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UNIDAD 3

SEMANA 1 REPARA RECEPTORES DE TELEVISIÓN DE HD

Pruebas dinámicas a Fuentes conmutadas

PRINCIPIOS DE FUNCIONAMIENTO DE LAS FUENTES CONMUTADAS

Las fuentes conmutadas fueron desarrolladas inicialmente para aplicaciones militares y aeroespaciales en los años 60, por ser inaceptable el peso y volumen de las lineales, se han desarrollado desde entonces diversas topologías y circuitos de control, algunas de ellas exponemos ya que son de uso común en fuentes conmutadas para aplicaciones industriales y comerciales.

Rectificación y filtro de entrada

Las fuentes conmutadas son convertidores cc-cc, por lo que la red debe ser previamente rectificada y filtrada con una amplitud de rizado aceptable. La mayoría de las fuentes utilizan el circuito de la Fig.1 para operar desde 90 a 132 Vac o de 180 a 260 Vac según sea la posición del conmutador.

En la posición de abierto se configura como rectificador de onda completa obteniéndose aproximadamente 310 Vcc desde la red de 220 Vac. En la posición de cerrado el circuito funciona como rectificador doblador de tensión, obteniéndose también 310 Vcc a partir de 110 Vac. Para evitar sobrecalentamientos los condensadores electrolíticos de filtro (C1 y C2) deben ser de bajo ESR (baja resistencia interna) y de la tensión adecuada. Es conveniente conectar en paralelo con estos otros condensadores tipo MKP para mejor

Profesor: Martín Hernández Macías

Figura 1

Apertura de la actividad:

¿Qué son las fuentes lineales y cuales son conmutadas?

Te has preguntado, ¿porque se les llama conmutadas?, ¿Por qué funcionan con diferentes Voltajes?

¿Sabías que este tipo de fuentes tiene protecciones para su funcionamiento?

SUMARIO unidad IITítulo de la actividadIntroducción (apertura)Competencia a desarrollarDescripción de la actividad (Desarrollo)Evaluación (Cierre)Fecha de entregaGuía de trabajo (Producto)

UNIDAD 3


desacoplo de alta frecuencia de conmutación. Los rectificadores deben soportar una tensión inversa de 600v.

Pico de arranqueAl arrancar una fuente conmutada, la impedancia presentada a la red es muy baja al encontrarse los condensadores descargados, sin una resistencia en serie adicional la corriente inicial sería excesivamente alta. En la Fig.1, TH1 y TH2 son resistencias NTC (coeficiente negativo de temperatura), que limitan esta corriente a un valor aceptable. Las fuentes de media y gran potencia disponen de circuitos activos con resistencia limitadora que se cortocircuita por medio de relés o de conmutadores estáticos cuando ya

están los condensadores cargados. En el caso de las fuentes se utiliza un transistor MOS-FET de potencia. Protección contra transitorios Además del filtrado de ruidos reinyectados a la red que incorporan las fuentes

conmutadas, es aconsejable la utilización de un varistor conectado a la entrada para proteger contra picos de tensión generados por la conmutación en circuitos inductivos de las proximidades o por tormentas eléctricas.

Filtro de R.F. (Radio frecuencia)Es el encargado de bloquear las señales de alta frecuencia que puedan existir en la línea de corriente alterna, también evita que las señales generadas internamente en el conversor salgan a la línea de alimentación , pues si lo hacen provocaran interferencia en otros aparatos

Tipos de Fuentes conmutadas

De retroceso (Flyback)


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Dada su sencillez y bajo costo, es la topología preferida en la mayoría de los convertidores de baja potencia (hasta 100 w).

En la Figura se muestran los principios de esta topología de fuente conmutada. Cuando «T» conduce, la corriente crece linealmente en el primario del transformador, diseñado con alta inductancia para almacenar energía a medida que el flujo magnético aumenta.

La disposición del devanado asegura que el diodo «D» está polarizado en sentido inverso durante este período, por lo que no circula corriente en el secundario. Cuando «T» se bloquea, el flujo en el transformador cesa generando una corriente inversa en el secundario que carga el condensador a través del diodo alimentando la carga. Es decir, en el campo magnético del transformador se almacena la energía durante el período «ON» del transistor y se transfiere a la carga durante el período «OFF» (FLYBACK). El condensador mantiene la tensión en la carga durante el período «ON»

La regulación de tensión en la salida se obtiene mediante comparación con una referencia fija, actuando sobre el tiempo «ON» del transistor, por tanto la energía transferida a la salida mantiene la tensión constante independientemente del valor de la carga o del valor de la tensión de entrada.

