Fuente conmutada

Es un dispositivo electrónico, que rectifica la tensión de la red, para alimentar un circuito conmutador de onda modulada, de una frecuencia de 65KHz, y obtener a través de un transformador una corriente rectificada continua del valor de 12V. Esta tensión de salida esta regulada en corriente y tensión, en el circuito oscilador de potencia y con circuitos de control y protección de sobrecargas en su salida.

Circuito impreso

Conjunto Fuente Alimentación

DESCRIPCIÓN DEL CIRCUITO Las características de la fuente, son de una potencia de 130W , con un control de la tensión PWM (Modulación del ancho del pulso), dos niveles de protección, una de sobretensión y otra de sobrecarga, una protección de histéresis térmica, con un arranque suave y seguro en el reinicio automático, después de la eliminación de la sobrecarga. Función de consumo muy bajo cuando la fuente está en modo de espera, para satisfacer las regulaciones de ahorro de energía. Una función de brown-out, que protege la fuente de alimentación conmutada, cuando el nivel de tensión de entrada rectificada está por debajo del nivel mínimo normal especificado para el sistema.

El IC 30 tiene una frecuencia interna de conmutación de 65KHz. Las regulaciones del bucle de corriente y tensión, se realizan con una red de componentes externos, que facilita su control y una referencia interna de 3V ± 2%, para asegurar la protección y la precisión del control de salida.

El control es de modo continuo (CCM) en condiciones de corriente media y en discontinuo (DCM) cuando la carga es de pocos miliamperios.

El control en modo continuo (CCM), se efectúa integrando una señal de referencia en la salida del rectificador de la red de entrada.

Igualmente un divisor de tensión proveniente de la tensión rectificada, es introducida como referencia, para controlar una caída de tensión en la red de entrada.

La señal generada por el IC 30, se introduce en la base del transistor Q31, que a su vez controla el transistor de potencia Q1, cuya señal amplificada es rectificada por el diodo D1.

El circuito convertidor de señal de modulada, se genera en el IC 331, con dos niveles de protección cuando existe una sobrecarga y un arranque automático después de su eliminación.

Una señal proporcional al voltaje de la entrada rectificada se introduce en el IC34 y una señal proporcional de la corriente de carga en el IC31, este último, genera un pulso, cuyo su ancho es modificado, en función de los parámetros detectados por los voltajes y corrientes introducidos.

La salida de la fuente es de 12V continua, que se obtienen de la rectificación de la señal en el secundario del transformador T1E por los rectificadores de potencia CR101 y CR102, que una vez filtrados obtenemos la tensión continua.

Se dispone de un control de histéresis térmica de los rectificadores, a través de un circuito detector con una NTC, que está controlada por el circuito comparador del IC471 y el foto acoplador IC333.

La salida de los 12V, está controlada en tensión y corriente por el circuito del IC432.

Unos dispositivos de seguridad de sobrecargas (PTC) y una detección de tensiones menores de 8V por sobrecarga, están situadas en cada una de las salidas.

ETAPA DE RECTIFICACIÓN La fuente se alimenta de la red con un voltaje de alterna entre 110 y 220 V. Esta primera sección esta constituida de un fusible y un termistor NTC, que protege a toda la fuente de un voltaje excesivo proveniente de la red y su función es cortarse para proteger esta etapa primaria.

El termistor NTC1 es un componente electrónico que disminuye su resistencia frente al aumento de temperatura. Su función en esta etapa de la fuente es disminuir la resistencia permitiendo la entrada de mas cantidad de corriente en el caso de sobrecalentamiento de la etapa primaria, que es producto de la sobre-exigencia de la fuente. Esta disminución de la resistencia tiene por supuesto un límite, que dependerá del valor del termistor y del límite impuesto por el fusible. Ante un súbito aumento de la tensión de la red, el fusible se corta de inmediato.

Dentro de la etapa primaria de la fuente, esta sección está formada por una red de bobinascondensador cuya función es eliminar las radiaciones parásitas, que pueda introducir la etapa de conmutación de la fuente, en la red eléctrica. Sin esta sección, las radiaciones ingresaría en la red, generando interferencias que afectarían a la línea de alimentación de corriente alterna y a los aparatos eléctricos y electrónicos a ella enchufados.

La siguiente etapa de la fuente, está formada un puente de rectificador (B1). Que es un conjunto de cuatro diodos agrupados en un encapsulado. La función de esta etapa es convertir la onda alterna de corriente que viene de la red en fase positiva y negativa en una señal puramente positiva y pulsante.

Al realizarse la conversión, la tensión de salida de los diodos es de 1,41 la de la entrada. Si desde la red se reciben 220 volts de alterna, a la salida del puente rectificador se obtienen aproximadamente unos 310 volts.

ETAPA DE POTENCIA La onda de corriente tiene una fase positiva y negativa (corriente alterna). Esta etapa convierte esa onda en una señal continua que siempre será positiva para uno de los polos, "onda rectificada".

Esta onda rectificada, si bien siempre es continua y positiva para un polo, es irregular, con picos máximos y mínimos muy bruscos.

En esta etapa de la fuente, a la salida del puente rectificador hay un condensador electrolítico C4 que junto al inductor L1E son los encargados de filtrar o eliminar el rizado de la señal.

CONTROL DE LA FUENTE El IC30, controla a la fuente en modo CCM (Modo de Control de Continuo), cuando funciona con una carga media de corriente y en DCM (Modo de Control Discontinuo) cuando la carga es mínima o sin carga.

La señal de control, es entregada a la base del Q31, que a su vez alimenta a la puerta (g) del transistor de potencia FET-MOS Q1.

Esta señal, esta controlada por una red resistiva, conectada a la etapa de rectificación de la fuente y que le proporciona los datos para modificar los parámetros de la señal de salida del pin 8.

