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LAS FUENTES CONMUTADAS DE LOS MODERNOS COMPONENTES DE AUDIO PANASONIC Ing. Javier Hernández Rivera
Entre los fabricantes de equipos de audio, existe la tendencia a reemplazar por una fuente conmutada la fuente tradicional basada en un transformador. Esto nos obliga a trabajar de otra manera para reparar sistemas que tienen problemas relacionados con dicha fuente, ya que la situación es más complicada en comparación con la que supone la reparación de equipos de audio que usan todavía una fuente convencional con transformador. Por tal motivo, en este artículo hablaremos de la importancia que la fuente conmutada tiene dentro del circuito principal de los componentes de audio. Por medio de la siguiente información, usted podrá identificar la causa de que el aparato no encienda o se apague por protección. Introducción Una de las razones para preferir el uso de una fuente conmutada, es su eficiencia energética al transformar los voltajes de AC de línea en los diferentes voltajes de DC que el aparato necesita para su funcionamiento. Por si esto fuera poco, la fuente opera con menores temperaturas, tiene un mejor diseño
de componentes y pesa mucho menos (en comparación con la fuente basada en un transformador). Por otra parte, recordemos que las fuentes conmutadas también funcionan con voltajes de línea que van desde 90 VCA hasta 220 VCA, sin ningún problema.
Una “desventaja” de usar fuentes conmutadas en los sistemas de audio modernos, es que la reparación de estos aparatos resulta un tanto más compleja. De hecho, al técnico se le dificulta ubicar el sitio en que se origina determinada falla. Además, cuando los fabricantes de estos equipos, en su afán
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de mejorar el diseño de sus unidades, unen los circuitos de la fuente a circuitos de protección o monitoreo, el asunto de la reparación puede tornarse dramático. Es por eso que en el presente artículo abordaremos aspectos técnicos indispensables para conocer el funcionamiento de fuentes de este tipo. Y para hacerlo, nos servirá de base la fuente conmutada del equipo Panasonic modelo SA-AK880; es representativa de las fuentes conmutadas que se usan en los sistemas de audio de última generación.
La fuente conmutada del componente de audio Panasonic SA-AK880 La fuente conmutada de este aparato se compone de tres secciones principales (figura 1):
Figura 1
1. Sección de entrada y filtro de línea: Por esta sección ingresa el voltaje de la línea de alimentación, el cual pasa después por un circuito llamado fi ltro de RF; se trata de un filtro bidireccional del voltaje alterno de alimentación. Este fi ltro evita que las interferencias generadas por las fuentes conmutadas de otros equipos ingresen en los circuitos internos del componente de audio; si éste recibiera dichas interferencias, funcionaría con errores. Y a la inversa, evita que las interferencias ocasionadas por la rápida conmutación de los elementos activos de la fuente conmutada salgan por la línea de alimentación y afecten la operación de otros equipos. 2. Sección de fuente de espera STAND BY: Es un circuito electrónico que genera principalmente un voltaje de 5.6 VCD para alimentar a los circuitos que requieren estar energizados mientras el aparato se encuentra en condición de espera o STAND BY. 3. Sección de fuente de poder: Consta de un circuito puramente electrónico, cuya función es generar el resto de los voltajes que el equipo necesita cuando se encuentra en funcionamiento pleno o encendido.
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Descripción gráfica de la fuente Sección de monitoreo SYNC (figura 2) Esta sección genera una señal de referencia, la cual es de tipo variable o pulsante y tiene una frecuencia de 60 Hz (igual que la del voltaje de línea). Esta señal va hacia el microcontrolador, y precisamente ahí cambia su nombre al de HALT. Cuando esta señal no llega al microcontrolador, el aparato no enciende. Sección de fuente de espera (figura 3): Se compone de las siguientes subsecciones: • Rectificador y filtro: Convierte la CA de línea en CD, para alimentar a las dos fuentes: la de espera y la de poder. • Conmutador de baja potencia o regulador: Es un circuito integrado oscilador, cuya frecuencia se regula para convertir la CD en CA de alta frecuencia y de valor controlado.
