qué el fabricante utilizó dos capacitores de 10µF en serie en lugar de uno de 4,7µF; suponemos que lo hizo por algún problema de disponibilidad o de costos).

Esta tensión negativa, ingresa al híbrido para su medición y su conversión a una señal PWM, que varíe el tiempo de actividad libre del oscilador básico construido alrededor del transistor Q311 (llave de potencia de la fuente). El verdadero regulador de esta fuente es el transistor T1 del híbrido que opera en una disposición del tipo comparador de tensión. Los transistores T2 y T3 operan como amplificadores de la señal del comparador utilizando una fuente de tensión intermedia de –5,2V (obtenida de la derivación 2 del transformador de pulsos, que es a su vez, la derivación de realimentación).

El bloque de arranque está aquí circunscripto a sólo dos componentes; los resistores R311 (120K) y R312 (270K) que hacen circular una pequeña corriente por el transistor llave para que comiencen las oscilaciones. La sección secundaria solo posee diodos rectificadores y capacitares electrolíticos desde donde se obtienen tensiones continuas de 16, 26, 130 y 180V. Sobre los diodos se pueden observar las correspondientes redes antirradiación, que en algunos casos poseen inductores de bajo valor para un mejor filtrado.

 
TEORIA DEL BLOQUE MEDIDOR DE TENSION
Es perfectamente evidente, que un bobinado acoplado al primario genera una tensión (que si no existiera regulación) variaría conjuntamente con la tensión de red. Imagínese una fuente pulsada con una PWM fija. Al bobinado primario se le agrega un secundario desde el que se toma la energía para la etapa de deflexión horizontal con un diodo y un capacitor. Esta fuente se alimenta con una tensión continua obtenida desde la red, a través de un puente de diodos.

Si la tensión de red cae, la tensión rectificada por el puente también lo hace y el transistor llave transfiere menor tensión al secundario. En consecuencia cae la tensión enviada a la etapa de salida horizontal. Ver la figura 2.

Si se conecta otro bobinado con la misma cantidad de vueltas que el secundario, ambos bobinados pueden fabricarse en forma bifilar y se consigue un elevado acoplamiento entre ellos. De cualquier modo, aun si el tercer bobinado no es bifilar, en él se va a generar una tensión alterna que debidamente rectificada, tiene la misma tensión continua que nuestra fuente para la etapa de deflexión horizontal. Lo más importante es que sobre esta salida se producen la mismas variaciones de la tensión de salida con la tensión de red.

Para que el lector no tenga dudas al respecto, le recomendamos bajar el archivo de la figura y correrlo con su computadora, comparando la tensión de salida sobre C354 y la tensión negativa sobre C4+C6. Observe que realizamos dos cambios para que la simulación funcione mejor; por un lado bajamos 10 veces la capacidad de salida para acelerar el proceso de cálculo del Workbench, que demoraba varios minutos aún con un Pentium III de 500 MHz. El otro cambio fue agregar un resistor de 20K sobre C4+C6, que simula el consumo de la sección de medición y control del JUO114.

La transferencia entre salida y referencia es evidente y prácticamente no necesita demostración. Si cae la tensión del primario, debe caer la tensión del secundario. La variación de la tensión del bobinado agregado al modificar la carga ya es algo un poco mas difícil de entender, pero de hecho basta con analizarlo del siguiente modo. Si cae la tensión sobre la salida para el horizontal, también debe caer la tensión en el correspondiente bobinado y lo mismo ocurrirá con cualquier bobinado acoplado a él. Por carácter transitivo también caerá la tensión sobre el capacitor asociado al bobinado agregado y nuestra fuente tendrá una tensión de referencia que podemos conectar galvánicamente a la masa caliente.

Sólo debemos agregar que cuando se trabaja con diodos reales, que tienen resistencia interna, se produce una caída de tensión de salida que no tienen correspondencia con la caída de la tensión alterna de salida y por lo tanto no podrá ser transferida al bobinado agregado. Esto implica que la tensión de nuestro bloque medidor de tensión varía menos que la tensión de salida ante variaciones de tensión de red. Posteriormente completaremos la fuente; utilizando la tensión continua rectificada desde el bobinado agregado para variar la señal PWM. De ese modo lograremos que la fuente regule, encontrando que la regulación contra variaciones de carga no es muy buena pero es perfectamente utilizable en TV.

Al bobinado agregado se lo suele llamar bobinado de referencia y es bastante común que se lo utilice también como bobinado de realimentación positiva para el oscilador. En ese caso suele tener una relación de espiras distinta de 1:1 con respecto al bobinado de salida. Esto significa un empobrecimiento del acoplamiento pero que no genera problemas importantes.

 
LOS BLOQUES DE MEDICION Y CONTROL DEL SANYO 6736
En la figura 1 se puede observar que el bloque medidor está compuesto principalmente por D302, C327+C325, T1 y los materiales anexos que forman un comparador de tensión.

