drivers, fuentes conmutadas o fuentes -...
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H - Protecciones
Hemos llegado a la etapa final
del circuito de una fuente switching.
A esta altura ya disponemos de ten-
sión o corriente continua constante,
dependiendo del tipo de fuente.
Una fuente de alta calidad deberá
estar protegida ante los errores
más frecuentes producidos tanto en
el momento de la instalación como
en el funcionamiento en régimen
permanente.
Básicamente, las protecciones
en las fuentes switching tanto de
tensión como de corriente constan-
te son similares.
Protecciones necesarias en las fuentes switching de tensión constante
Existen tres tipos de problemas
ante los cuales se hace necesario
proteger una fuente switching de
tensión constante:
1. Cortocircuito
2. Sobrecarga (exceso de consumo)
Drivers, fuentes conmutadas o fuentes switching para iluminación con leds
Parte IV
Por Carlos N. Suárez, Marketing Técnico
ELT Argentina S. A.
3. Térmico (exceso de temperatura
de trabajo)
1. CortocircuitoCuando una fuente de tensión
constante ideal se pone en corto-
circuito, el valor de corriente que
circulará a través del conductor es
infinito. Obviamente que esto en
la práctica es inviable. Observe la
siguiente imagen (figura 44):
Otra forma de cortocircuito
frecuente es respecto de tierra
(figura 45).
Ahora vayamos a la práctica y
observemos dónde se producen
este tipo de problemas.
Cortocircuito directo en la sali-
da: esto se debe tanto a un despun-
tado incorrecto, como a un diámetro
excesivo en los conductores de
salida (figura 46).
Cortocircuito a masa por defecto
en el aislante del conductor (figura
47).
nota técnica ///////////////////////////////////////////////////////////////////////
Figura 44
Figura 46
Figura 45
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Cortocircuito a masa por estran-
gulación de conductores (figura 48)
El circuito de salida de la fuen-
te switching detecta un nivel de
tensión bajo, producto del corto-
circuito en la salida. Esta tensión
es insuficiente para permitir una
realimentación al oscilador a tra-
vés del sistema óptico (tal cual
lo hemos visto con anterioridad),
entonces el oscilador se detiene.
En este tipo de operación, al liberar
el cortocircuito, la fuente restablece
el suministro de tensión.
Otros modos de detección in-
corporan un circuito adicional en
la salida del rectificador de HF que
corta el abastecimiento de tensión
de la fuente switching. En este caso
es necesario inicializar la fuente
switching, desconectando la misma
de la red de alimentación.
2. SobrecargaOtro de los errores que frecuen-
temente se cometen es sobrecar-
gar la fuente, o sea, colocar mayor
cantidad de carga respecto de la
máxima disponible.
Dañar un driver por sobrecarga
es mucho más frecuente cuando
se trata de fuentes de tensión
constante. Déjeme mostrarle cuál
es el error que se comete al obviar
ciertas consideraciones cuando
se conectan leds a una fuente de
tensión constante.
Exageraremos un poco los pa-
rámetros para que el ejemplo se
pueda apreciar con amplitud. En la
realidad la desviación será más sutil,
pero no por eso menos importante.
Ahora bien, observe detalladamente
el ejemplo de la figura 49.
Se trata de un conjunto de leds,
ocho en total, de dos watts cada
uno. Como serán alimentados con
fuente de tensión constante los mis-
mos necesitarán una resistencia
para controlar el nivel de corriente.
A simple vista se puede pensar
que con una fuente de 50 watts de
potencia máxima alcanzaría para
cubrir los 16 watts (ocho leds de 2
W cada uno).
Sin embargo, la potencia del
driver es insuficiente y la protección
ante sobrecarga actuará dejando el
mismo fuera de servicio.
Lo que no se está teniendo en
cuenta es que existe una potencia
que se está disipando en cada una
de las resistencias. Vamos a cal-
cular cuál es el valor de la potencia
demandada para la totalidad del
circuito.
a) Caída de tensión en el led:
2 W (potencia del led) / 0,7 A (co-
rriente del led) = 2,85 V
b) Caída de tensión en la resistencia:
12 V (tensión de alimentación) -
2,85 V (tensión en el led) = 9,15 V
c) Potencia en la resistencia:
9.15 V (tensión en la resistencia) x 0,7
A (corriente en la resistencia) = 6,4 W.
Cada red se compone de: 6,4 W
de potencia en la resistencia mas
2 W de potencia en el led, lo que
arriba a un total de 8,4 W.
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Figura 49
Figura 47
Figura 48
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Si tenemos en cuenta que se
trata de un circuito con ocho redes,
la potencia final consumida será de
8.4 W x 8 = 67,2 W. Por lo tanto,
la potencia entregada por la fuente
(50 W máx.) es insuficiente para
alimentar el circuito.
En las tiras de leds que se alimen-
tan con fuentes de tensión constante,
se define la cantidad de watts (totales,
y esto incluye a las resistencias) por
metro de tira para evitar este tipo de
confusiones. Lo que usted tiene que
tener presente es que esa potencia
declarada no se encuentra aplicada
solamente al led para producir luz.
