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FUENTES DE ALIMENTACIÓN CONMUTADAS. Integrantes del

equipo • Jorge Naranjo Mota • Edgar Didier

Rodríguez García• Antonio Pulido

Cotera • Jairo Alejandro

Amador García• Lorenzo Rafael

Chávez Portugal• Luis Ángel

Parroquin Rosales

Fuente conmutada

Una fuente conmutada es un dispositivo electrónico que transforma energía eléctrica mediante transistores en conmutación. Mientras que un regulador de tensión utiliza transistores polarizados en su región activa de amplificación, las fuentes conmutadas utilizan los mismos conmutándolos activamente a altas frecuencias (20-100 kilociclos típicamente) entre corte (abiertos) y saturación (cerrados).

Ventajas y desventajas de las fuentes conmutadas (ventajas)

La eficiencia de las fuentes conmutadas está comprendida entre el 68 y el 90%. Esto hace reducir el costo de los dispositivos de potencia. Además, los dispositivos de potencia funcionan en el régimen de corte y saturación, haciendo el uso más eficiente de un dispositivo de potencia.Debido a que la tensión de entrada es conmutada en un forma de alterna y ubicada en un elemento magnético, se puede variar la relación de transformación pudiendo funcionar como reductor, elevador, o inversor de tensión con múltiples salidas.No es necesario el uso del transformador de línea, ya que el elemento magnético de transferencia de energía lo puede reemplazar, funcionando no en 50/60 Hz, sino en alta frecuencia de conmutación, reduciendo el tamaño del transformador y en consecuencia, de la fuente; reduciendo el peso, y el coste.

(Desventajas)

La desventajas de las fuentes conmutadas es su diseño más elaborado. Un diseño de una fuente conmutada puede llevar varias semanas o meses de desarrollo y puesta a punto, dependiendo de los requerimientos.

Segundo, el ruido es mayor que el de las fuentes lineales. En la salida y entrada, radia interferencia electromagnética y de radiofrecuencia. Esto puede dificultar el control y no deberá ser ignorado durante la fase de diseño. Por éste motivo se deberán agregar de protección, de arranque suave, y filtros de línea adicionales como etapas previas.

Tercero, la fuente conmutada toma proporciones de energía de la entrada en pulsos de tiempos limitados para transferirlo a la salida en otras condiciones de corriente y tensión, por lo que le llevará mayor tiempo de restablecimiento al circuito para soportar variaciones en la entrada. Esto se llama “respuesta transitoria en el tiempo“. Para compensar este funcionamiento lento, los capacitores de filtro de salida se deberán incrementar para almacenar la energía necesaria por la carga durante el tiempo en que la fuente conmutada se está ajustando.

Diagrama de componentes de una fuente conmutada

IDENTIFICACIÓN DE COMPONENTES DEL FILTRO DE RUIDO,

RECTIFICADOR, SWICHING Y VOLTAJE DE SALIDA.

IDENTIFICACIÓN DE COMPONENTES DEL FILTRO DE RUIDO, RECTIFICADOR, SWICHING Y VOLTAJE DE SALIDA.

Las fuentes conmutadas son convertidores CC-CC, pero del tipo aislado, por lo tanto la corriente de entrada debe ser previamente rectificada y filtrada con una amplitud de ondulación aceptable.Las fuentes swiching son dispositivos electrónicos que transforman energía eléctrica mediante transistores en conmutación.El voltaje de salida es controlado mediante el ciclo de trabajo, frecuencia o fase de las conmutaciones. Para esto se requiere de circuitos de comando o control aparte para los transistores, el cual en este trabajo se llama circuito de control.

Fallas frecuentes de las fuentes conmutadas

Una de las fallas más comunes y frecuentes es el cruce (o cortocircuito) del transistor regulador o conmutador, provocado generalmente por un pico en la entrada de línea de AC o por la desvalorización de los filtros electrolíticos en primario de la fuente, por ello se recomienda el cambio o chequeo de los mismos, cada vez que este se encuentre el transistor en corto.suba de tensión del circuito domiciliario tiende a quemar componentes del primario. La ola de tensión suele afectar principalmente al sistema de protección (representado por el fusible), al puente de diodos rectificadores que está antes de los capacitores electrolíticos de primario y a menudo también pueden estar afectados uno o los dos capacitores electrolíticos del primario. Se deben reemplazar los componentes.

Fallas frecuentes de las fuentes conmutadas

Una fuente que tiene potencia insuficiente generalmente colapsa al quemarse los transistores de potencia del primario (en la mayoría de los casos son mosfet de potencia) como consecuencia de la exigencia de mayor producción eléctrica estimulada por la realimentación que viene de la secundaria. Se deben reemplazar los transistores de potencia del primario.

