operación y fallas

7/22/2019 Operacin y Fallas

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Introduccin.

La fuente de alimentacin de muchos equi-pos electrnicos modernos, tales como televiso-res, videograbadores, reproductores de CD yDVD, computadoras y otros, est basada en el

principio de la fuente conmutada. Este diseobrinda en un espacio y peso mnimo un exce-lente rendimiento elctrico y trmico junto conuna adecuada proteccin elctrica y trmica yes ideal para aquellos consumos que requieren

varias diferentes tensiones para su funciona-miento. En la figura 1 vemos el aspecto de lafuente de alimentacin de uno de los modelosde reproductor de DVD de Panasonic.

El diagrama en bloques de la fuente.

En la figura 2 vemos el diagrama en bloquesde este tipo de fuente que se caracteriza por lapresencia de un transformador del tipo flybacklo que indica la necesidad de usar una frecuen-cia elevada para su funcionamiento, prescin-diendo de la frecuencia baja de 50 o 60Hz, tpi-ca de las fuentes de alimentacinconvencionales.

El funcionamiento de este tipo de fuentepuede explicarse de la siguiente manera. Seaplica una tensin de +B proveniente de uncircuito rectificador al primario del transforma-

dor flyback T11 y despus a la pata 1 del pro-cesador IC11. El retorno al circuito rectificadorse efecta por medio del resistor R11. El resis-tor R21 suministra la tensin inicial de arran-

que a la pata 9 de IC11. Un regulador internosuministra la tensin +B que necesita IC11. Unoscilador y modulador interno del tipo PWM(Pulse Width Modulation) suministra la seal aun circuito de excitacin proporcional de drive.La forma de onda resultante es aplicada a un

Operacin y Fallas en

Fuentes Conmutadas

Por Egon Strauss

COMO ESTA EDICION SE ENTREGA JUNTO CON SERVICE YMONTAJES N 16 QUE POSEE UNA NOTA EXTENSA SOBRE REPA-

RACION DE REPRODUCTORES DE CD, DEJAMOS EL ESPACIOCORRESPONDIENTE AL CURSO PARA EXPLICAR UN TEMA BAS-

TANTE SOLICITADO POR NUESTROS LECTORES.

LA MAYORIA DE LOS EQUIPOS ELECTRONICOS MODERNOS, DESDETELEVISORES HASTA VIDEOGRABADORES Y DESDE COMPUTADORASELECTRONICAS PC HASTA LECTORES DE DVD, POSEEN FUENTES DEALIMENTACION DEL TIPO CONMUTADO. EN LA PRESENTE NOTA

TRATAREMOS EN DETALLE LA FUENTE DE UN LECTOR DE DVD DE LAMARCA PANASONIC, QUE PUEDE SER REPRESENTATIVO PARA MU-CHOS OTROS EQUIPOS DE TODAS LAS MARCAS Y MODELOS.


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circuito interno de drive. La seal de drive salepor las patas 4 y 5 de IC11 y es aplicada a laetapa final por medio de la pata 3. El circuitode salida excita el transformador flyback T11

por la pata 1. Una tensin derivada del secun-dario B es rectificada por el diodo D21 y reem-plaza la tensin de arranque aplicada a la pata9 de IC11.

Una tensin de referencia rectificada por eldiodo D22 es sensada por medio de la pata 8para inhibir el funcionamiento del integrado.Un circuito sensor de exceso de corriente moni-torea la corriente que atraviesa R11. Si la co-rriente es excesiva, un circuito cerrojo se activae impide el funcionamiento por medio de uncircuito interno de sobretensin OVP (Over Vol-tage Protection) y otro de proteccin trmica

TSD (Thermal Shut Down).Una corriente primaria excesiva es sensada

por la pata 6. Este circuito termina el ciclo deloscilador si la corriente primaria resultase ex-cesiva. La regulacin de la tensin es facilitadapor medio de una realimentacin de una ten-sin de referencia por medio de un aislador p-tico Q31 conectado a la pata 7.

El circuito del rectificador.

En la figura 3 vemos el circuito del rectifica-dor. El fusible F1 de 1,6 amperes protege lafuente contra corrientes excesivas.

El protector de sobrecargas D2 desva la co-

rriente causada por picos de tensin en la red,quema el fusible F1 y protege el circuito.

El inductor L1 y el capacitor C1 ayudan aaislar lnea de la red alterna del ruido de R.F.generado por la fuente. L1 ayuda tambin a re-ducir el golpe de corriente de encendido sobreel puente rectificador D1.

Los capacitores C2 y C3 establecen un po-

tencial de referencia de la masa aislada conrespecto a la lnea de alterna.

R1 impide la formacin de cargas en la ma-sa aislada al descargar constantemente el ter-minal comn.

Los inductores LB1 y LB2 impiden que elruido de conmutacin se introduzca en la masaaislada.

D1 es un rectificador de onda completa.C11 filtra la tensin continua rectificada y

suministrada al regulador conmutado.

Circuito de conmutacin de salidade la fuente.

En esta fuente de alimentacin el circuitode salida de la fuente est incorporado en elcontrolador IC11. En la figura 4. vemos estesector del circuito. El transistor interno TR2 esusado como driver-amplificador intermedio. Elcircuito de excitacin proporcional suministrauna seal de pulsos cuadrados a su base. Estaseal es amplificada y aislada y sale por la pa-ta 5 de IC11.

Cuando el circuito de excitacin proporcio-nal aplica un "HIGH" a la base de TR2, permiteque la salida en la pata 4 quede flotando. A su

vez cuando aplica un "LOW" a la pata 4, tam-bin aplica un "LOW" a la base de TR2. El re-sistor externo R14 permite que la salida de se-al de TR2 en la pata 5 sea combinada con lasalida de seal de excitacin proporcional en lapata 4. Ambas seales se combinan y se aco-plan a la pata 3 de IC11 por medio de R15 yC13. Esta seal acta como driver para eltransistor interno de conmutacin TR1.

Durante la parte de "apagado" de la seal,

la pata 4 est conectada a masa a travs delexcitador proporcional y el capacitor C13 sedescarga a travs de D11.

Cuando vuelve la parte positiva del "encen-dido" de la seal, TR1 conduce a medida queC13 se carga. El emisor de TR11 est conecta-do a masa por medio de la pata 2 de IC11. Laconduccin de TR1 conecta a masa la pata 1 ypermite que circule corriente a travs del bobi-nado primario del transformador T11.

El arranque de la fuente.

Inicialmente, cuando se enciende el equipo,la tensin de +B es suministrada a la pata 9 de

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IC11 por medio de los resistores R21 y R24.La tensin de +B forma una rampa en la pa-

ta 9 a medida que el capacitor C21 se carga.Tan pronto la tensin llega a 7,6 volt, el circui-to de arranque en el IC11 se activa y suminis-tra tensin al regulador interno.

El regulador interno aplica tensin a los cir-cuitos del oscilador y driver de IC11. La ten-sin generada en el bobinado B es rectificadapor el diodo D21 y filtrado por C21. La tensin+B resultante es usada para alimentar a IC11,eliminando la necesidad para R21 y R24 cuan-do se establece el modo funcional. En la figura5 vemos el circuito correspondiente.

El oscilador.

El circuito del oscilador recibe su tensin de+B del circuito del regulador interno. Los tiem-pos de este oscilador se fijan por los circuitosde temporizacin "T-ON" y "T-OFF". El oscila-dor forma rampa a media que el capacitor in-terno C1 se carga a travs de R1. Esta rampadecae a medida que el capacitor C2 descargapor R2.

Este proceso forma una onda triangular quese aplica al excitador proporcional que latransforma en una onda cuadrada. La pata 8suministra realimentacin desde el transfor-mador T11. Esta seal de realimentacin sin-

croniza el periodo de corte del oscilador con elcolapso del campo magntico del transforma-dor usando dos comparadores internos. Loscomparadores Op1 y Op2 son referenciadospor 0,75 volt y 1,4 volt, respectivamente.

La regulacin de la fuente.

Esta fuente de alimentacin usa la modula-cin por ancho de pulso para obtener una ten-sin de salida constante. Al acortar el tiempode la formacin de rampa (tiempo de encendi-do) se reduce la potencia aplicada al transfor-mador durante cada ciclo de trabajo. Esto re-duce las tensiones de salida, en cambio el

aumento del tiempo de encendido resulta enun aumento en las tensiones de salida. El re-sistor interno R1 y el capacitor interno C1 de-terminan la constante de tiempo de la rampa.El valor de C1 es de 0.0033F y el valor de R1es ajustado en fbrica como para obtener untiempo de rampa mayor que el necesario, loque resulta en una tensin de salida excesiva.Se agrega una red externa, formada por R31,Q31, R32 y D32.

Esta red asiste al resistor interno R1 paralograr una carga ms rpida de C1. As se re-duce el tiempo de la rampa. La variacin de laresistencia de este circuito modifica el tiempode la rampa.

Esta variacin se logra por la variacin de laconduccin del transistor en el acoplador pti-co Q31. La resistencia de Q31 es inversamente

proporcional a la intensidad de la luz que inci-de en su base. Un diodo LED en el interior deQ31 suministra la intensidad de luz sobre la

base del transistor para producir las tensionesde salida deseadas. En la figura 6 podemos ob-servar los detalles de este circuito.

La limitacin de la corrientedel primario.

