PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO EN FUENTES SUICHADAS O CONMUTADAS
PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO
Como en el anterior artículo no se dio explicación detallada del funcionamiento de las fuentes conmutadas, empezaremos dando esos detalles. Note como tenemos un diagrama en bloques donde claramente están demarcadas cuatro (4) secciones: 1. 2. 3. 4.
Rectificador y Doblador Transformador Chopper Regulador Flayback.
El primer bloque es el encargado de rectificar y filtrar la corriente AC para entregarla convertida en DC. El segundo Bloque, es donde encontramos un elemento nuevo que es el Transformador Regulador llamado Chopper. Su misión es la de reemplazar la resistencia puente. (La de 180 Ohmios a 20W)
Nota:
Cuando al observar el chasis de un TV, Monitor, VHS veas un transformador con esas características físicas aunque su tamaño difiera, es indicio que se trata de un equipo con fuente conmutada. Por lo tanto el principio de funcionamiento es como el que estamos considerando en este curso, solo tiene que identificar el tipo; es decir si es a Transistor, Fet, IC, SCR, etc. El tercer Bloque es el Regulador que puede ser un Transistor de alto suicheo como el D1555; con Transistor de tecnología Mosfet típico de algunas marcas como el Daewoo; con un par de transistores como es el caso de algunas fuentes Sony; SCR como suele presentarse en muchos TV Sharp, o con IC con diferentes características que en el transcurso de este curso analizaremos cuando tratemos las fuentes Samsung, Aiwa, Sankey, etc. Como cuarto y último Bloque mencionaremos el Flayback. Aunque este no es válido para todo tipo de fuente si lo es para esta que estamos usando como prototipo y de algún modo este efecto que se origina en el Flayback se debe dar en los otros tipos de fuentes.
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Retomamos la figura ya analizada en la anterior lección, (Corresponde a un TV Sharp C-2086C o un C-1605) ya que tiene mucha similitud con otras marcas como Crown, Challenger y National, aunque existan algunas variaciones en la nomenclatura o valores en algunos de sus componentes. Lo primero que ocurre en este tipo de fuente al cerrar el interruptor es que se hagan presente los 320V a la salida del Bloque Rectificador. (Esto se da por la acción del sistema con doblador de voltaje formado por el filtro C706). Ese voltaje es aplicado al primario del Transformador Chopper (T701) por el pin 1 y este lo entrega por el pin 3 al IC Regulador I701 referencia IX-0205CX por el pin 1. En ese momento la salida de voltaje del IC por el pin 2 es igual a 0V por tener el transistor Q3 interno su base en 0V. Sin embargo luego de un tiempo pequeño una corriente pequeña comienza a fluir de la fuente principal mediante la R708 hacia la Base del Q3 que viene a ser el pin 4 del IC. Al polarizarse la Base del Q3 este comienza a entregar voltaje por su salida el pin 2, lo que permite cargar el C710. Esta corriente pasa por el primario del T701 y por la unión Colector ± Emisor del Q3. Al entrar en conducción el Q3, la corriente que fluye por el devanado primario del T701, crea un campo magnético que influye en los devanados secundarios del Chopper lo que induce energía en ellos. Centrémonos en el devanado L2 terminales 7 y 8 del T701. Por su diseño el terminal 7 es positivo con respecto al terminal 8; esa tensión positiva polariza la Base del Q3 mediante el C713 y la R709, incrementando la conducción del Q3 cargando más rápidamente el C710.