Figura 2
Las fuentes conmutadas de los modernos componentes de audio Panasonic
• Transformador de pulsos: Su primario se alimenta de CA de alta frecuencia o pulsos generados por el conmutador; y en su secundario, se inducen voltajes alternos también de alta frecuencia. • Rectificador y filtro secundarios: Convierten en voltaje de CD el voltaje de CA de alta frecuencia inducido en el secundario del transformador. Sección de regulación: Monitorea el voltaje inducido en el secundario del transformador, en busca de alguna variación del mismo. Y si dicho voltaje varía, para “informar” de esto al circuito conmutador le suministra variaciones de señales eléctricas. Luego, con base en dicha información, el circuito conmutador corrige la variación de frecuencia; tiene que hacerlo, para que el voltaje del secundario o de espera se mantenga en un nivel de 5.6 VCD. Este voltaje alimenta indirectamente a los circuitos que requieren estar energizados en condiciones de espera. Sección de fuente de poder (figura 4). Se compone de las siguientes subsecciones:
Figura 3 limentación o regulador, para fi nalmente generar voltajes estables de salida. • Transformador de poder: Su primario recibe el voltaje alterno producido en el circuito conmutador de poder y lo induce en sus secundarios. • Rectificadores y filtros secundarios: Reciben el voltaje de alta frecuencia inducido en los secundarios del transformador de poder, para rectificarlo y filtrarlo y convertirlo así en diferentes voltajes de CD que alimentan al equipo cuando se encuentra en pleno funcionamiento. • Sección de regulación: Monitorea un voltaje inducido en el secundario del transformador, y realimenta la señal generada hacia el conmutador de poder. Hace
ambas tareas, para controlar la frecuencia de oscilación del circuito conmutador y para que entonces se generen voltajes de un valor específico a la salida de la fuente de poder.
Voltajes y señales en los conectores de la fuente Veamos cuáles son las líneas de salida de voltajes y señales que tiene la fuente conmutada del componente de audio Panasonic SAAK880 (figura 5) Por el conector H5801, salen las siguientes señales o voltajes: a) + / - 30V SENSE: Voltaje de CD simétrico, que alimenta a los
Figura 4
• Conmutador de potencia: Se alimenta del voltaje de CD producido por la sección de rectificación y fi ltro, y lo convierte en un voltaje alterno de alta frecuencia. Este último voltaje es controlado por el circuito de rea-
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H5801*
+30V_SENSE
8 7 6 5 4 3 2 1
C5832 0.1
0.1
C5831
+30V_SENSE +30V_SENSE GND GND -30V_SENSE -30V_SENSE FAN_GND FAN_18V
-30V_SENSE FAN_18V
C5823 0.1
CN5802 AM_BP PCONT DC18V DC18V +18V.-12V_GND +18V.12V_GND -13V DCDET SYS_GND SYS6V SYNC
11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1
AM_BP PCONT
mente para apagar y encender la fuente de poder (con lo cual, a la vez, se apaga y se enciende el aparato). b) DCDET: Línea de protección que se origina en la sección de amplificadores de audio. En dicha línea, normalmente hay más de 3.5 VCD; pero cuando se daña algún amplificador, el voltaje en ella baja a casi 0 VCD; y entonces, cuando la fuente de poder recibe este voltaje, lo interpreta como síntoma de falla; por tal motivo, se coloca en modo de protección y deja de generar sus voltajes, para hacer que el equipo se apague.