Para proteger la fuente de alimentacin dela destruccin por corriente exclusiva, se agre-

ga un circuito de limitacin de la corriente delprimario. Cuando el transistor Tr1 es conmu-tado para conducir, la corriente circula por el

bobinado del primario del transformador T11.Cuanto ms tiempo el transistor Tr1 conduce,mayor ser su corriente. A medida que la co-rriente aumenta, la cada de tensin sobre R11tambin aumenta. Esta cada de tensin esaplicada a la pata 6 de IC11 a travs de un di-

visor de tensin consistente de R13 y R12.Tan pronto como la pata 6 se polariza ms

negativo que la tensin interna de referencia de-1 volt, la salida del amplificador operacionalinterno va a HIGH, terminando la parte de ONdel ciclo del oscilador. Esto se repite en cadaciclo del funcionamiento.

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Circuitos de proteccin.

En el procesador IC11 se encuentra incor-porado un circuito cerrojo, como vemos en lafigura 7. Este cerrojo permite detener el funcio-namiento de la fuente de alimentacin en casode suceder defectos. Un sensor de corte trmi-co activa la compuerta OR, OR1 si la tempera-tura del integrado excede el lmite prefijado de150C. Esto activa el cerrojo que a su vez blo-quea el oscilador y detiene la fuente.

La tensin de +B aplicada a la pata 9 deIC11 es monitoreada por un protector de so-

bretensin (OVP = Over Voltage Protector). Si el

+B alcanza el nivel indeseado de 10 volt, el cir-cuito OVP activa la compuerta OR y apaga lafuente de alimentacin.

La tensin de cresta no filtrada es derivadadel transformador T11 y es aplicada a la pata 8de IC11 a travs deD22 y es monitorea-da por el comparadorOP3. Si la tensin decresta alcanza a 5,1

volt, el comparadoractiva la compuertaOR y apaga la fuente.

Cuando el apaga-do ocurre, el cerrojopermanece bloquea-do hasta que la ten-sin desaparece o lacorriente a travs delcerrojo se reduce amenos de 500A.

Las fuentes delsecundariode T11.

La tensin de lasfuentes derivadas del

secundario del transformador T11puede variar debido a las variacionesen la fuente de 6 volt que se usa comorealimentacin para la regulacin. Poreste motivo es importante que cadauna de estas fuentes de tensin searegulada en forma individual. Los 12

volts que salen de la pata 17 de T11

son filtrados y aplicados al colectordel regulador Q31. Este transistor esusado como conmutador y como regu-lador. Cuando la lnea del encendido(POWER ON/OFF) se encuentra enLOW, Q34 est apagado. Por lo tantoQR33 es apagado y no llega ningunapolarizacin a la base de Q31. Se ob-serva este circuito en la figura 8.

Esto produce el corte de Q31 y elapagado de la fuente de 9 volt. Cuan-

do se enciende el equipo, Q34 y Q33 empiezana conducir y suministran una polarizacin a la

base de Q31 a travs de los resistores R31 yR32. Esta polarizacin es fijada por el diodoZener D32 en 10 volt. El transistor Q31 condu-ce y suministra 9,3 volt en su emisor.

Con la fuente de 9 volt encendida y regula-da por el diodo Zener D32, resulta importanteencender y regular tambin la fuente de -9 volt.

Adems, es muy importante que este nivel semantenga en concordancia con el nivel de +9

volt. Cuando la tensin de 9 volt sube o baja,la tensin de -9 volt tambin debe subir o bajaren concordancia.

En la pata 18 de T11 existe una tensin rec-tificada y filtrada de -13 volt. La polarizacinpara el transistor de regulacin Q41 es sumi-nistrada por el resistor R42 y el transistor Q42.Cuando la tensin de 9 volt aparece en el emi-


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sor de Q32, este conduce y enciende Q42. Eltransistor Q42 polariza Q41 para conducir y latensin de -13 volt aparece en su emisor. Comoen el divisor de tensin R43, R36 y R35 apare-ce una tensin negativa ms alta en un extre-mo y una tensin positiva ms baja en el otro,esta polarizacin hace conducir Q43. La con-duccin de Q43 reduce la polarizacin en la

base de Q41.Esto reduce la tensin de salida de Q41 y lo

ajusta a -9 volt. Inversamente, una disminu-cin en la tensin de -9 volt produce una re-duccin en la conduccin de Q41 y restauralos -9 volt. Un incremento en el nivel de 9 voltproduce la menor conduccin de Q43 y la ma-

yor conduccin de Q41. Esto balancea el incre-mento o la reduccin de +9 volt y -9 volt en for-ma recproca.

GUIA DE FALLAS

1.) La fuente dealimentacinno arranca.En la figura 9 vemos

un esquema parcial quepermite el anlisis de es-ta falla.

A.) Un resistor R21 oR24 defectuoso impidela carga inicial de C21 yla llegada de la tensinde arranque a la pata 9del procesador IC11.

B.) Un capacitor C21abierto impide la genera-cin de carga suficientepara el arranque de la

fuente.C.) Un diodo D21 o

capacitor C21 en cor-tocircuito desva todala energa a masa.

D.) Un procesadorIC11 defectuoso puedeimpedir el arranque.

2.) Apagado sinmotivo aparente.Observe la figura

10.A.) El capacitor

C41 se carga con lacada de tensin sobreR11. Si Q43 no derivala energa excesiva deC41 se puede presen-tar un apagado sin

motivo aparente.B.) El amplificadoroperacional Op3 inte-

grado en IC11 puede estar trabajando con unatensin de referencia incorrecta y provocar unapagado.

C.) Un incremento en el valor de R11 puedeprovocar una carga demasiado rpida de C11 yprovocar un apagado.

D.) Un capacitor C22 abierto permite quepicos de tensin provoquen un apagado.

3.) El procesador de control IC11

se recalienta.Observe la figura 11.

A.) Un diodo D11 con fugas puede impedirque Tr1 en el interior de IC11 reciba la polari-zacin correcta. Esto produce el recalentamien-to de Tr1.

B.) Un cambio en el valor de C13 o fugas enC13 pueden resultar en una polarizacin inco-


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rrecta de Tr1, produciendo su recalentamiento.C.) Un transformador flyback fuera de sinto-

na puede reducir la eficiencia de la fuente dealimentacin y provocar un exceso trmico. Uncambio en el valor de C22 puede desintonizar

T11.E.) R14 y R15 o el circuito de drive en el in-

terior de IC11 pueden provocar el recalenta-miento de Tr1 en el IC11, si son defectuosos.

4.) La tensin de salida baja con carga.A.) El resistor R11 es muy preciso. Un au-

mento en su valor puede causar la activacindel circuito del limitador de corriente del pri-mario (PCL = Primary Current Limiter) en for-ma prematura y limitar de esta manera la po-tencia por debajo del valor especificado.

B.) El resistor R12 es parte de un divisor detensin que provee una muestra de la cada detensin sobre R11 al circuito sensor. Un incre-mento en su valor puede causar una muestraincorrecta.

5.) Regulacin incorrectade la tensin de salida.La regulacin incorrecta de la tensin de la

fuente puede ser causada por:A.) Un cambio en los valores de R01, R02,

R03 y R04.B.) Un cambio en la tensin regulada por el

diodo Zener D01.C.) Prdida de capacidad o fugas en C11,

C14 o C31.D.) Fallas en el circuito interno de IC11.

6.) Desbalance entre lafuente de +9 volt y -9 volt.

A.) Todo cambio en el valor de R35, R36 o

R43 puedecausar la con-duccin inco-rrecta de Q43

y Q41, lo queda lugar aldesbalance.

B.) Todo de-

fecto o fuga enlos transistoresQ41 o Q43puede provocarel desbalance.

7.) Cortepor exceso detensin en elencendido.

A.) Un re-sistor R23abierto puedecausar el corteal poco tiempode haber en-

cendido.B.) Un capacitor C22 en cortocircuito aplica

suficiente tensin a la pata 8 de IC11 para pro-vocar el corte.

C.) Un problema en el lazo de regulacin detensin puede producir una tensin excesivaen las patas 8 y 9 y activar la proteccin OVP odel comparador OP3 en IC11.

D.) Muchos componentes internos en IC11

pueden causar el corte inmediato o una regula-cin incorrecta y el corte inmediato.

8.) Corte por exceso de consumo.A.) La corriente excesiva de cualquier etapa

que recibe tensin de la fuente puede causarla activacin del circuito cerrojo conformadopor Q41 y Q42 y provocar el corte.

B.) Un valor muy alto de R11 puede provo-car el corte.

C.) Un transistor Q42 en cortocircuito pro-duce la aparicin de la tensin +B en la pata 8

y provoca el corte.

D.) Un transistor Q41 en cortocircuito pro-duce el encendido de Q42 y con ello el corte.

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INTRODUCCIN

Tanto los equipos electrnicos deconsumo como otros dispositivos in-dustriales poseen circuitos cada vezms complejos, de ms alto rendi-miento y de reducido tamao, lo quelleva a un aumento de la integracinhasta en la fuente de alimentacin.

Las fuentes de alimentacin hanseguido este camino, permitiendo eldiseo de circuitos cada vez ms con-fiables por medio del uso de la con-mutacin para mejorar el rendimien-to. De esta manera, las fuentes de ali-mentacin conmutada tambin hanevolucionado y hoy estn presentesen la mayora de los equipos electr-nicos.

Una fuente de alimentacin es to-

do sistema que adapta la energa dis-ponible (la red elctrica generalmen-

te) a las necesidades de un equipo.Toda fuente de alimentacin debe

cumplir las siguientes tareas:

- Rectificacin y Filtrado: Conver-sin de una tensin alterna en unacontinua.