El IC30, es alimentado por 14V en el pin 7, el IC dispone de un control de arranque, cuando este supera los 11,8 V, con la condición de que el pin 6 (VSENSE) supere los 0,6 V y el pin 4 (VINS) , supere los 1,5 V. Con estas dos condiciones el IC comienza a funcionar. Con una alimentación menor de 11 V, el IC deja de funcionar.

El IC30, dispone de una protección de las caídas de tensión en la red (Brown-out), que sucede cuando el voltaje no supera los 85 Vac, esta protección está formada por una red divisora que introduce la señal de referencia en el pin 4 (VINS).

El IC dispone de una protección contra sobre corrientes a un voltaje bajo de la alimentación (SOC) y de una protección de limitación de corrientes de pico, ciclo a ciclo (PCL).

Protección de fallos y sobretensión en la alimentación.

Cuando la tensión del pin 6 (VSENSE) cae por debajo de 0,6 V, o su equivalente de que la tensión después de los rectificadores caiga un 20%, lo cual nos indica que la tensión es insuficiente, se bloquean la mayor parte de la funciones del IC, protección del voltaje de alimentación (OLP).

Cuando la tensión de salida rectificada, supere el valor nominal en un 5%, la protección de sobrecarga de tensión ( OVP) se activa. Esto se implementa mediante una tensión de detección en el pin 6 (VSENSE), con respecto a un voltaje de referencia de 3,15V. Una tensión del pin 6 superior a 3,15V reducirá inmediatamente el ciclo de trabajo de salida, pasando a un control normal del lazo de tensión. Esto se traduce en una potencia de entrada más baja para reducir la tensión de salida. Si la tensión en el pin 6 es superior a 3,25 V se apagará inmediatamente la señal de salida del pin 8.

Protección de sobre corriente Cuando la señal de control que se introduce en el pin 3 (ISENSE) del IC30, sea menor que 0,75V, se activa el control de sobre corriente (SOC), que actúa reduciendo en la ganancia del ciclo de trabajo. Cuando la tensión alcanza los 1,04V, se activa la protección de limitación de sobre corriente (PCL).

Control de corriente promedio La señal introducida en el pin 3 (ISENSE), es el resultado en promedio de la corriente que circula por la resistencia R5, y es comparada con una señal generada interiormente por el IC, en el pin 5 (VCOMP) dispone de una red RC, que le proporciona la tensión promedio de referencia. El ancho del pulso de modulación, se lleva acabo en la intersección de la rampa de la señal promedio con la señal de referencia presente en el pin 5 (VCOMP)

La señal de control de ancho del pulso modulado comienza su ciclo en la fase de Toff MIN y durante 400ns la señal VRAMP se descarga, y empieza de nuevo el ciclo, cuando la rampa alcanza la tensión de referencia Vc REF, el pulso PWM pasa a nivel alto. Esto proporciona una relación entre la corriente promedio y el ancho del pulso modulado.

Control de la tensión de salida Para que la fuente entregue el voltaje y corriente constantes, el IC 432 a través de los operacionales internos y unas señales de control entregadas por la salida de la fuente (12V), fijan una tensión de referencia que alimenta el foto acoplador IC32, que a su vez controla la señal de referencia de control en el IC 31.

Control del oscilador de la etapa de potencia El IC 31, esta diseñado para generar una señal de control que alimenta los transistores Q52 y Q51, y se introduce en el primario del transformador modulador T2E. Dispone de una señal de control de límite de corriente, que se introduce en el pin 3 y en el pin 1 una señal de comparación procesado por el IC 34, el Q54 y el Q53. El foto acoplador IC332, con una señal de referencia, generada por el IC431, controla el funcionamiento en las etapas de arranque de la fuente.

Generador señal oscilador de la etapa de potencia El IC 331, genera la señal de alta tensión de la etapa de potencia, formada por el Q1 y los FETMOS Q3 y Q4, esta señal, una de sus características es de un arranque lento, determinado por el valor del condensador C332, además posee la característica de auto regeneración del dispositivo, después eliminar la causa del fallo.

El oscilador interno está fijado en 60 KHz y dispone de un control de sobre voltaje en el pin 5, en función de la tensión que le alimenta un devanado del transformador T301E, cuando la tensión rectificada por el D331 supera los 3V durante cuatro veces consecutivas, el control de sobre voltaje actúa, desconectando el oscilador interno, para desactivar el transistor FET-MOS de potencia Q1.

Salida 12V / 10,7 Amp La señal de la onda modulada, en el secundario del T1E, en función de los parámetros de control de las etapas anteriores, es rectificada por los dobles diodos CR101 y CR102, y la red de filtro compuesta por L101E y los electrolíticos C103, C104, C105, para obtener los 12V de continua.

Una protección contra picos de sobretensión, es proporcionada por el componente ZD1. Además de poseer otra protección de sobrecarga, proporcionada por los componentes PTC y una red detectora formada por, ZD201…ZD208, que apaga el LED que señaliza la salida correspondiente que está sobrecargada, cuando su tensión sea inferior a 8V.

La salida posee 8 conectores, cada uno con una red capacitiva de filtro para las interferencias generadas por las etapas de rectificación anteriores.

El voltaje de salida es de 12V de tensión continua, con una corriente máxima total de 10,7 Amperios.

Pcb visto del lado superior, donde estรกn los componentes con terminales.

Pcb visto del lado de las pistas, se単alizado con colores las tensiones

Circuito de potencia y control De esta etapa se obtiene una seĂąal casi continua, en los terminales del condensador de filtro C4 , que alimenta la siguiente secciĂłn de potencia conmutada, formada por un conjunto de transistores de potencia Q1, Q3 y Q4 asĂ­ como los diodos D1, D6 y D8.