Es de notar que para ese tiempo el TV ya a comenzado a funcionar generando voltaje en los devanados secundarios del Flayback, quien mediante los pines 6 y 7, D709 R710 y R714 también ayudan a la polarización de la Base del Q3. Cuando el C710 alcanza un valor cercano a los 115V, el circuito interno del I701 hace que el Q1 conduzca; al hacerlo hace que el Q2 corto-circuite la unión Base ± Emisor del Q3 cortando instantáneamente el Q3. Al cortarse la corriente del Q3, según la Ley de Lenz, se crea en el devanado primario una sobretensión que a su vez induce en L3 del Chopper. Este devanado L3 o los que desempeñan el mismo objetivo es conocido como Dumping o de Descarga Se le llama así porque es el encargado de no permitir la descarga del C710, pues como ya se mencionó al momento de cortarse el Q3 se genera una tensión en este devanado, esta tensión es rectificada por el D705 y convertida en DC cargando de "nuevo" el C710. De modo que cuando el Q3 "descansa", el devanado Dumping lo reemplaza; de este modo el Q3 no trabaja todo el tiempo, por eso su temperatura de trabajo es muy baja, lo mismo que el consumo total del aparato. Por ultimo, mencionemos que cuando desaparece el impulso de tensión positivo del Flayback, que es de una duración de 12 microsegundos, tanto el Q1 como el Q2 salen de saturación y Q3 entra de nuevo en conducción. En adelante, el ciclo se repite a una frecuencia de 15.734.26 veces por segundo.
Es importante tener presente que este tipo de fuente es conmutada o suichada por su manera de trabajo; pero es bueno tener presente que hasta cierto grado se
emplea un concepto que se aplica en otros tipos de fuentes que mas adelante analizaremos: Modulación por ancho de pulso (PW M) (Pulse Width Modulation). Entonces, como en esta fuente se da el caso, vale la pena estudiarlo un poco. Si comparamos el ancho del pulso A con el ancho del pulso B en la parte inferior de la gráfica, vemos que no son iguales. El pulso B es mucho mas ancho que el A. Suponga que el voltaje en la red se aumenta; lo mismo ocurrirá con el voltaje DC, eso hará que el C710 se cargue mucho mas rápido y que el I701 corte también mas rápido el Q3. Si por el contrario el Voltaje se reduce, eso retardaría el efecto de corte del Q3. De este modo variando la amplitud del ancho del pulso se obtiene la regulación. Pero a estas alturas se estará preguntando: ¿De dónde salen esos pulsos? Usted recordará que la corriente en el T701 no es constante pues el Q3 la corta 15.734,264 veces por segundo y que esto genera un campo magnético que ataca los devanados secundarios del Chopper que son los encargados de generar los pulsos que en el caso del devanado L3, después de rectificado y filtrado sirve para cargar el C710 y el otro generado en L2, que aunque mas pequeño es el que acelera o incrementa la polarización de base del Q3. No olvide que del Flayback tambien se recibe un tren de pulsos del devanado 6 y 7. Si pudiéramos observar esos pulsos con un osciloscopio, los veríamos como están en la gráfica.
La señal (A) representa la onda que genera el Flayback y que entra por el pin 4 del I701 (Base del Q3) La onda (B) es la que entrega el pin 7 del Chopper al pin 4 del I701. La señal (C) es la suma de las dos señales antes mencionadas. La señal (D) representa la Corriente que circula entre la unión Colector ± Emisor del Q3. La (E) es la señal que entrega el devanado Dumping del Chopper al C710 para que no se descargue. Por último tenemos la señal de Voltaje que se obtiene entre la unión Colector ± Emisor del Q3.
FALLAS COMUNES y
y
y
EN ESTE
TIPO DE FUENTE
La R708 o su equivalente en el circuito es "CLAVE" para el "INICIO" o arranque. De hecho es una de las fallas más comunes. Filtros como el C710 o su equivalente, vimos que juega un papel importante. Es posible que nos llegue alguna fuente con uno de sus Rectificadores en corto. Hay que reemplazarlos por equivalentes. No son Diodos comunes!.
Por lo general un Caso 506 sirve. Un caso distinto se calienta y dañará el Regulador. Apliquemos los conocimientos adquiridos en la siguiente fuente de un TV Crown modelo 1410R con Chasis C-102ª. Tambien vino como Daytron TCB1421P o como Senit DCB419K. Observe como se dan las mismas características analizadas.
y
El Chopper (T801) entrega el +B al IC regulador Q801 (STR451) por el pin 1. y
Este entrega el voltaje por el pin 2. El pin 3 es GND o Tierra y el pin 4 es la Base.
y
La Base recibe el voltaje de arranque mediante la R802 de 150K.
y
El D805 es Rectificador Dumping.
y
y
Por medio de C808 y R803 el otro devanado del Chopper ataca el pin 4 del IC. Lo mismo pasa con el D806 y la R804 que viene de uno de los devanados del Flayback.