- Estabilizacin: Minimizacin so-bre la tensin de salida de las irregu-

laridades producidas en la red (cortesde energa, variaciones de tensin,etc.) y en la carga.

- Control: Establecimiento de losparmetros que se deben presentar ala carga.

Existen fuentes de alimentacin li-neales que se caracterizan por utilizarcomo elemento de control un transis-tor en serie con la carga que disipa

una potencia igual al producto de la di-ferencia de tensin entre la entrada y

la salida, multiplicado por la corrientede carga mxima. Esto significa que laregulacin se consigue con un bajorendimiento ya que el transistor debedisipar la energa que no consume lacarga, provocando prdidas elevadasque hacen que el rendimiento sea ba-

jo.Para minimizar las prdidas y as

tener un rendimiento mayor, se colocaen la entrada de la fuente lineal untransformador reductor de la tensinde red, para que la tensin aplicada altransistor regulador se acerque a la desalida (figura 1).

Otra forma de aumentar el rendi-miento y as no tener que usar trans-formadores grandes y pesados esmediante el empleo de fuentes de ali-mentacin conmutadas que utilizan

un transistor de potencia en conmuta-cin. De esta forma la potencia disipa-

Reparacin de Fuentes

ConmutadasYa hemos hablado sobre elfuncionamiento y la repara-cin de fuentes conmutadas,sin embargo, no hemos realiza-do un anlisis pormenorizado deestos dispositivos que le permita

al tcnico tener un conocimientocabal del tema. Basado en lasobras de Luis H. Rodrguez, AngeloSpetto, Leopoldo Parra y FelipeOrozco he preparado esta nota queno slo brinda informacin terica sino que pretende dar herramientas que faciliten

la reparacin de circuitos comerciales de TV y videograbadoras.Preparado por: Hora c io Da nie l Va l le jo

e -m a il: h vq ua rk@a r.inter.netw w w . w e b e l e c t r o n i c a . c o m . a r


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da en el transistor es muy inferior a ladisipada en las fuentes lineales (figura2).

En estas fuentes, cuando el tran-sistor est bloqueado, la corriente atravs de l es prcticamente nula yen estado de saturacin, la cada detensin en sus terminales es pequea

con lo cual en todo momento la poten-cia disipada en el transistor conmuta-dor es muy baja.

En estas fuentes, la tensin de redse rectifica y filtra directamente (sinuso de transformador), posteriormen-te se muestrea o conmuta medianteel transistor conmutador y por mediode un filtro L-C se obtiene el nivel me-dio de la onda pulsada.

Algunas fuentes conmutadas po-seen un transformador que adapta latensin pulsada a un nivel ms ade-cuado aunque su uso no es siemprenecesario.

A continuacin damos algunas ca-ractersticas que diferencian a lasfuentes conmutadas de una fuente li-neal o regulada sencilla:

- Las fuentes conmutadas conmu-tan la seal a rectificar con una altafrecuencia (15kHz a 1MHz) frente a

los 50Hz de las fuentes lineales con locual se reducen las dimensiones de

los elementos reactivos (bobinas,condensadores o capacitores, y trans-formadores).

- El transistor conmutador disipamenos potencia que el regulador deuna fuente comn, obteniendo un ren-dimiento muy superior.

- Las fuentes conmutadas tienen

ms componentes que las reguladas,lo que acarrea una menor fiabilidad yun diseo ms complicado.

- Operan con seales que tienengrandes derivadas de tensin y co-rriente (dv/dt, di/dt) por lo que abun-dan los ruidos y se produce un rizado(ripple) considerable.

- Normalmente las fuentes conmu-tadas necesitan carga para funcionary trabajan con potencias mayores quelas comunes debido a su alto rendi-miento (pueden llegar a 2kw en pocoespacio).

Existen muchas formas de clasifi-car a las fuentes conmutadas, pero enprincipio las podemos dividir en:

- Forzadas- Resonantes

A su vez, las forzadas pueden o no

tener transformador y las resonantesaprovechan el paso por cero de la ten-

sin o la corriente para conmutar ydisminuir an ms las prdidas enconmutacin.

Las fuentes forzadas sin transfor-mador a su vez pueden ser directasdonde la energa se transmite directa-

mente a la carga o indirectas que secaracterizan porque en un principio laenerga se almacena en un compo-nente magntico y/o capacitivo y pos-teriormente se transmite a la carga.

Bajo el mismo esquema topolgi-co que hemos explicado recin pode-mos tener fuentes que empleen trans-formador. El uso de transformadores asu vez posee ventajas y desventajas,las ventajas son:

- No precisa grandes bobinascuando hay mucha diferencia entre latensin de salida y la de entrada puesel transformador acerca ambos valo-res.

- Se pueden colocar salidas mlti-ples con un solo elemento conmuta-dor.

- El uso del transformador significauna aislacin galvnica entre la entra-da y la salida, evitando as el uso de

chasis vivo o caliente.- Se puede operar en una mejor

zona de trabajo.

En cuanto a las desventajas en eluso del transformador, podemos men-cionar las siguientes:

- Poseen tamao y peso elevado.- Aumentan las prdidas por hist-

resis y foucauld (se generan prdidasen calor).

Las fuentes conmutadas general-mente pueden operar de dos mane-ras, dependiendo de la forma que ten-ga la corriente por la bobina. Si duran-te cada perodo la corriente cae a ce-ro la fuente trabaja en modo de funcio-namiento discontinuo. Si por el contra-rio la corriente no cae a cero lo haceen modo de funcionamiento continuo,figura 3.

Sea cual fuere el modo de funcio-namiento de una fuente conmutada,

Figura 1

Figura 2


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siempre existe una dependencia entrela tensin de salida y la carga, lo cualhace que no tengamos una regulacinperfecta.

Para minimizar esta dependenciase emplean recursos en el camino de

la realimentacin (trabajando en lazocerrado). Para ello se debe compararla tensin que desebamos a la sali-da, con la que hay, y actuar en conse-cuencia (figura 4).

Adems, con este sistema tam-bin se corrigen problemas que sepuedan dar en la salida como conse-cuencias de variaciones en la entrada(rizado, cadas de tensin, etc.).

Para cerrar el lazo de realimen-tacin se emplea un controlador quepuede actuar de varias maneras:

- Control en Modo Tensin: se ob-tiene la seal de control por medio deuna seal de error que depende dela diferencia entre la tensin y la refe-rencia (figura 5).

- Control en Modo Corriente: Laseal de error controla el mximo va-lor de corriente que se emplear paracontrolar la tensin en la carga me-

diante un circuito de gestin, que esgeneralmente un flip-flop. En este ca-

so se emplea un resistor de ba-jo valor en el camino de la sali-da para sensar el valor de la co-rriente (figura 6).

Ahora bien, para explicar el fun-

cionamiento de una fuente deeste tipo, recordemos que loscomponentes electrnicos sedividen en pasivos y activos,segn su forma de operacin;son pasivos aquellos que pre-

sentan un comportamiento nico, quepuede variar desde una simple cargahasta un almacn de energa; en tan-to, los elementos activos son aquelloscuyo comportamiento vara en rela-cin a las tensiones aplicadas.

Entre los primeros tenemos a laresistencia, al condensador y a la bo-bina, mientras que en el segundo gru-po tenemos a los diodos, transistoresy dispositivos semiconductores en ge-neral. Justamente, el concepto de im-

Figura 3

Figura 4

Figura 5

Figura 6


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pedancia se aplica slo a los compo-nentes pasivos (tericamente lo de-seable es que los componentes pasi-vos no presenten el fenmeno de im-pedancia).

Estudiando el comportamiento en

DC (continua) de estos elementos, sepuede observar lo siguiente: la resis-tencia ofrece una cierta oposicin alflujo de la corriente, las bobinas per-miten su paso sin estorbo alguno y elcondensador se comporta como uncircuito abierto una vez que ha termi-nado de cargarse. Sin embargo, cuan-do a estos componentes se les aplicauna tensin alterna, la situacin cam-bia, ya que tanto en el condensador

como la bobina muestran un compor-tamiento que recibe el nombre de im-pedancia, y que tiene un efecto parti-cular segn el componente.

Cuando circula una corriente en elinterior de una bobina se produce uncampo magntico, el cual no cambiade direccin fcilmente; esto significaque si a este elemento se le aplicauna tensin de AC, el campo en su in-terior comienza a presentar una ciertaoposicin al paso de la corriente en su

interior. Este fenmeno es justamentela "impedancia inductiva".

En cambio, los condensadores secargan en un sentido, y si en un mo-mento dado se invierte la polaridad, latensin del dispositivo se suma alnuevo voltaje de alimentacin, por loque la corriente fluye ms fcilmente,oponiendo una baja resistencia a lacorriente alterna. Este comportamien-to tan peculiar es lo que recibe elnombre de "impedancia capacitiva".

La impedancia de un condensadores inversamente proporcional a la fre-cuencia, esto es, mientras ms rpidooscile la seal de entrada, el conden-sador se comportar crecientementecomo un corto-circuito; y al contrario,una bobina tiene una impedancia di-rectamente proporcional a la frecuen-cia aplicada, esto es, conforme au-menta la frecuencia tambin se incre-menta la oposicin al paso de la co-

rriente en su interior.La impedancia de un capacitor y

una bobina se calcula de la siguientemanera:

Zc = 1 /( 2 . . f . C)

ZL = 2 . . f . L

donde es igual a 3,1416; C es la

capacidad del capacitor y L es la in-ductancia de la bobina.