La variación del período «ON» se controla por modulación de ancho de pulso (PWM) a frecuencia fija, o en algunos sistemas más sencillos por autooscilación variando la frecuencia en función de la carga.

Directo (FORWARD)

Es algo más complejo que el sistema Flyback aunque razonablemente sencillo y rentable en cuanto a costes para potencias de 100 a 250w.Cuando el transistor conmutador «T» está conduciendo «ON», la corriente crece en el primario del transformador transfiriendo energía al secundario. Como quiera que el sentido de los devanados el diodo D2 está polarizado directamente, la corriente pasa a través de la inductancia L a la carga, acumulándose energía magnética en L.

Cuando «T» se apaga «OFF», la corriente en el primario cesa invirtiendo la tensión en el secundario. En este momento D2 queda polarizado inversamente bloqueando la corriente de secundario, pero D3 conduce permitiendo que la energía almacenada en L se descargue alimentando a la carga. El tercer devanado, llamado de recuperación, permite aprovechar la energía que queda en el transformador durante el ciclo «OFF» devolviéndola a la entrada, vía D1.

Contrariamente al método Flyback, la inductancia cede energía a la carga durante los períodos «ON» y «OFF», esto hace que los diodos soporten la mitad de la corriente y los niveles de rizado de salida sean más bajos.


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Modo de control

Este método de control de fuentes se ha incrementado últimamente al disponer de circuitos integrados que incluyen PWM y control en modo corriente en el mismo encapsulado.

El sistema de control en modo corriente utiliza doble bucle de realimentación. Uno es el clásico vía amplificador de error y el segundo bucle toma una muestra de la corriente de la inductancia de salida en el primario del transformador y la compara con la salida del amplificar de error. El transistor de conmutación se activa mediante pulso de reloj interno pero deja de conducir cuando la corriente de la inductancia anula la salida del amplificar de error. Las ventajas de esta topología son:

Una mejor respuesta a demandas transitorias.

Mayor estabilidad dinámica.

Fácil limitación de la corriente

Reparto de carga en configuraciones en paralelo.


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FUENTES ALIMENTACION LINEALES. El objetivo de este texto es facilitar la información básica de una fuente de alimentación lineal, sin profundizar Las ventajas de la fuente de alimentación lineal es su sencillez y que generan menos ruido electromagnético, las desventajas son su mayor tamaño y su menor eficiencia (disipan mas energía en forma de calor que las fuentes conmutadas). En el siguiente figura podemos ver la estructura básica de una fuente de alimentación lineal:

Conexión red eléctrica. Está formada por el enchufe, bornes o cualquier dispositivo físico, que nos permite conectar nuestra fuente de alimentación a la red eléctrica.Fusible. Si nuestra fuente de alimentación tuviera un fallo y se cortocircuitara, producirá una subida muy fuerte en el consumo de corriente.Filtro de red. Este dispositivo no es estrictamente necesario ya que su función es la de eliminar las posibles perturbaciones electromagnéticas que puedan llegar a nuestra fuente de alimentación desde la red eléctrica.Transformador. El transformador es un dispositivo eléctrico que nos permite transformar una tensión alterna de entrada en una tensión alterna de salida de distinto valor. La corriente alterna que circula por el devanado del primario induce un flujo magnético que circula por el núcleo induciendo en el secundario una tensión alterna. El flujo magnético en el devanado 1 y 2, suponiendo que no hay pérdidas, lo podemos expresar según las ecuaciones:

Como el flujo es igual en los dos devanados, si dividimos la primera ecuación por la segunda tenemos:

Esta ecuación nos dice que la relación entre la tensión de entrada y de salida viene dada por la relación que existe entre el número de espiras que tengan los devanados. A esta relación r se le denomina relación de transformación en vacío.

Como hemos dicho anteriormente el transformador es un dispositivo con muy pocas pérdidas por lo que podemos decir que la potencia en el primario será igual a la potencia en el secundario.


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Esta ecuación es muy útil para calcular la intensidad nominal del fusible de alimentación, ya que si tenemos, por ejemplo, un transformador con 230v en el primario y 9v en el secundario y estamos consumiendo 1A en el secundario, podemos calcular la intensidad en el primario de la siguiente manera:

Esto significa que en el primario tendríamos que poner un fusible mayor de 39 mA para poder soportar esta intensidad en el secundario. En el mercado no hay una variedad infinita de fusibles por lo que habrá que buscar el valor estándar que más se aproxime al valor calculado.