MÁS SOBRE ESTE TIPO DE FUENTE
CONTINUANDO con este apartado sobre las fuentes, voy a tratar de transmitir conceptos generales que le puedan servir para el futuro, ya que se ha notado un constante cambio tanto en los diseños como en los componentes que utilizan con estas modernas fuentes de los TV. Estos cambios van desde utilizar un simple transistor tipo Fet, hasta un sofisticado sistema con un IC de nueve y hasta más pines; algunas las encontramos con Optoacopladores, otras sin ellos; se da también que tengan adjunto unos cuantos transistores y hasta un pequeño IC. Esas diferencias hacen que confundan fácilmente al técnico reparador y pueda llegar a cometer errores sumamente costosos; de modo que pensando en esos casos, voy a centrarme en esos puntos. Antes de intervenir una fuente si no le es familiar, tómese unos minutos para observar detalladamente su estructura circuital, como por ejemplo: Qué clase de regulador usa, si tiene optoacoplador o si tiene o no IC adicional. Usted se preguntará el por qué de esas tres cosas, el porqué es que no es lo mismo intervenir una que tenga optoacoplador, que una que no lo tenga. Vamos a hacer un repaso del procedimiento a seguir, mediante una historieta que aunque es ficticia, gran parte es sacada de la vida real y de paso incluiremos comentarios y sugerencias muy prácticas que le va a servir para el futuro. Supóngase que recibe un TV que no prende y que al conectarlo usted solo siente un rápido Tic. (Algunos "Chillan" o producen un "silbido") Comprueba los fusibles y confirma que están buenos, mide los voltajes de salida y no hay nada, pero si están presentes los de entrada, como ya hemos hablado de la resistencia de Startup, se acuerda de ella. A "ojo" la busca, la encuentra, la mide y está buena!. ¿Qué es entonces?. Se acuerda del Hot!, lo mide y claro está en corto. Lo aísla, conecta de nuevo y perfecto!, aparecen todos los voltajes!!. Repone el Transistor, hace el mantenimiento de rigor, comprueba que no es más, tapa y cobra. A los pocos días, le traen otro TV de los mismos y con el mismo síntoma; usted se apresura a concluir que es el mismo daño y puede que se anime a sacar promedios de ganancias y pensar en instalarse con un buen taller de servicios. (Algunos hasta dan el precio y se comprometen a entregarlo en una hora). Comprueba el Hot y ....Sorpresa!, está bueno!. ¿Y ahora qué paso? Se va en busca de la Resistencia Start-up, también está buena, sin perder el ánimo, chequea los Diodos rectificadores de la sección secundaria del Transformador Chopper, y encuentra uno en corto. Lo baja del circuito y confirma que está malo. Lo cambia conecta y perfecto!. Toma su cuaderno y anota en él, las dos fallas encontradas y se siente muy satisfecho por su adelanto y su experiencia adquirida. (Sigue pensando seriamente en empezar a hacer las vueltas para instalar su propio Taller). No han pasado muchos días, cuando le traen otro TV de los mismos y con el mismo síntoma, (aquí es donde entra lo ficticio del cuento), como ya se siente un "experto", no siente el más mínimo temor. Lo destapa, aplica la secuencia de
chequeo antes descrita hasta llegar a los Diodos y de nuevo Sorpresa! Todo está bueno!. Y ahora, ¿qué será?. Busca en sus notas y encuentra que en esos casos hay que "descargar" la fuente mediante "desconectar" parte o toda la carga de la fuente. PELIGRO!. Hacer eso es el correcto paso a seguir, pero hay que saber hacerlo si no podemos hacer un daño que nos puede costar muy caro. Algunas fuentes, especialmente las que traen Optoacoplador, (algunas traen dos), tienen y necesitan este componente para que la sección primaria reciba una Referencia que estabiliza la fuente. Si por alguna razón esta referencia no llega, la tendencia normal de la fuente, es la de incrementar su voltaje de salida, por lo tanto cuando desconectamos los devanados secundarios del Chopper, si retiramos o aislamos esta Referencia, permitimos que la fuente desboque su salida llegando a doblar el