Puede observar que en el primercaso el parmetro de la frecuencia seencuentra como divisor, lo que signifi-ca que a mayor frecuencia existiruna menor impedancia; y por el con-trario, para la bobina la frecuencia se

encuentra como multiplicador, lo quesignifica que a mayor frecuencia ha-br mayor impedancia.

Y esto qu importancia tiene enlos circuitos que estamos explicando?La respuesta es la siguiente: al dise-ar un transformador, uno de los par-metros crticos es la frecuencia deoperacin a la que ser sometido, yaque es un factor que determina el n-mero de espiras tanto del primario co-

mo del secundario, as como el calibredel alambre empleado.

Por ejemplo, en el diseo de untransformador de baja frecuencia (di-gamos 50Hz), se precisa de un nme-ro elevado de espiras en el lado pri-mario, para evitar que circule por estesegmento un gran flujo de corrienteque pueda daar al dispositivo, por lotanto, si se requiere que el transfor-mador maneje una corriente aprecia-ble, debe combinarse una magnitudconsiderable de espiras con un alam-bre de calibre relativamente grueso, loque finalmente da por resultado untransformador de dimensiones muygrandes y muy pesado. Y si ademsse requiere que este transformadorsea capaz de trabajar en distintas re-giones o pases, deben colocarse bo-binados adicionales para que a su en-trada se puedan conectar lneas deAC de 110, 120, 220 240 volt, segn

el caso, incrementndose an ms elpeso y volumen del dispositivo.

En cambio, un transformador quees alimentado en su primario por unafrecuencia de oscilacin elevada, re-quiere de muchas menos espiras queen el caso contrario, lo que da por re-sultado un dispositivo ms compacto

y de menor peso, aunque con algunascaractersticas que lo hacen especial.

Justamente, lo que se pretende enlas fuentes que utilizan conmutador,es alcanzar una frecuencia de oscila-cin muy superior a la que se disponeen la lnea de alimentacin, de ah laconfiguracin presentada anterior-mente.

Sin embargo, se presenta un pe-queo inconveniente: las lminas con-

vencionales empleadas en la cons-truccin del ncleo de los transforma-dores tradicionales, no son capacesde responder con la suficiente rapidezal elevar la frecuencia de la seal ma-nejada por encima de los 200Hz, porlo que deben emplearse otros mate-riales como la ferrita. Pero a su vez,los ncleos de ferrita no son elemen-tos fciles de obtener (de hecho, exis-ten pocas compaas a nivel mundialque los producen), por lo que resultan

considerablemente ms caros que losncleos convencionales.

Pero an ms, el circuito conmuta-dor y el de control tambin incremen-tan el costo de las fuentes conmuta-das en relacin a las de tipo reguladosimple, y de hecho esa fue la tenden-cia en los primeros aos en que seaplicaron estos circuitos de alimenta-cin a aparatos de uso domstico. Sinembargo, con la produccin masiva yel abaratamiento de los dispositivoselectrnicos en general, el costo delas fuentes conmutadas se ha ido re-duciendo, incluso hasta nivelarse enalgunos casos con el de las tradicio-nales.

Una de las principales ventajas delas fuentes conmutadas, es la posibili-dad de ofrecer una salida estable apesar de que la tensin de alimenta-cin sufra variaciones considerables.

Para explicar en qu se fundamentaesta flexibilidad, es necesario recor-


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dar el concepto de tensin o voltajepromedio.

Para calcular la tensin promedioo RMS, primeramente se asla un so-lo ciclo de la frecuencia de entrada (fi-gura 7A); posteriormente se le da aesa seal una forma como si hubieraatravesado por un rectificador de on-da completa ideal, o sea, sin prdidas(figura 7B); luego se calcula el reaque existe entre la curva y el nivel demasa (figura 7C); y por ltimo se divi-de el resultado entre el tiempo en quetarda en completarse el perodo (figu-ra 7D), de los que finalmente se dedu-ce una tensin de DC que representafielmente al nivel de AC de la entrada.

Este clculo se simplifica conside-rablemente cuando en la entrada setiene una seal pulsante de una solapolaridad. En tal caso, la tensin pro-medio de la seal estar dado por lafrmula anexa a la figura 8. Por lo tan-

to, si aumenta el tiempo en que la se-al est en alto y disminuye el lapso

en que est en ba-jo, la tensin pro-medio se incre-mentar; y por elcontrario, si au-menta el tiempo de

apagado y dismi-nuye el tiempo deencendido, la ten-sin promediodescender.Este es justa-mente el princi-pio en el que sebasan las fuentesconmutadas, almomento en que

el transistor con-mutador conduce,en los extremosdel primario seaplica la tensinde entrada en sutotalidad por loque en los secun-darios se tiene unatensin proporcio-nal a ste (depen-diendo de la rela-

cin de espiras entre primario y se-cundario). Y por el contrario, cuandoel transistor se corta no existe induc-cin en los bobinados),por lo cual a lasalida no hay tensin pulsante en altafrecuencia. Basta solamente con colo-car un diodo y uncondensador demediana capaci-dad para que esevoltaje se nivele yse expida una ali-mentacin prcti-camente constan-te.

Y aqu es don-de se demuestrauna ventaja adi-cional de las fuen-tes conmutadas:una configuracincorrectamente di-seada puede evi-

tar la necesidadde incluir regula-

dores de voltaje, ya que por medio deuna realimentacin entre alguna delas salidas del transformador y el cir-cuito controlador de conmutacin, esposible manejar el ciclo de trabajo deldispositivo conmutador, de tal forma

que sea capaz de mantener efectiva-mente un nivel de voltaje a la salidasin necesidad de ms componentes,implicando un ahorro de costos. Dehecho, ms adelante se muestran al-gunos circuitos en los que se tiene es-ta situacin.

Anteriormente hemos realizadouna clasificacin de las fuentes con-mutadas, sin embargo, podemos rea-lizar una forma distinta de agruparlas

atendiendo al parmetro modificadopara efectuar la regulacin:

1) Tipo PAM o moduladoras deamplitud de pulso.

2) Tipo PWM o moduladoras deancho de pulso.

3) Tipo FM o moduladoras de fre-cuencia.

Cada uno de estos tipos se puedereconocer mediante una simple ex-

traccin de seales en el osciloscopio,a la salida de alguno de los bobinadosy conectando la fuente a un variac. Sial disminuir el nivel de AC de entrada,la seal muestra una variacin en laaltura de los pulsos de salida, nos en-

Figura 7

Figura 8

Figura 9


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frentamos a una fuente PAM; si, por elcontrario, lo que vara es el ancho delos pulsos, la fuente ser tipo PWM; yfinalmente, si lo que cambia es la fre-

cuencia de operacin, tendremos unafuente tipo FM (figura 9).

Expliquemos ahora con mayor de-talle cmo opera una fuente conmuta-

da. Para ello consultalos procesos de la figu-ra 10 conforme se va-yan citando.Cuando el conmutadorse encuentra "apaga-do" (cortado) no permi-te el paso de la corrien-te, en cuya situacin latensin del embobina-do es de cero. Pero unavez que este elementose "enciende" (se satu-ra) la tensin alcanzasbitamente el nivel VC(10B); no obstante, por

las propiedades induc-tivas del embobinado

primario del transfor-mador la corriente noaparece de inmediato,sino que comienza acrecer lentamente de-pendiendo del valor

de la induccin.La figura 10C muestraeste comportamientode ascenso gradual.En teora, el valor dela corriente podra lle-gar a ser infinito, aun-que a partir de ciertonivel se fundiran loscomponentes de lafuente, en caso de no

existir protecciones.Si el transistor se apa-ga despus de un de-terminado tiempo, alque llamaremos Won(figura 10D), la co-rriente en el primariocrecer tan slo hastaese momento, perodado que la inductan-cia acta como alma-cn elctrico, el flujo

del primario no desa-parece de improviso,permaneciendo por un

tiempo a travs del diodo volante. Fi-gura 10E.

Si despus de un segundo mo-mento (al que denominaremos Woff)el transistor vuelve a encenderse,nuevamente se repetir todo el cicloaneriormente descrito. Figura 10F.

Y como un transformador induceen su secundario las variaciones decorriente observadas en su primario,el resultado ser como el de la figura10G.

La tensin de salida mximo (Vs-max) est dado por la relacin entre elnmero de vueltas del primario y delsecundario, por el valor mximo al-canzado por la corriente del primario ypor el material magntico utilizado enel ncleo del transformador.

Una vez que se tiene la tensin a

la salida, basta con colocar un diodo yun condensador para eliminar el rizo

Figura 10

Figura 11


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(ripple) resultante, y como la frecuen-cia de los pulsos inducidos es muy al-ta, el valor del condensador puede serrelativamente pequeo y no por ellose producen cadas de voltaje (en la fi-gura 11 se ejemplifica mejor esta si-

tuacin). Este aprovechamiento de lospulsos de alta frecuencia tiene unaventaja adicional: como los bobinadosdel secundario trabajan por muy cor-tos perodos de tiempo, prcticamenteno tienen oportunidad de calentarse,por lo que una fuente conmutada tra-baja ms "en fro" que una tradicional,disminuyendo as el riesgo de fallas.