DC_18V C5812 0.1 C5815 0.1 W5801
-13V
0 DCDET
C5896
0.1
SYS6V SYNC
Figura 5
circuitos amplificadores de poder clase D o digitales. b) FAN 18V: Voltaje de CD que alimenta a los ventiladores del equipo. Como éste maneja potencias elevadas, necesita los ventiladores para mantenerse en una temperatura de trabajo segura. Por el conector CN5802, salen las siguientes señales o voltajes: a) P CONT: Pulso de encendido / apagado, proveniente del microcontrolador. Es un voltaje de 0 VCD (apagado) o 5 VCD (encendido), que sirve precisa-
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c) SYS6V: Voltaje de 5.6 VCD generado por la fuente de STAND BY o fuente de espera. Este voltaje alimenta a los circuitos que requieren estar energizados durante el modo de espera; principalmente al CPU (microcontrolador), al receptor de rayos infrarrojos (RRI) y al teclado. d) DC18V y -13 VCD: Voltajes que alimentan a diferentes secciones del circuito; por ejemplo, a los circuitos de sintonizador, a los motores y drivers del mecanismo de CD, a los preamplificadores, a los amplificadores operacionales y a otros circuitos propios del componente de audio. e) SYNC: Es una señal de referencia, generada a partir del voltaje alterno de la línea de alimentación de CA. Cuando esta señal llega al microcontrolador, se convierte en una señal llamada HALT (figura 6). Y si no llega al microcontrolador, éste no permitirá que el aparato encienda.
Ubicando la sección causante de una falla Con la información proporcionada hasta este momento, que principalmente es gráfica, usted ya tiene una base para realizar las primeras pruebas con las que
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dio y a equipos electrónicos en general. Hecho este recordatorio, veamos ahora cómo funcionan los circuitos de la fuente de espera y la fuente de poder (que en conjunto, forman precisamente la fuente de alimentación).
Funcionamiento de la fuente de espera Figura 6
se ubica o identifica la sección del aparato en que pudo haberse originado la falla del mismo (y que tiene que ver con la activación de una protección, o con la ausencia de un voltaje de la propia fuente).
Repetimos: La descripción general de un circuito, contribuye a comprender la función que tiene en el equipo del cual forma parte. Esto es muy útil para cuando se da servicio a componentes de au-
Esta fuente es de baja potencia, porque únicamente se encarga de generar el voltaje de 5.6 VCD que el equipo requiere en modo de espera o STAND BY, así como la señal de referencia SYNC. En la figura 7 se muestra el diagrama de esta fuente; con tex-
Figura 7
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tos numerados, círculos y flechas se explica su funcionamiento (en orden y por secciones): 1. Rectificador y filtro: Convierte la CA de línea en un voltaje de CD. Este voltaje es el mismo que alimenta a las dos fuentes. 2. Conversor de voltaje: Convierte el voltaje de CD proveniente del rectificador y fi ltro, en un voltaje alterno de alta frecuencia. 3. Transformador de alta frecuencia: Su primario se alimenta del voltaje alterno generado en el conversor; y de este modo, induce un voltaje en su secundario.
Figura 8
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4. Rectificador y filtro: Convierten el voltaje inducido en el secundario del transformador, en un voltaje de CD. En esta sección se emplean diodos de recuperación rápida, debido a la alta frecuencia de trabajo generada por el conversor de voltaje. 5. Regulador de voltaje: Este circuito monitorea el voltaje de CD generado por la fuente de espera; y por medio del IC5899, detecta sus variaciones; luego las regresa al conversor, por medio del opto acoplador PC5799. Con base en las variaciones de dicho voltaje detectadas por el regulador de voltaje, el conversor
hace correcciones en su frecuencia de conmutación; tiene que hacerlas, para mantener un voltaje estable o regulado en su salida. 6. Voltaje de VCC o alimentación del conversor: Por medio del diodo y del fi ltro, así como de un secundario del propio transformador, se genera un voltaje de CD que alimenta al circuito integrado conversor. Este voltaje se envía hacia la fuente de poder, y ahí se utiliza también como voltaje de alimentación o VCC del integrado de poder.
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Funcionamiento de la fuente de poder Esta fuente genera el voltaje que alimenta a los amplificadores de audio y a los otros circuitos que requieren estar alimentados cuando el equipo se encuentra funcionando plenamente. En la figura 8 se muestra el diagrama de esta fuente; con textos numerados, círculos y flechas se explica su funcionamiento (en orden y por secciones): 1. Voltaje de alimentación: Por esta línea ingresa el voltaje de CD que alimenta a esta etapa de potencia. 2. Conversor de poder: Convierte el voltaje de alimentación de CD proveniente del rectificador y del fi ltro, en un voltaje alterno de alta frecuencia. Esta es una sección de potencia, porque funciona con corrientes de valor considerable. 3. Transformador de poder de alta frecuencia: Su primario se alimenta del voltaje alterno generado en el conversor de poder. En su secundario se inducen los voltajes indicados en la sección correspondiente.