Fallas frecuentes de las fuentes conmutadas

Tensiones de salida fuera de rango por falla de integrados. Las tensiones de salida de la fuente se mantienen estable gracias a un integrado muy popular que es el LM339. En algunos modelos de fuentes este integrado es reemplazado por el TP53510P. El LM es conocido como quad comparator y a través de la recepción de un voltaje de alimentación, mediante un sistema interno de puertas lógicas, se encarga de asegurar el suministro de cuatro tensiones independientes para que la fuente funcione dentro de un rango de voltaje apropiado.

FRECUENCIA DE OPERACIÓN DE LAS FUENTES CONMUTADAS E INSTRUMENTOS REQUERIDOS PARA SU

REPARACION

La entrega de energía se hace a través de circuitos que emplean transistores de potencia, los cuales en este trabajo son llamados interruptores de potencia, trabajando en conmutación a altas frecuencias, (entre 20 Khz y varios Mhz dependiendo del diseño de la fuente).

FRECUENCIA DE OPERACIÓN DE LAS FUENTES CONMUTADAS E INSTRUMENTOS REQUERIDOS PARA SU REPARACION

Elementos necesarios:1.- Multímetro  o "tester"2.- Transformador 220V-220V o 110V-110V3.- Lámpara serie 100w.4.- Soldador o cautín aproximadamente de 40w.5.- Estaño y demás elementos para desoldar y soldar.

1.- Si el fusible está quemado, antes de reemplazarlo por otro comenzar midiendo los diodos o el puente rectificador. Los diodos conducen corriente en 1 solo sentido. Si al invertir las puntas del óhmetro conducen en los dos sentidos es que están en corto y hay que reemplazarlos. Nunca se debe soldar un alambre en lugar del fusible, esto puede producir que la fuente se deteriore aún más.

2.- Continuamos desoldando y midiendo los transistores de conmutación de entrada de línea.La mayoría de ellos son NPN, al medirlos recordar las junturas de base-colector o base-emisor deben conducir en 1 solo sentido, si marcan muy baja resistencia deben ser reemplazados.En la mayoría de fuentes incluidas las ATX funcionan bien los del tipo BUT11.

FRECUENCIA DE OPERACIÓN DE LAS FUENTES CONMUTADAS E INSTRUMENTOS REQUERIDOS PARA SU REPARACION

3.- Corroborar que los "filtros" o condensadores electrolíticos no estén defectuosos. Visualmente se puede ver si derramaron aceite , si estallaron, o (con el óhmetro) si están en cortocircuito.

4.- Existen 4 resistencias asociadas a los transistores de potencia que suelen deteriorarse, especialmente si estos se ponen en corto. Los valores varían entre las distintas marcas pero se identifican pues 2 de ella se conectan a las bases de dichos transistores y rondan en los 330k Ohms mientras que las otras dos son de aproximadamente 2,2 Ohms y se conectan a los emisores de los transistores.

5.- El "arranque" de la fuente se obtiene por un condensador del tipo poliéster en serie con el transformador de entrada y una resistencia de aproximadamente 10 Ohms. Si se abre alguno de estos componentes la fuente no "arranca".

FRECUENCIA DE OPERACIÓN DE LAS FUENTES CONMUTADAS E INSTRUMENTOS REQUERIDOS PARA SU REPARACION

6.- ATENCION: Al momento de probar la fuente, ya que estas funcionan directamente con tensión de línea, es recomendable conectarla con un transformador aislador de línea del tipo 220v-220v o 110v-110v. Esto evitara riesgos innecesarios y peligro de electrocución. También se puede conectar una lámpara en serie de 100w por si existe algún cortocircuito.

7.- Las fuentes ATX necesitan un pulso de arranque para iniciar. Se puede conectar la alimentación a la Mother Board sin necesidad de conectar el resto de los elementos como disqueteras, rígidos, etc. Pero esto solo se hará después de haber comprobado que la fuente no está en corto, con el procedimiento del punto 6.

8.- Si después de aplicar estos procedimientos sigue sin funcionar ya sería necesario comprobar el oscilador y para ello se debe contar por lo menos con un osciloscopio de 20 Mhz. También la inversión de tiempo y el costo de la fuente nos harán decidir si seguir adelante.Los integrados moduladores de pulsos de las mayoría de fuentes están en los manuales de circuito tipo el ECG de Philips o similares.Se comienza por verificar la alimentación de dicho integrado y las tensiones en las distintas patas.

Ejemplos de equipos electrónicos que se encuentren fuentes conmutadas

Ejemplos de equipos electrónicos en que se encuentren fuentes conmutadas