Adems, los bobinados cortos

permiten el empleo de alambres msdelgados que los empleados en unafuente convencional. (Como una sim-ple prueba, si concoce a alguien quese dedique a la reparacin de compu-tadoras, pdale que le muestre una

fuente destapada y chequee usted elcalibre de los alambres empleados;seguramente le sorprender observarque son muy delgados. Y an mscuando se entere que fuentes de200W pueden proporcionar un mxi-mo de 23A en su lnea de 5V). Graciasa esto, las fuentes conmutadas sonmucho ms eficientes que las de tiporegulado: alrededor de un 90% contra

un 50-60%, respectivamente.

ANLISIS DECIRCUITOSDEFUENTES CONMUTADAS

Vamos a analizar tres circuitos devideograbadoras comerciales, loscuales son representativos de lasfuentes conmutadas utilizadas enequipos electrnicos de consumo.

Es importante que usted haga unseguimiento cuidadoso de las sea-les, ya que su cabal comprensin lepermitir analizar circuitos de fuentesconmutadas de otros modelos y mar-

cas.

Veamos el circuito del vi-deograbador PanasonicNV-J31. En la prcticalas fuentes conmutadasson circuitos complejos,como puede observar enel diagrama a bloquesde la configuracin utili-zada en la videograba-dora Panasonic NV-J31(figura 12), la cual tam-bin llega a aplicarse en

otras marcas (por ejem-plo en General Electric).En este diagrama sepueden identificar fcil-mente los distintos ele-mentos que constituyenuna fuente conmutada.En la esquina superiorizquierda encontramosla lnea de alimentacinde AC, la cual pasa atravs de un transforma-dor supresor de ruidos,cuya funcin es evitarque el switcheo genera-do en la fuente puedasalir y causar interferen-cias en otros equiposconectados a la lneacasera.A continuacin encontra-mos un puente de dio-dos rectificadores, los

cuales toman la tensinde la lnea y la transfor-

Figura 12


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man en una seal de una sola polari-dad relativamente constante, graciasa la accin de un filtro a la salida delrectificador. Este voltaje llega hasta elprimario del transformador principalT1001, a travs de su terminal 1, en

cuya salida (terminal 3) encontramosuna bobina suavizadora y el colectordel transistor conmutador Q1001.

Observe tambin que hay un dio-do volante (D1002) entre los termina-les 1 y 3 del transformador, el cual secoloca para evitar que cuando el tran-sistor de switcheo se apague, entrelos terminales del primario se presen-te un pico de voltaje de tales dimen-siones que dae a los componentes

asociados.El transistor conmutador tiene co-nectado en su base un par de transis-tores de control de switcheo (Q1002 yQ1003), cuya funcin es desactivarlocortocircuitando la alimentacin de labase en determinados momentos.Veamos cmo funciona: al conectar elaparato a la lnea de alimentacin, enel terminal 1 de T1001 aparecen alre-dedor de 170 Vdc, al tiempo que se in-duce en la base de Q1001 una tensin

lo sufientemente alto como para en-cenderlo y permitir el paso de la co-rriente a travs del primario.

Esta corriente circulando induceuna tensin en el embobinado que semuestra inmediatamente abajo delprimario, lo cual produce una tensinen el terminal 5 de T1001. A su vez,dicho voltaje pasa a travs del diodoD1006 y llega a un transistor controla-do pticamente, en cuyo emisor seencuentra la base de Q1002, el cualse pone en corto y apaga a Q1001.

Al no haber induccin en T1001,desaparece la tensin del terminal 5de T1001 y Q1002 se corta, con laque se vuelve a encender Q1001 y serepite el ciclo.

Como puede deducirse, se tieneentonces una situacin inestable queobliga al circuito a oscilar de forma in-definida, produciendo un campo mag-ntico oscilante en el ncleo del trans-

formador principal, el cual induce vol-taje en todos los secundarios (termi-

nales 7-14 de T1001).En este momento cabe preguntar-

se cmo es que se controla la oscila-cin del circuito, de tal manera que elnivel de las salidas permanece esta-ble a pesar de las variaciones en la l-

nea de alimentacin?La respuesta es la siguiente: pue-

de notar que en el terminal 11 deT1001 (uno de los bobinados secun-darios) se encuentra un diodo, un con-densador y un circuito suavizador apartir de una bobina y un condensadoradicional, y que en ese trayecto se ge-nera una tensin que se dirige haciaun circuito integrado detector de volta-

je de salida IC1002.

Precisamente, este integrado ma-neja directamente al diodo emisor deluz que excita al transistor controladopticamente y que a su vez controla laconmutacin de Q1002; si la tensin ala salida sube por arriba de sus nive-les adecuados, el diodo emite ms luzy obliga al transistor dentro de IC1001a conducir ms, provocando que latensin que se genera en el embobi-nado de entre los terminales 5 y 6 deT1001, llegue con ms facilidad a

Q1002, y que por consecuencia seapague ms rpidamente Q1001, loque disminuye el ciclo de trabajo delconmutador y por lo tanto la tensinde salida, corrigiendo el desnivel de laentrada.

Y al contrario, si la tensin cae por

abajo de ciertos parmetros, el diodo

dentro de IC1001 conduce menos, pro-

vocando que el transistor no se encien-

da por completo, lo que a su vez retar-

da la conmutacin de Q1002, por lo

que Q1001 permanece encendido por

ms tiempo, produciendo una mayorinduccin en los secundarios y un au-

mento en las tensiones generadas, co-

rrigiendo as las variaciones detecta-

das en el nivel de la tensin de salida.

Cabe mencionar que en este cir-cuito no se incluye ningn tipo de pul-so de encendido, lo cual significa queno hay propiamente una seccin defuente switcheada (aquella que slose activa cuando la mquina est en-

cendida). Para reemplazarla, se dis-ponen algunos reguladores y transis-tores conmutadores en la placa princi-pal, los cuales son controlados por elSyscon; aunque estrictamente ha-blando, la fuente en todo momento ex-pide las tensiones que se indican enlos terminales del conector de salida:

Terminal.....................Tensin1 ..........................................5V2 ........................................44V

3 ........................................14V5 ..........................................5V6 ..........................................5V7 .......................................-30V8.......................................GND9 .......................................3,6VOtro punto que conviene destacar

Saber Electrnica

Figura 13


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Saber Electrnica

es que hay dos niveles de "tierra" dife-rentes, uno para el primario y otro pa-ra el secundario; esto implica que pa-ra las mediciones en cada extremo sedebe tomar como referencia la "tierra"correspondiente, ya que de lo contra-

rio las mediciones sern errneas.Pero a su vez esta configura-cin trae consigo una compli-cacin adicional, segn expli-caremos enseguida.

En la figura 13 se mues-tran varios oscilogramas conuna letra que identifica elpunto donde se debe tomarla medicin en el diagrama abloques. Adjunto a cada osci-

lograma se menciona cul delas "tierras" se debe utilizarpara esa medicin en particu-lar; sin embargo, el problemasurge cuando se trata de co-nectar directamente el osci-loscopio al extremo positivo:en Mxico y en varios pasesde Latinoamrica, los cons-tructores y electricistas en-cargados de las instalacionescaseras raramente identifican

plenamente la lnea "viva"(caliente) y la lnea de "tie-rra", y casi nunca colocan to-macorrientes polarizados.Por lo tanto, al conectar la vi-deograbadora a la lnea, esmuy probable que el nivel de"tierra" del primario presenteuna tensin muy distinto al dela tierra fsica, siendo que elosciloscopio s est conecta-do a ese nivel. De esta mane-ra, si conecta descuidada-mente el caimn de referen-cia al punto de "tierra" del pri-mario (TP1003), es muy pro-bable que se produzca uncortocircuito en el oscilosco-pio, pudiendo daarlo seria-mente.

Para evitar esta contin-gencia, siempre utilice toma-corrientes convenientemente

polarizados, y tambin asle ala fuente de poder mediante

un transformador 1:1 o un variac. Es-te ltimo recurso puede ser conve-niente, ya que los oscilogramas ante-riores corresponden a la operacin enmodo STOP y con una alimentacinde exactamente 120V o 220V segn

la tensin de red, de tal manera que si

por cualquier razn la tensin de lineade su zona no es de este valor, las for-mas de onda variarn ligeramente.

Por ltimo, en la figura 14 se pre-senta el diagrama esquemtico de es-ta fuente.

En la figura 15 se muestra el cir-

Figura 14


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cuito elctrico de la fuente de un vi-deograbador Sony modelo SLV-X65.Observe que en el extremo inferior iz-quierdo se tiene la entrada de AC, lacual atraviesa un fusible de proteccin(F101), una bobina supresora de rui-dos (L101) y llega finalmente hasta un

puente de diodos (D101), en cuya sa-lida se obtiene una tensin relativa-mente elevada (arriba de 150 volt).Este voltaje, a su vez, alimenta al ter-minal 14 del transformador principalT101, la cual corresponde al primario,llegando el otro extremo hasta el ter-minal 3 de IC101, mismo que acta si-multneamente como conmutador ycomo control. Si analiza el interior deeste integrado, notar que el dispositi-vo conmutador estrictamente hablan-do es un transistor bipolar tipo NPN

(TR1), en cuya base existe un segun-do transistor tipo PNP (TR2) y unoms (TR3) como proteccin.

Al conectar por primera vez elaparato a la lnea de AC, a la salidadel puente rectificador aparece unatensin de alrededor de 170 Vdc, el

cual llega hasta el primario del trans-formador y por consiguiente hasta elcolector de TR1. Al mismo tiempo, es-te voltaje atraviesa R103 e inicia lacarga de C111, el cual va conectado ala base de TR1. Esta corriente es su-ficiente para encender al transistor,pasando al estado de conduccin, conlo que circula tambin una corrientepor el primario.