voltaje que normalmente entrega. Ya se puede imaginar las consecuencias producidas si hacemos que eso ocurra. Así que lo mas practico y seguro es que identifique el pin +B del Flyback y lo desolde. (Desoldar el Hot no es suficiente cuando el Flyback se pone en corto) Si al desconectar el +B del Flyback la fuente se normaliza, las probabilidades de que sea este el del problema son muy altas aunque todavía cabría sospechar de componentes asociados a este, como el Yugo Horizontal, las fuentes secundarias del Flyback y Circuitos Integrados (IC¶s), como el de Salida Vertical o de Sonido que si se ponen en corto incrementan de manera significativa el consumo del TV y hacen que la fuente se "proteja". ¿Se proteja? Si, este tipo de fuente tiene entre otras cosas a su favor esa, que está diseñada para que cuando se presente un corto en su secundario o haya un incremento considerable y anormal de consumo mas bien se proteja. Por eso en los tres casos comentados en esta historieta, aunque se trataban de cortos totales no parciales la fuente la encontramos con fusibles buenos y con simplemente "aislar" el corto esta se recuperaba sola sin presentar ningún daño, ni siquiera recalentamientos. Por eso es tan importante que al trabajar con ellas en la reparación, tengamos sumo cuidado cuando vayamos a "aislar" sus protecciones, pues una vez retiradas o aisladas ya no habrá control y los daños pueden llegar a ser fatales. Cuando estas fuentes no tienen optoacoplador, la "Referencia" la toman de un devanado secundario aunque perteneciente a la Zona HOT (Caliente o Sección Primaria). En esos casos no hay tanto problema si se llegase a aislar toda la sección secundaria del Chopper. Volviendo al ultimo caso planteado con el corto supuestamente por causa del Flyback, hay algo se suele ser muy practico y que implica proteger de paso no solo nuestra fuente, sino tambien el Hot. Consiste en soldar en Serie entre la línea +B y el terminal +B del Flyback un Bombillo de 40. 60 ó 100W, según el consumo de este que por lo general es proporcional al tamaño en pulgadas. De este modo
si hay un corto en el Flyback o en uno de sus componentes asociados, este se encenderá a plenitud o proporcional a la dimensión del corto. Con eso la fuente no se protegerá y nos permitirá hacer un chequeo mas de cerca del problema. Por ejemplo si al aislar una de las líneas del Yugo Horizontal el corto desaparece, eso nos llevará a sospechar seriamente del Yugo. Si eso ocurre es al aislar el IC Vertical, igualmente sospecharíamos de este y nos centraríamos en el estado de él; y de igual forma se aplica para los demás circuitos o componentes. Pero retomando el tema central, "Fuentes", si la falla se presenta es en la fuente como tal, es decir que no se está protegiendo debemos entrar a buscar la causa de su falla, para ello vamos a analizar algunos diagramas, conceptos e Tips, de fuentes mas comunes que le van servir de guía en el futuro. Para el tipo de fuente que estamos estudiando, existe tres conceptos que marcan una significativa diferencia aunque difícilmente se pueda notar físicamente. Existen Fuentes Conmutadas, Fuentes Osciladas y Fuentes PW M (Moduladas en Amplitud ) Fuentes Conmutadas: Tambien llamadas Suichadas se les llama así porque trabajan haciendo que el transistor principal del circuito conmuta o Interrumpa el Voltaje aplicado al primario del Chopper a una frecuencia que oscila entre 27 Khz y 45 Khz, donde a mayor frecuencia mayor potencia. Fuentes Osciladas: Este tipo de fuente trabaja con frecuencia de acuerdo con el GAP del Transformador Chopper y el Transistor de potencia tipo Fet. Fuentes PWM: Este ultimo tipo de fuente trabaja con frecuencia fija , pero su constante de tiempo u amplitud es modificada según la necesidad. A mayor tiempo mayor potencia. Para poder determinar el tipo de fuente, será necesario tener el manual de servicio de esta, la ayuda de un osciloscopio, o con la obtención del Datasheet del Regulador o IC que controle la fuente.