Para un mejor análisis armamos el circuito del bloque en un WB Multisim, agregando el circuito del generador PWM incluyendo la base del transistor llave. Ver la figura 3.

En el bloque medidor la tensión más importante es la que llamaremos U3, presente sobre los capacitares electrolíticos de medición (C327+C325). Esta tensión es de –28V cuando la tensión de salida es de 130V. Debe existir una proporcionalidad extrema entre estas tensiones para que la fuente regule perfectamente.

La tensión U3 se medirá posteriormente en un transistor con disposición comparadora. En el emisor del transistor se coloca un zener de 7,5V y un resistor de polarización que lo mantiene conduciendo, generando de este modo la tensión continua de referencia de nuestra fuente. Como sea, el emisor tendrá una tensión fija de 7,5V a pesar de las fluctuaciones de la tensión U3 y esta tensión es el punto de comparación de nuestra fuente; si esa tensión varía, la fuente la acompañará y variará la tensión de salida.

En el punto medio del preset se obtendrán aproximadamente 8,2V cuando el mismo esté ajustado y la tensión U3 tendrá el valor nominal de –28V. Este punto puede considerarse como el punto de transición de la tensión de salida de colector.

En efecto, el colector está conectado a los –28V por intermedio de un divisor resistivo (y un capacitor de pequeño valor) de modo que cuando la tensión de base de T1 se encuentra un poco por arriba de 8,2V, el transistor se satura y el divisor entrega una tensión muy baja a los transistores amplificadores T2 y T3 (que los mantiene cortados). En cambio si la tensión de base del comparador está levemente por debajo de 8,2V, el mismo está cortado y el divisor entrega tensión alta que hace conducir a los transistores amplificadores.

¿Cuál es la fuente que mantiene conduciendo a los transistores T2 y T3 conectados en cascada?
Es una fuente especialmente formada, tomando tensión de la derivación de realimentación.

Observe que D333 y C330 generan una tensión de –5V que alimenta a T2 en forma directa y a T3 a través de R329.

Lo que aún no se entiende bien, es cómo se genera una PWM en la base del transistor llave (como explicaremos más adelante); es decir cómo es que la conducción de T2 y T3 se sincroniza con la señal del oscilador de autobloqueo variando su periodo de actividad libre. Observe que en este caso los transistores amplificadores hacen algo más que llevar la tensión de base a masa para cortar al transistor llave. En efecto, cuando conducen envían la base a –5,2V asegurando realmente el corte rápido del transistor.

 
EL OSCILADOR BASICO Y LA PROTECCION DEL SANYO 6736
Como se puede observar, se trata de un oscilador de autobloqueo discreto construido alrededor de un transistor bipolar NPN del tipo 2SD1403. El dispositivo de arranque está constituido por dos resistores conectados a la tensión principal no regulada y la red de realimentación está constituida por el resistor R335 el diodo D335 y el capacitor C333. Sintéticamente existen dos caminos de circulación de corriente de base; el directo a través del diodo para hacer conducir la base (corriente hacia la base) y el inverso para descargar el capacitor equivalente interno de base, que está saturado de portadores. El diodo presenta una alta resistencia a la circulación de corriente desde la base a masa y entonces viene en su ayuda el capacitor con la resistencia en serie que permiten una importante circulación de corriente hacia un potencial negativo, que es el que presenta el terminal 2 del transformador de pulsos en el momento en que deseamos cortar la fuente.

En la mayoría de las fuentes se coloca un resistor de pequeño valor en el terminal de masa de la llave electrónica (en nuestro caso el emisor del transistor bipolar), que cumple la importante función de generar una tensión proporcional a la corriente que circula por la llave.

Si se monitorea esa tensión, se puede cortar el funcionamiento de la fuente cuando ella está entregando mayor corriente que un valor máximo autorizado. En una palabra, que el va- lor medio de la corriente entregada por la fuente y el valor de pico de la tensión obtenida sobre el resistor agregado, tienen una proporcionalidad exacta y por lo tanto el valor de pico es perfectamente utilizable como valor para detener el funcionamiento de la fuente como una medida de seguridad.

En nuestra fuente, el resistor en cuestión es el R330, pero a diferencia de la mayoría de las fuentes en donde sólo se utiliza la tensión sobre él en caso de fallas, en este caso cumple una función permanente para generar el acortamiento del período de actividad libre y ajustar así la salida.

Este resistor está retornado a la masa del electrolítico de la fuente no regulada de entrada (C310).

Observe que el emisor del transistor llave está conectado a la masa virtual. La corriente de colector tomada desde el positivo del electrolítico atraviesa el primario del transformador, entra por el colector, sale por el emisor, entra en la masa virtual y finalmente vuelve al terminal negativo del electrolítico.

Con respecto a la masa virtual, el negativo del electrolítico tiene una señal en rampa negativa que se aplica por medio de C330 a la tensión de fuente de –5,2V indicada como U1.