Entonces la induccin de voltajese produce en todos los secundarios.

Especficamente, el embobinado

ubicado entre los terminales 9 y 10 es-t en contrasentido, por lo que en elterminal 10 se induce una tensin ne-gativa que atraviesa a las resistenciasR106-107 y al diodo D103, para co-menzar la carga de C109 hasta alcan-zar un valor lo suficientemente grande

como para hacer conducir al diodo ze-ner dentro de IC101 (ZD1), motivandola conduccin del transistor TR2, loque cortocircuita a la base de TR1 y loapaga. Al desaparecer el campo mag-ntico el transformador T101 se colap-sa, generando una tensin de polari-dad inversa en su terminal 10. Y comooriginalmente ese voltaje era negati-vo, al ocurrir esto se induce una ten-sin positiva, la cual a su vez llega atravs de R107, R108, R110, C107 yC109 hasta la base de TR1, con lo

Figura 15


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que se enciende y se vuelve a iniciarel ciclo. La funcin de TR3 es la deproteccin contra sobre-corriente. Ob-serve que en el emisor de TR1 (termi-nal 4) hay una resistencia (R108, 0.22Ohms) que a su vez va conectada a la

base y al emisor de TR3.En condiciones normales, la co-

rriente que fluye por esta resistenciaes lo suficientemente alta como parahacer funcionar a la fuente, pero inca-paz de elevar mucho la tensin en losextremos de R108, por lo que el tran-sistor TR3 no funciona en absoluto;pero cuando la corriente en el prima-rio aumenta por arriba del valor lmite(alrededor de 1,8A), la tensin en los

extremos de R108 crece lo suficiente-mente como para colocar en conduc-cin a TR3, el cual a su vez cortocir-cuita a TR2 y deshabilita al conmuta-dor, apagando la fuente. Y para questa vuelva a funcionar hay que des-conectarla de la lnea, esperando al-gunos segundos mientras se descar-ga C111.

A su vez, en el secundario hay dosbobinados, uno abarca desde el termi-nal 1 hasta la 6 y otro se ubica entre

los terminales 7 y 8. Este ltimo es elque proporciona la tensin que ali-menta al filamento del display, y porello a su salida hay un diodo (D205),un condensador (C206), una bobina(L201) y un segundo condensador(C214), para obtener finalmente unatensin de 3.6 volt de DC entre los ter-minales 16 y 17 de CN201.

El terminal 6 de T101 va conecta-da a la tierra (chasis) de la mquina.En el terminal 5 del transformador vala primera derivacin del secundario,de donde se genera una tensin de al-rededor de 6 volt. Gracias a la funcindel diodo D203 y al condensadorCX204. Este voltaje se dirige al termi-nal 7 de IC201, lo atraviesa y sale fi-nalmente por su terminal 8 de CN201como la tensin no switcheada de 5.8volt que alimenta al Syscon. Dentro deIC201, este voltaje llega a un regula-dor controlado de 5 volt, el cual expi-

de su salida por el terminal 9, llegan-do al terminal 9 de CN201, por donde

sale como la tensin switcheada de 5volt.

A su vez, el terminal 4 de T101 ge-nera a su salida una tensin de alre-dedor de 16 volt, el cual se rectificapor medio de D211 y D212, se filtra

mediante C203, llega hasta un regula-dor de voltaje de 12 volt (IC202) y sa-le por el terminal 6 de CN201 como latensin de 12 volt no switcheados. Si-multneamente, este voltaje llega alos terminales 3 y 13 de IC201, atra-viesa sendos fusibles protectores, lle-ga a un regulador de 12 volt cuya sa-lida es el terminal 11, y se dirige hacialos terminales 2 y 3 de CN201 como latensin de 12 volt que alimenta a los

motores. A su vez, la entrada en el ter-minal 3 de IC201 corresponde a un re-gulador switcheado de 9 volt, el cualsale por el terminal 5 de IC201 y se di-rige hacia el terminal 7 de CN201, co-mo la tensin switcheada de 9 volt.

La tercera derivacin se ubica enel terminal 1 de T101, de donde la ten-sin atraviesa R201, D201 y C201 pa-ra generar una tensin de alrededorde 45V. Este voltaje atraviesa un parde resistencias (R202-203) y sale por

el terminal 1 de CN201 como la ten-sin no switcheada de 17V. Por otraparte, la tensin de 45 volt atraviesaun segundo diodo (D210) y un nuevocondensador hasta salir por el termi-nal 15 de CN201 como la tensin noswitcheada de 43 volt. Puede notarque parte de este voltaje se aplica aIC201 a travs de sus terminales 2 y15, adems de que alimenta a una se-rie de resistencias capacitores. Estoselementos, junto con IC201, actancomo control de sobre-voltaje: cuandose detecta que la tensin aumentams de lo especificado, cortocircuitaal nivel de 43 volt, provocando que eltransformador T101 se salga de susparmetros operativos y que por lotanto la fuente deje de funcionar.

Para controlar el encendido delaparato, por el terminal 19 de CN201llega la orden POWER ON, la cual sedirige hacia un transistor de switcheo

(Q202) colocado en el terminal 1 deIC201. Asu vez, este transistor desac-

tiva a Q201, con lo que pone en mar-cha la proteccin contra sobre-voltaje.Por lo tanto, es fcil apreciar que si sedesea "engaar" a la fuente, "hacin-dole creer" que el sistema de controlle est enviando el pulso de encendi-

do, basta con colocar un puente (depreferencia una resistencia de alrede-dor de 10k) entre los terminales 8 y19.

En tal caso funcionar correcta-mente, presentando en su salida losniveles de voltaje indicados, aunquees posible que algunos midan pocoms de lo normal.

Por ltimo, veamos la derivacinque corresponde al terminal 2 de

T101. Este embobinado se encuentraen oposicin a los otros, por lo que latensin que se genere aqu es negati-va. Dicho voltaje atraviesa R212,D204, C205, D206 y C216, para final-mente dirigirse al terminal 18 deCN201 como la tensin de -30 voltque excita a los segmentos del dis-play.

Otro equipo que podemos analizares el videograbador Sony SLV-X37,cuyo circuito se muestra en la figura

16.En el extremo superior derecho se

ubica la entrada de AC, la cual atravie-sa el fusible de lnea, el supresor deruidos y llega hasta el puente rectifica-dor D101, mismo que genera una ten-sin de alrededor de 170 volt (en cola-boracin con C106), que a su vez sedirige hacia el terminal 13 de T101,correspondiente a uno de los extre-mos del primario. Mientras, el otro ex-tremo llega hasta el colector de Q101,el cual trabaja como conmutador.

A su vez en la base de este tran-sistor encontramos un segundo tran-sistor (Q102) el cual controla el apa-gado de Q201.

Cuando el aparato es conectado ala lnea de alimentacin, la tensin dered llega hasta el colector de Q201 atravs de R102, R103 y C107 hasta labase de Q101, encendindolo, lo queprovoca una corriente circulando por

el embobinado primario, que a su vezinduce voltajes en todos los secunda-


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rios de T101. Esta induccin generaotro voltaje en el terminal 11 de T101,que corresponde a la salida del embo-

binado de control. A su vez, este vol-taje atraviesa al diodo D110, a la re-

sistencia R109 y al transistor incluidodentro de PC101, para llegar final-mente a la base de Q102, con lo que

se enciende este transistor y se apa-ga Q101, concluyendo as la induc-

cin de voltaje en los secundarios. Almismo tiempo, cuando conduce Q102se alcanza a descargar ligeramenteC107, lo cual hace que finalmente seapague Q101; nuevamente dicho con-densador se comienza a cargar hasta

que vuelve a encender a Q101, con loque se repite el ciclo.

En el secundario, al igual que en lafuente anterior, existe un par de bobi-nados donde se generan todas lastensiones que requiere el aparato. Elembobinado inferior, entre los termi-nales 7 y 8 de T101, produce la ten-sin que alimentar a los filamentosdel display fluorescente. Y en colabo-racin con D206, D212 y R213 se

produce una tensin de 3.2 volt DC,entre los terminales 16 y 17 deCN201.

El secundario superior es el princi-pal, y su referencia a tierra correspon-de a el terminal 3 de T101. A continua-cin se encuentra, entre los termina-les 4 y 5 de T101, una tensin de alre-dedor de 6 volt, mismos que son rec-tificados por D204 y filtrados porC206, para atravesar R209 y L201, yfinalmente salir por la terminal 8 de

CN201 como la tensin no switcheadade 6 volt que alimentar al sistema decontrol. Parte de este voltaje se dirigehacia Q202, el cual, junto con IC204 yuna serie de resistencias y condensa-dores, funcionan como la fuente swit-cheada de 5 volt que sale por el termi-nal 9 de CN201.

La siguiente derivacin produceuna tensin de alrededor de 14 volt,mismos que son rectificados por D203y filtrados por C203, llegando hasta elterminal 5 de IC203, un regulador devoltaje controlado, para salir por suterminal 3 y llegar finalmente a los ter-minales 2 y 3 de CN201, que corres-ponde a los 12 volt que alimentarn alos motores del aparato. Su nivel detierra sale por los terminales 4 y 5 deCN201. Esta tensin de 14 volt tam-bin llega al terminal 5 de IC202, unsegundo regulador controlado de 12volt, el cual produce a su salida la ten-

sin switcheada de 12 volt que salepor el terminal 6 de CN201.