En esta sección de poder se emplean diodos de recuperación rápida y de alta corriente, debido a las características de trabajo propias de una fuente de poder. 5. Regulador de voltaje: Este circuito monitorea el voltaje de CD generado por la fuente de poder; y por medio del IC5701, detecta sus variaciones; luego las regresa o retroalimenta al conversor de poder, por medio del optoacoplador PCPC5720. Como sabemos, estas variaciones de voltaje ocasionan que, a su vez, el conversor haga las correcciones en su frecuencia de conmutación; tiene que hacerlas, para mantener los voltaje de salida en un nivel fijo. 6. VCC o alimentación del conversor: Es el mismo voltaje que alimenta al IC5799 de la fuente de espera. Para alimentar y a su vez activar al conversor de poder IC 5701, este voltaje se controla por medio del propio IC5799; éste permite que el voltaje circule hacia el conversor de poder, para
activar o desactivar su funcionamiento. 7. Sección de PCONT: Este circuito recibe la orden de encendido / apagado por parte del microcontrolador; y con base en ella, activa o desactiva a la fuente de poder; para hacer esto, conmuta al circuito encargado de proporcionar el VCC al IC conversor de poder. 8. Sección de protección DCDET: Circuito que apaga la fuente de poder, cuando por la línea de DCDET se detecta que hay algún daño en los circuitos de los amplificadores de audio. En condiciones normales de operación, el voltaje de la línea de DCDET es de más de 3.5 VCD. En condiciones de falla, el voltaje cae a casi 0 VCD; y con ello, se activa precisamente este circuito (señalado mediante un círculo); tal como puede ver en la figura 8, se encuentra conectado a la línea de PCONT; y por secuencia y consecuencia, la fuente de poder deja de funcionar.
Figura 9
4. Rectificadores y filtros: Convierten los voltajes inducidos en el secundario del transformador de poder, en voltajes de CD de un valor estable.
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9. Monitor de temperatura del transformador de poder: Este circuito monitorea la temperatura de operación del transformador. Su salida está conectada a la línea de protección DCDET. Cuando por fallas de algún circuito el transformador se calienta demasiado, este circuito se activa y hace disminuir el voltaje de la línea de protección DCDET. Y por secuencia y consecuencia, la fuente deja de generar sus voltajes y el aparato se apaga.
Procedimiento de reparación del equipo Seguramente, usted ya dedujo que el procedimiento para reparar la fuente de poder y la fuente de es-
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pera mencionadas no difiere mucho del que se utiliza para reparar cualquier fuente conmutada con conversor de circuito integrado. Si necesita más detalles, lo invitamos a que repase los artículos sobre el tema publicados en números anteriores de esta revista. El valor de la información proporcionada en el presente artículo, está en función de lo difícil que resulta comprender la estructura o diseño tan especial de este tipo de fuentes, su interacción con el resto de los circuitos y –en consecuencia– su operación en general. Si no se conoce en detalle la operación de ciertos circuitos y líneas de una fuente conmutada, fácilmente pueden confundir incluso al técnico mas experimentado.
En todo caso, para facilitar la revisión y la reparación de la fuente, conviene siempre extraerla del equipo (figura 9). Puede hacer esto, con la confianza de que no se dañará ningún componente si la conecta sola. Puede alimentarla con voltaje de línea, para entonces, de acuerdo con lo explicado, ejecutar su procedimiento de servicio, reparación y prueba fi nal.
Comentarios finales El material aquí presentado, forma parte del curso de actualización de las técnicas de reparación de los modernos componentes de audio, que se impartirá próximamente. Su objetivo es ayudar a que este trabajo se haga con mayor eficiencia y rapidez. Esté pendiente.