3. Protección térmicaCiertos tipos de drivers, en su
mayoría aquellos con oscilador de
tecnología digital, cuentan con una
protección adicional por exceso de
temperatura de trabajo. El circuito inte-
grado (chip) que controla el/los transis-
tor/es MOSFET (llave/s electrónica/s)
incluye un sensor de temperatura que
detendrá la etapa de oscilación, y en
consecuencia la fuente switching,
cuando la temperatura de trabajo su-
pere los valores máximos admisibles.
Muchas veces suele atribuirse
la activación de cualquiera de las
protecciones del driver a una falla
en el funcionamiento del mismo y la
protección térmica es la que se lleva
todos los premios en este aspecto,
puesto que, hasta que la temperatura
del ambiente donde se encuentra
instalada la fuente no descienda por
a la tc máx. especificada para que
la vida útil del equipo cumpla con la
declaración del fabricante. El tiempo
mínimo de funcionamiento para que
los niveles térmicos se homogenicen
y se pueda tomar una medición re-
presentativa es de cinco horas.
Si la temperatura medida en el
punto tc es superior a la especificada
como tc máx., la protección térmica
podrá dispararse (dependiendo del
ajuste del chip del oscilador) dejando
el driver fuera de servicio. Sin embar-
go la vida útil de los componentes
también se verá afectada, reducién-
dose a la mitad por cada 10 ºC de
exceso respecto del tc max.
Para un driver de 50.000 horas
de vida, si la temperatura tc máx. es
de 75 ºC y la temperatura medida
en el punto tc (luego de cinco horas
de funcionamiento) es de 85 ºC,
la vida útil promedio del driver se
reducirá a la mitad, o sea, 25.000
horas. Si en cambio, la temperatura
medida en el punto tc arriba a los
90 ºC, la vida útil se reducirá a la
cuarta parte, en este caso: 12.500
horas. Ya por encima de los 90 ºC
debajo de los niveles de seguridad,
el chip del oscilador no enviará infor-
mación hacia la llave electrónica y la
fuente permanecerá apagada.
Temperatura v. vida útilLa temperatura del recinto de
instalación de la fuente es funda-
mental tanto para la seguridad en
el funcionamiento del driver, como
para para determinar su vida útil.
Existen dos datos fundamenta-
les que obligatoriamente el fabri-
cante deberá marcar en el chasis
del driver según lo requerido por
la norma de seguridad IEC 61347.
tc máx.: la temperatura máxima
tolerada por el driver, una vez colo-
cado dentro del recinto de instala-
ción, en régimen de funcionamiento.
tc: el punto donde debe apo-
yarse la termocupla para realizar
la medición de temperatura.
Observe la imagen de la figura 50.
Durante el funcionamiento del
equipo en su recinto de instalación,
una vez que las temperaturas de
trabajo se hayan estabilizado, la me-
dición en el punto tc debe ser inferior
Figura 50
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existe una alta probabilidad de
mortalidad de los componentes, en
consecuencia, la fuente switching
puede averiarse y dejar de funcio-
nar permanentemente.
Protecciones necesarias en las fuentes switching de corrien-te constante
Existen tres tipos de problemas
ante los cuales se hace necesario
proteger una fuente switching de
corriente constante:
1. Circuito abierto
2. Sobrecarga (exceso de consumo)
3. Térmico (exceso de temperatu-
ra de trabajo)
1. Circuito abierto:A diferencia de los drivers de
tensión constante, las fuentes de
corriente constante intentan mante-
ner siempre la misma intensidad de
corriente. Para ello, a medida que
la resistencia de carga aumenta, la
fuente producirá más tensión para
que la corriente siga siendo la misma.
Un caso extremo se daría cuan-
do no se coloca ningún led (fun-
cionamiento en vacío). En ese
caso, la resistencia que el driver
está viendo en su salida es infinita
(circuito abierto). El driver intentará
mantener el mismo nivel de corrien-
te, elevando la tensión. Pero para
mantener el mismo nivel de corrien-
te sobre una resistencia infinita, la
tensión que se debe proporcionar
también es infinita.
El circuito no puede producir
tensión infinita y por lo tanto activa
su protección ante circuito abierto
enclavándose en el valor máximo
de tensión que el driver pueda lle-
gar a entregar. Observe la figura 51.
Cuando la fuente de corriente
se enclava en su valor máximo
de tensión podemos decir que la
protección ante circuito abierto se
encuentra activa.
2. SobrecargaEn una fuente de corriente
constante la sobrecarga está deter-
minada únicamente por la cantidad
de leds conectados al driver, ya
que afortunadamente, los leds se
conectan en serie y sin resistencia
alguna. Toda la potencia disponible
se entrega al led. La fuente activará
su protección cuando la suma de la
potencia de cada uno de los leds
conectados exceda la potencia
máxima del driver especificada
por el fabricante. En la imagen de
la figura 52 se muestra un ejemplo
típico de sobrecarga.
La suma de las potencias de cada
uno de los leds da como resultado una
potencia total consumida de 12 W,
cuando la fuente puede entregar
como máximo 10. En este caso la
protección ante sobrecarga se activa.
3. Protección térmicaLa protección térmica en las
fuentes de corriente constante cum-
ple los mismos lineamientos que las
fuentes de tensión constante.
Figura 51
Figura 52
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