Figura 16


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Figura 17


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Estas fuentes se controlan me-diante un pulso de encendido que pro-viene del terminal 19 de CN201, el

cual llega directamente hasta el termi-nal 2 de ambos reguladores de 12 volt

(IC202-IC203).Como puedeapreciar, la sa-lida de IC202tambin produ-ce la tensin

de referenciaque alimenta alIC204 en la ba-se de Q202, locual sirve paraproducir la ten-sin switchea-da de 5 volt.A su vez, la ter-cera derivacindel transforma-

dor sale por elterminal 1, lle-ga al diodoD201, a la re-sistencia R201y al condensa-dor C201, parade ah salir di-rectamente ha-cia el terminal15 de CN201 yexpedirse co-

mo la tensinde +35 volt pa-ra el sintoniza-dor.La ltima deri-vacin se en-cuentra en elterminal 6, yest en oposi-cin a lasotras, lo cualsignifica quegenera unatensin negati-va. Esta ten-sin es rectifi-cado por D205,se filtra y salepor el terminal18 de CN201

como la tensin de -30 volt para lossegmentos del display.

Veamos ahora cmo se controla la

salida de 6 volt no switcheados. Noteque de C206 sale una lnea que se di-

rige hacia la resistencia R205, la cualllega hasta el diodo emisor de luz den-tro de PC101, para llegar finalmentehasta el ctodo del zener dentro deIC201. Este circuito funciona de formalineal; esto es, cuando la tensin a la

salida de C206 es correcto, a travsdel LED de PC101 fluye una ciertamagnitud de corriente, lo que produceluz suficiente para excitar al transistory permitir el apagado de Q102 en ellado primario.

Si la tensin en C206 aumenta, eldiodo emite ms luz, lo cual hace queQ102 se apague ms rpidamente,corrigiendo el problema; igualmente,cuando la tensin en C206 baja, el

LED emite menos luz, dificultando quela tensin del terminal 11 de T101 lle-gue a la base de Q102, retrasando elapagado de Q101, con lo que se corri-ge el problema.

Para concluir, conviene mencionarque la fuente tambin posee un circui-to de proteccin contra sobre-voltaje ysobrecorriente; observe el transistorQ201 en la salida de 6 volts no swit-cheados.

En condiciones normales, la co-

rriente que circula por R209 no es su-ficiente para que la tensin entre labase y el emisor de Q201 lo encienda;pero cuando aumenta por encima delo normal, Q201 se enciende y aplicauna tensin en la compuerta deSCR201, lo que coloca en corto a lasalida de + 35 volt, cambiando lascondiciones operativas del transfor-mador, haciendo que la fuente ya nofuncione.

Y lo mismo ocurre con la tensingenerada a partir del terminal 2 deT101 (alrededor de 14 volt): cuandopor cualquier razn sta sube hastaun nivel que haga conducir al diodozener D202, se aplica un pulso de en-cendido a SCR201, con lo que la fuen-te deja de funcionar.

En las figuras 17 a 20 se puedenobservar los circuitos de las fuentesconmutadas de algunos televisorescomerciales para que las compare

con los circuitos dados y analice sufuncionamiento.

Figura 18


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Figura 19


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CMOREPARARFUENTESCONMUTADAS

La reparacin de una fuente con-mutada es ms compleja que la deuna fuente regulada; son necesarias

diversas precauciones que raramentese consideran en fuentes convencio-nales; el instrumental necesario paralos chequeos es bsicamente el mis-mo, aunque vara sustancialmente eltipo de seales que deben analizarse;y finalmente, los componentes en elmercado elctrnico generalmente sonescasos, lo que llega a dificultar elservicio.

El primer punto a revisar es la en-

trada de la tensin de lnea (figura 21),para descartar como causas del pro-blema al cable, clavija, transformadorde lnea y fusible de entrada. Che-quee luego que en la salida de las eta-pas de rectificacin est presente unalto voltaje (alrededor de 170V si la l-nea es de 127 Vac, y alrededor de 300para alimentacin de 220 Vac), con locual podremos descartar posibles fa-llas en los diodos y en el condensadorde filtrado. Tenga cuidado si va a

reemplazar al condensador, ya que seemplean filtros de alta tensin.

Proceda a chequear que est pre-sente la seal oscilante que excita alconmutador, la cual debe llegar hastala base del transistor de switcheo yobservar una forma pulsante para en-cenderlo y apagarlo intermitente. Ade-ms, su frecuencia debe ser relativa-mente elevada, en rangos de entre10kHz hasta ms de 100kHz, aunquepuede haber variaciones segn lascondiciones de carga del circuito.

En ocasiones el conmutador no esun circuito discreto, sino que se alojaen un integrado junto con sus excita-dores y componentes auxiliares, porlo que es imposible verificar la tensinen la base del transistor de switcheo.En esos casos. Hay que saltarse estepaso y chequear la induccin en eltransformador principal.

Si detecta la excitacin en la base

del transistor, verifique su estado a finde garantizar que en el transformador

de switcheo existauna corriente pul-sante y por lo tantoinduccin electro-magntica hacialos bobinados se-

cundarios. Paraello simplementeacerque la puntade prueba del osci-loscopio al transfor-mador de switcheo(no la conecte) yobserve el desplie-gue en pantalla: siaparece una seriede pulsos, significa

que s hay inducc-cin en el transfor-mador y que por lotanto el conmutador est funcionando.

Si todos los procesos anterioresse efectan correctamente, a la salidadel transformador deben existir diver-sas tensiones de AC (vea en la figura22 un oscilograma tpico a la salidadel transformador), los cuales des-pus de atravesar sus respectivasetapas de rectificacin y filtrado se

convierten en las tensiones de DCque alimentan a los circuitos de la m-quina.

El servicio y la reparacin de fuen-tes conmutadas es ms riesgoso queel de fuentes convencionales, sobretodo porque las tensiones que se ma-nejan suelen ser mucho ms altas. Enprimer lugar, nunca realice medicio-nes en el rea "caliente" (chasis vivo)de la fuente sin contar con un transfor-mador de aislacin (figura 23) que im-pida peligrosos retornos de voltaje porlos cables de los instrumentos de me-dicin (esto es es-pecialmente crticocuando realice me-diciones con osci-loscopio, puestoque la mayora deinstrumentos estnperfectamente ate-rrizados y pueden

ocasionar peligro-sos corto-circuitos

si se conectan directamente hacia elextremo "vivo" de la lnea).

Procure tener a la mano puntas deprueba reductoras (el factor de X10 dela mayora de puntas de osciloscopiosuele ser suficiente), ya que en eltransistor de switcheo se producenvoltajes que pueden exceder el lmitemximo de entre 300V 600V del os-

ciloscopio, y por consecuencia daaral instrumento. En realidad no es ne-cesario conectar fsicamente la puntade prueba al colector del transistor;basta con acercarla para que la induc-cin magntica se refleje como unaseal en la pantalla, aunque si poseeel transformador de aislamiento, nohay ningn problema al observar laseal en el colector del transistor deswitcheo. No olvide en estos casosemplear como nivel de referencia la"tierra" del primario, ya que de loscontrario es posible que no obtenga

Figura 21

Figura 22

Figura 23


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ninguna seal coherente. Tambinevite portar anillos, esclavas o relojesmetlicos que pudieran atraer descar-gas o provocar cortocircuitos entrecomponentes. Igualmente, no explorecon los dedos hmedos en el interior

de los bloques de la fuente, y procureevitar que alguna parte de su cuerpotenga conexin directa a tierra fsica.

Aunque la mayora de las fuentesconmutadas pueden funcionar sin car-ga, esto es, como un bloque indepen-diente fuera del aparato, hay casos enlos que es forzoso que la fuente poseaalguna carga para poder trabajar ade-cuadamente. En tales situaciones, esrecomendable colocar una resistencia

de potencia entre la tensin de saliday tierra, calculando cuidadosamentesu valor para no sobrecargar al circui-to. Recuerde tambin colocar unpuente o resistencia entre la tensinpermanente y la entrada POWER ON;de lo contrario no ser capaz de medirlas tensiones conmutadas.

Al reemplazar componentes pro-cure que sean de la misma denomina-cin o sustitutos exactos ya que estaspiezas trabajan en condi-

ciones muy crticas y loscircuitos por lo general sedisean para funcionaradecuadamente con unacierta combinacin departes, por lo que un mni-mo cambio en las condi-ciones de operacin pue-de alterar el trabajo de lafuente.

Fallas Ms Comunes

Definitivamente, la fa-lla ms comn se produceen el transistor conmuta-dor, el cual suele abrirsedebido a las elevadas po-tencias que maneja, impi-diendo con ello el flujo decorriente por el primario einhabilitando por conse-

cuencia a la fuente (elprincipio de operacin de

una fuente conmutada es muy pareci-do al de un fly-back de un televisor, enel cual una falla comn se presenta enel transistor de salida horizontal, cuyoequivalente sera el transistor conmu-tador). Y aunque no se descartan

otros problemas (fusibles abiertos otransformadores fundidos), s pode-mos asegurar que alrededor del 90%de las fallas en fuentes conmutadasse relacionan con el transistor conmu-tador.

Desafortunadamente, los transis-tores de reemplazo no se encuentranfcilmente, ya que son dispositivosespecialmente elegidos por ciertascaractersticas operativas. En tal caso

hay dos opciones:

1) Recurrir al "desarmadero", elcual es un local donde se compranaparatos de desecho para vender suspartes (aunque nada garantiza que lapieza no se encuentre en buenas con-diciones).