Es decir que la tensión aplicada a la pata 2 del híbrido, tiene una componente continua de aproximadamente 5,2V negativos a la que se suma una rampa de un valor pico de aproximadamente 1V con el pico hacia abajo.

En la pata 2 del híbrido se conecta el emisor de T2, que es un transistor NPN cuya base está conectado a un potencial de –7,2V cuando la fuente regula su salida en 130V y este potencial cambia muy rápidamente apenas la salida sufre cualquier cambio.

Esto significa que en algún punto de la rampa, T1 tiene tensión de base como para conducir y que ese instante de tiempo puede avanzarse o retrocederse levemente, de acuerdo a la tensión continua de la base. Cuando T2 actúa, hace conducir a T3 y el transistor llave lleva su base a negativo abruptamente, cortando antes que su período de actividad libre lo haga por sí mismo.

 
EL HIBRIDO JUO114
Un circuito integrado para fuente de alimentación debe ser un dispositivo preciso y confiable, ya se trate de un híbrido o de un monocristalino. El JUO114 es factible de fallar como cualquier otro semiconductor y a la hora de remplazarlo el reparador puede tener un bonito problema porque el repuesto original es imposible o muy difícil de conseguir.

Primero pregunte en las casas de electrónica a ver si algún fabricante local no vende algún reemplazo, armado sobre una plaqueta de circuito impreso. Si no lo consigue en su zona no se preocupe, por suerte no es imposible construirlo si uno tiene el circuito y las indicaciones correspondientes que nosotros le vamos a dar.

Como sea que lo consiga, comprado o armado, no es cuestión de conectarlo y a probar. Primero se debe probar el módulo solo y posteriormente se lo debe colocar en el TV. La prueba no es compleja y nos permite conocer aun más a esta fuente tan común y tan didáctica.

La prueba se realiza con una simple fuente regulada y variable que debe cubrir un rango de tensiones de 3 a 35V. El consumo es muy bajo, así que basta con una fuente de 0,5A. La segunda tensión de fuente de –5,2V se genera con un divisor de tensión externo, aunque si Ud. tiene una segunda fuente regulada puede utilizarla para generar esta tensión que se aplicará a la pata 2 del híbrido directamente y a través de un resistor de 12 Ohms a la pata 4 (para imitar lo más posible al circuito). En la figura 5.6.1 se puede observar el circuito del híbrido solamente, realizado en un Workbench Multisim para que Ud. lo baje de nuestra página y lo pruebe en su PC.

Simplemente conecte la fuente como se indica en la figura 4. Conecte un preset de 1kohm en las patas 6, 8 y 9 (o mejor cablee el que está en la plaqueta principal del TV para que quede ajustado con el proceso de prueba) y realice el siguiente procedimiento:

  1. Ajuste el cursor completamente hacia masa.
  2. Mida la tensión de salida en la pata 3 del híbrido. Debe ser de 0V porque Q2 y Q3 están al corte cuando la entrada está por debajo de la tensión del zener. En la pata 9 del híbrido se establece una tensión de -7,2V y en la pata 8 otra de –23,5V. Cuando el cursor toca los -7,2V, la tensión de base está por debajo de la tensión de emisor y Q1 está cortado. En esa condición, los tres resistores de base de Q2 generan en su base, una tensión que está por debajo de la tensión de fuente de - 5,2V y por lo tanto este transistor está cortado. Con Q2 cortado Q3 también lo está y la tensión de salida debe estar, por lo tanto, en un valor nulo.
  3. Lleve el cursor del preset hacia el potencial más negativo de la pata 8. En esa condición la base de Q1 tendrá un potencial más negativo que el emisor y el transistor conducirá llevando el potencial de la base de Q2 a niveles menos negativos y por lo tanto más cercanos a cero. Como se trata de un transistor NPN con el emisor a una fuente fija de –5,2V en determinado momento conducirá e inyectará una importante corriente de base sobre Q3 que conducirá a su vez hasta el punto de saturarse y llevar la salida a –5V aproximadamente para cortar al transistor llave.
  4. Con el preset en la mitad de su recorrido, la tensión de salida debe tener aproximadamente, la mitad de salida entre los dos valores extremos indicados anteriormente, es decir aproximadamente 2,5V. Si este valor está corrido debe ajustarse con el preset para asegurarse que la fuente completa regule en la tensión de salida nominal.
CONCLUSIONES
Por razones de espacio continuaremos explicando el funcionamiento de esa fuente pulsada en la próxima entrega. Allí analizaremos el funcionamiento dinámico de este híbrido, para que el lector comprenda cómo es que traduce las variaciones de la tensión de -28 V en variaciones de tiempo de actividad en la señal de base del transistor llave.
 
Autor: Ing. Alberto Horacio Picerno
E-mail: picernoa@fullzero.com.ar
FIGURA 1
 
FIGURA 2
 
FIGURA 3
 
FIGURA 4
 
 
 
 
 
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