Rectificador. La mayoría de los circuitos electrónicos utilizan para funcionar corriente continua (DC), mientras que, como hemos comentado anteriormente, la tensión que llega y sale del transformador es alterna (AC).

Para poder transformar esta corriente alterna en continua utilizamos un circuito basado en diodos semiconductores al que denominamos rectificador.

Normalmente estos componentes tienen impresos el nombre de las patillas siendo + y - las salidas en continua y ~ las entradas de alterna. Para seleccionar el puente rectificador necesitamos determinar la tensión y la corriente máxima de trabajo, que han de ser suficientes para nuestro circuito.


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Filtro. Una vez la señal esta rectificada, obtenemos una forma de onda que no es precisamente continua. Para poner eliminar la ondulación, y dejar la tensión lo más continua posible, filtraremos la señal utilizando uno o más condensadores en paralelo. se puede apreciar cómo queda esta señal una vez filtrada.

Para calcular el valor del condensador, podemos utilizar una aproximación bastante buena con la siguiente ecuación:

En donde:Vmax: Es el valor máximo de la tensión de entrada que equivale al valor de pico del secundario del transformador (Vpk).Vmin: Tensión mínima que queremos que tenga la tensión de entrada y que determina el rizado de la fuente.Imax: Intensidad máxima en el secundario.T: Periodo de la señal de la red, para 50Hz y rectificador de onda completa son 10 ms. En media onda seria 20 ms.C: Capacidad del condensador de filtro en faradios.Regulador de tensión y ejemplo práctico. La salida filtrada presenta una pequeña ondulación, para eliminar esta ondulación y controlar la tensión para que esta no cambie ante variaciones de corriente en la carga, utilizamos un regulador de tensión. Lo mejor es utilizar un circuito integrado comercial como es el caso de la serie 78XX. Vamos a realizar un caso práctico de una fuente de alimentación con salida 5v 0,5A utilizando el L7805. El esquema de la fuente de alimentación es el siguiente:

Desarrollo de las actividades


UNIDAD 3


Competencia a desarrollar: 5. Desarrolla innovaciones y propone soluciones a problemas a partir de métodos establecidos. Atributos.- Identifica los sistemas y reglas o principios medulares que subyacen a una serie de fenómenos

Competencia profesional.- Realizara pruebas y mediciones de voltaje a las fuentes conmutadas, además de observar los oscilogramas con diferentes cargas falsas.

Desarrollo de las actividades

a).-El estudiante, anotara las medidas de seguridad emitidas por el docente para cuidar su integridad física al estar manipulando una fuente conmutada conectada a la red de alimentación.

b).-El estudiante, conectara una carga falsa (foco de 12 Vcd) a la fuente conmutada, previamente colocara el variac electrónico para poder manipular el voltaje de alimentación a 70, 80, 90, 100 y 115 Vca y ubicara los componente y puntos de medición de voltaje. Deberá tomar evidencias para enviar al docente con un resumen y dando respuesta a las preguntas del inicio de la lectura.

Enviar por correo electrónico a la dirección, [email protected] La fecha límite de entrega será el día 18 de noviembre de 2017Autoevaluación será acorde a lo siguiente:

Rúbrica 4 3 2 1

Datos completos; Institución, Materia, Docente y Alumno

Muestra la conexión de la fuente al variac con lámpara indicadora

Muestra y describe las parte caliente (hot) y fría (cold)

Expresa e inserta imagen de la función de los semiconductores de la fuente

Destaca e ilustra el voltaje en el filtro de entrada

Muestra la carga falsa instalada y funcionando

Hace mediciones de voltaje en las distintas secciones de la fuente

Demuestra como realiza las mediciones con seguridad en la fuente conmutada

Destaca los distintos oscilogramas con diferentes voltajes de entrada

Duplica el valor de la carga falsa y muestra la frecuencia de conmutación Producto: Evidencias fotográficas y diagrama de toma de voltajes y oscilogramas

Ponderación 1.5 puntos de la tercer unidad de aprendizaje.

Nivel de desempeño: 4 muy bien, 3 Bien, 2 Suficiente, 1 No aceptable


mailto:[email protected]

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