2) Sustituir el bloque completo, so-lucin que recomiendan algunos fabri-cantes.

Por ltimo, sea cuidadoso al medirel transistor conmutador, ya que algu-nos fabricantes han incorporado dis-positivos MOS de potencia, que sinembargo siguen siendo muy sensiblesa cargas electrostticas. Procure ha-

cer sus mediciones sin desoldar losterminales, y cuando sea imprescindi-ble hacerlo, tome todas las precaucio-nes anti-estticas correspondientes.

Algunas Recomendaciones

Enfocaremos nuestro anlisis enlos circuitos de los videograbadoresSony SLV-X65 y SLV-X37. En el pri-

mer modelo, el servicio es ms com-plejo porque en el manual no se pre-senta ninguna informacin sobre suscircuitos, y de hecho se recomienda lasustitucin del bloque.

Sin embargo, con los conocimien-tos adquiridos en esta publicacin ycon el diagrama incluido seguramenteresolver muchos problemas.

En la figura 24 se muestra nueva-mente el diagrama de la fuente de la

Figura 24


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videograbadora SLV-X65. Para efec-tuar el diagnstico el mdulo debe serextrado del aparato, soldando ade-ms una resistencia de 10k entre losterminales 8 y 19 de CN201, a fin desimular el pulso POWER ON.

Observe que hemos marcado los

distintos puntos que se pueden che-quear sin mayores complicaciones; ya su vez, en la tabla 1 se muestra unarelacin de las tensiones correctas,as como algunos oscilogramas tpi-cos, consignando los valores horizon-tal y vertical encontrados en cada me-dicin.

Cabe mencionar que existen algu-nos puntos que slo se han medidocon el multmetro, sobre todo aquellosque corresponden al extremo primariode la fuente, a fin de evitar los corto-circuitos a travs de la tierra del osci-loscopio. Mencionemos algunos as-pectos que resultan de inters.

Como hemos explicado anterior-mente, el dispositivo que ms fallasreporta en una fuente de este tipo es

justamente el conmutador, en este ca-so es un integrado de matrcula STR-D1406. Dicho circuito contiene en suinterior no slo al conmutador, sino al

transistor de control, a un segundotransistor de proteccin y a algunos

componentes adicionales que apoyanel trabajo del switcheo.

Como se muestra en la tabla 1, enel terminal 3 de IC101 tericamentedebera observarse un valor de alre-dedor de 170 volt de DC; sin embargo,como ese valor es pulsante, hemos

encontrado que la mayora de los mul-tmetros no son capaces de manejarla medicin. Sin embargo, s podemosmedir los 0,8 volt en el terminal 2, ascomo una tensin negativa de alrede-dor de -6,2 volt en el terminal 1. Lasmediciones en los terminales 4 y 5son iguales prcticamente al nivel detierra (recuerde que estamos em-pleando la tierra del lado primario). Sitodos estos voltajes se cumplen, (so-bre todo el nivel negativo en el termi-nal 1), podemos estar razonablemen-te seguros de que el extremo primarioest funcionando bien.

Si al momento en que se conectala fuente a la lnea no aparecen lastensiones mencionadas, entonces de-ben revisarse algunos puntos depen-diendo del caso:

Si falla la tensin de 170 volt enel terminal 3, es posible que el fusible

de entrada al puente de diodos o el fil-tro principal estn defectuosos.

Si la tensin de 170 volt s esten el primario pero no aparece la ten-sin negativa en el terminal 1, es po-sible que el conmutador no hayaarrancado, lo que puede obedecer aque el circuito de arranque inicial, for-

mado por R102, R103 y C111, tieneproblemas (recuerde que estos com-ponentes aplican momentneamenteuna tensin de encendido inicial alconmutador). Pruebe sustituyendo so-bre todo el condensador electroltico,que en ocasiones se seca o presentafugas.

Si lo anterior no ha presentadoproblemas, compruebe tambin el es-

tado del condensador entre los termi-nales 1 y 4 de IC101 (C109), as comoel estado de la resistencia de protec-cin entre la terminal 4 de IC101 y latierra del primario (R108); chequeetambin la condicin de los diodos deproteccin (en este tipo de fuentes NOdeben emplearse diodos comunes,como el popular 1N400X, ya que talesdispositivos deben ser capaces demanejar las altas frecuencias involu-cradas en estos circuitos). Si todo es

correcto y an no funciona al primario,slo queda sustituir el conmutador(tenga especial cuidado de emplearslo la pieza original) y en ocasionesal propio transformador (este ltimocaso es muy raro).

En el secundario la situacin no estan complicada, ya que solamente setienen diodos rectificadores, filtros yun regulador de voltaje sencillo, ascomo un regulador de potencia pordonde salen la mayora de las tensio-nes. En primer lugar, compruebe lasalida de 6 volt no switcheados, quecorresponderan a la alimentacin delsyscon. Si este nivel existe, comprue-ba tambin la tensin no switcheadade 12 volt (el cual se genera en un re-gulador IC202) y de las tensiones de43V, de 17 volt y de -30 Vdc que co-rresponden, respectivamente, al sinto-nizador, a la lmpara detectora de ini-cio/fin de cinta y a los segmentos del

display.Verifique tambin la tensin de fi-

Tabla 1


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lamentos, el cualse debe medirentre los termina-les 16 y 17 deCN201, y si algu-no falla, com-

pruebe el rectifi-cado, las resis-tencias, fusiblesde proteccin ylos filtros.

Aqu tambiencabe aclarar queno se deben sus-tituir los diodospor dispositivosnormales, ya que

estos elementos se llegan a compor-tar como un cortocircuito a frecuen-cias mayores a 1kHz, resultado porcompleto inoperantes a las frecuen-cias elevadas que alcanza la fuente.

Si todos las tensiones no swit-cheadas son correctas, coloque unaresistencia entre la tensin de 6 volt yel terminal POWER ON (terminales 8y 19 de CN201) para simular la pre-sencia del pulso de encendido, con loque debe activarse al regulador princi-

pal y producirse en su salida las ten-siones switcheadas de 12, 9 y 5 volt;si no aparecen es sntoma de que hayun regulador defectuoso, por lo que sedebe sustituir a IC201 (STR51422A).

Veamos ahora la fuente de la vi-deograbadora SLV-X37. En la figura25 se muestran los puntos de mayorinters del diagrama esquemtico, yen la siguiente tabla se presentan lastensiones de cada punto sealado,especificando cul de las dos tierrasse ha tomado como referencia.

Punto Tierra Tensin

de Prueba Utilizada

1 extremo primario 170V2 extremo primario 0,1V3 extremo primario 5,6V4 chasis 45V5 chasis 14,5V6 chasis 5,8V

7 chasis -30V8 termin. 16 CN001 3,6V

Esta fuente trabaja de manera li-geramente distinta a la anterior, segnpuede deducirse al observar que in-cluya un optoacoplador entre el prima-rio y secundario.

Esto significa que las tensiones desalida son autoregulables, situacinque no se presenta en la fuente ante-rior. Adems, el conmutador y su tran-sistor auxiliar son dispositivos discre-tos, lo que permite hacer medicionesen los puntos marcados.

Las recomendaciones para el ser-vicio a esta fuente son bsicamentelas mismas: conecte el bloque y che-quee que la tensin de 170 volt lleguehasta el primario; si no hay oscilacin,verifique el estado de los componen-tes del circuito de arranque incial, ascomo todos los condensadores auxi-liares (sobre todo los electrolticos).

Si en ese punto no se encuentra lafalla, verifique el estado del opto-aco-plador colocando una resistencia de39 ohms entre los terminales 3 y 4 dePC101, lo cual debe dar la suficienteconduccin como para activar al tran-sistor de apagado y dar inicio a la os-cilacin. Si al colocar la resistencia lafuente comienza a funcionar, es indi-cio de que el optoacoplador est de-fectuoso y que debe reemplazarse. Sino aparece la oscilacin, lo ms segu-ro es que el transistor conmutador seha daado, por lo que debe sustituirse

por un reemplazo exacto (procure em-plear siempre el original), para verifi-

car enseguida el buen funcionamientodel transformador de switcheo (esteelemento por lo general hay que pro-barlo por sustitucin directa).

Una vez que se obtenga la oscila-cin en el primario, el diagnstico delsecundario no debe representar ma-yor problema. Primeramente reviseque exista la tensin de 5,8 volt parael sistema de control, as como losvoltajes no switcheados de 45V, -30Vy 3,6 volt para filamentos, corrigiendo

cualquier anomala que llegara a en-contrarse. Efectuado lo anterior, colo-que una resistencia de 10k entre losterminales 8 y 19 de CN201 para si-mular el pulso de encendido, y com-pruebe las salidas de 5 volt switchea-das en el terminal 9 de CN201, as co-mo los voltajes switcheados de 12 volten los terminales 2, 3 y 6. Si alguno destos no llegara a aparecer, revise elestado de los reguladores IC202 eIC203 (especialmente crtica es la ten-sin de IC202, ya que segn puedeobservar, esta lnea proporciona elpulso de encendido para la tensinswitcheada de 5 volt, por lo que unafalla deshabilita ambos voltajes).

Como puede deducir, el servicio afuentes conmutadas de videograba-doras no representa una gran compli-cacin. De hecho, tal vez la mayor di-ficultad est en conseguir los reem-

plazos exactos de transistores, diodosy circuitos integrados. !

Figura 25

operación y fallas

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