Estructuración de fuentes de energía electrónica y bases para mantenimiento general de circuitos y aplicaciones en esta categoría. Edgar Escobar Castrillón.

1. PARATODOS LOSESTUDIANTES DELAEMPRESA «ELECTROCONTROL»Y LASPERSONASORGANIZADORAS DE
ESTE PROGRAMA,EN ELEMPEÑOINCONDICIONALQUEMANIFESTARON ENTREGANDOTODOSU APOYO Y
SERIEDADENELDESARROLLODEESTECURSO.
PROGRAMA: MATENIMIENTO DE SISTEMAS ELECTRÓNICOS
Código: 839314
GRUPO: 466724 Año 2013

2. FUENTES
CONMUTADAS I
Edgar Escobar
Año 2013

3. Topología
Es una fuente de alimentación que adapta la energía eléctrica AC
a todo equipo que opere con DC o viceversa adoptando diferentes
filosofías de operación.
 FORZADAS
 RESONANTES

4. Ecología Eléctrica
Conjunto de componentes electrónicos dispuestos de tal manera que
procesan la energía con mínimas perdidas cumpliendo con la
reglamentación ecológica de la norma (Rendimiento).
Se aprovecha la FCEM de una bobina (L = Inductor) para minimizar la
demanda en un alto %
Se crean altas frecuencias (Oscilación) y rectificación electrónica para
mejorar el aprovechamiento que ofrece la Ley de Lenz.
Se controlan los errores de
Energía en la carga y en la
línea de fuerza.
Para garantizar una gran
Estabilidad de corriente y
voltaje para la carga.

5. Ventajas
Aislamiento galvánico entre la entrada y la salida
(Chopper) evitando masa viva o caliente.
Bajo peso y tamaño
Bajas perdidas por Histéresis y Foucauld.
Se pueden implementar múltiples salidas de voltajes
desde su base de operación.
Sistema Auto volt.
Alta eficiencia - 72%

6. Desventajas
Son muy pocas pero entre ellas.
Alta Distorsión Armónica THD que indica el grado de
deformación de la onda de voltaje o corriente, debido a la
presencia de las componentes armónicas FFT.
y que demanda corrientes
espureas Distorsión de Demanda Total
TDD – IEEE 519.

7. Fuente pulsada / Esquema

8. Fuente pulsada / Medición de voltajes

9. CAMBIO 1

10. SEGURIDAD Y RIESGO
OCUPACIONAL
FUENTES CONMUTADAS

11. SEGURIDAD OCUPACIONAL

12. Elementos de
seguridad:
 Crema anti quemaduras
 Gafas fibra de carbono
 vaselina
 Mascarilla
 Guantes y delantar

13. Lámpara serie:
Limita la potencia eléctrica a la carga, en un 50%
SEGURIDAD OCUPACIONAL

14. Fuente pulsada / Medición Oscilogramas

15. Equipo de medida
 Osciloscopio
 Polímetro
 Capacímetro

16. Insumos y Herramientas

17. Insumos y Herramientas Aspiradora
 Extractor
 Estación
de soldeo
 Kit
 Manilla
antiestática
 Pegantesy
lubricantes

18. CAMBIO 2

19. FUNDAMENTOS
FUENTES CONMUTADAS

20. ¿Cómo se logra el objetivo de conmutar?
Las fuentes pulsadas o conmutadas generan su propia
frecuencia entre 15Khz a 1MKhz a oscilador.
El transistor conmutador u oscilador funciona en corte y
saturación neutralizando la función análoga (zona de
trabajo Q) que en fuentes lineales degenera térmicamente
la eficiencia.
Aprovechamiento de componentes reactivos (Inductores y
Capacitores) de tamaño reducido.
Aplicación del par diferencial en el AO

21. Fuente Swicheada / Esquema SONY

22. Componentes básicos de la
fuente conmutada

23. Componentes básicos de la
fuente conmutada

24. Elemento circuital básicos del PWM
http://www.tutoelectro.com/tutoriales/microcontroladores/guia-
pic/pwm-modulacion-de-ancho-de-pulso/

25. Sistema a Bloques Fuente Oscilada
Circuito
oscilador
Linea AC
Rectificación y
doblador
Potencia
regulación
P
R
I
M
A
R
I
O
S
E
C
U
D
A
R
I
O
TR Chopper
Amp de
Error
Q D
Optocoupling
Sistema de
rectificación
secundaria
A la Carga
CTL
Fría
Caliente
Chasis o
polo
B
A
C
E
D
F3.3MΩ

26. Chopper
• Expresión física y símbolo.
• Montaje Trough Hole en Baquelita.
• Envés de la tarjeta Baquelita
transformador Chopper soldado con
estaño 60/40.

27. Swiche sólido / Transistor
FÍSICO SÍMBOLO
• Alta velocidad de propagación.
• Tipo estado sólido.
• Alta potencia.
• a) La unón de un transistor BJT y
un Mosfet simboliza el IGBT.
• b) Mosfet canal N

28. Swiche sólido / Transistor

29. Oscilador
• Es un circuito totalmente independiente a partir de ser alimentado con
DC.
Sistema a bloques de un circuito electrónico generador de ondas
u oscilador electrónico / OSCILADOR ACTIVO..
Salida de
ondas
Circuito
oscilador
Oscilador pasivo

30. Diodo Amortiguador:
Volante, Patinador, Damper o de Guarda.
- Suiche de absorción FCEM del inductor CHOPPER.

31. CAMBIO 3

32. ESQUEMAS GENERALES DE
LAS FUENTES CONMUTADAS

33. ELEMENTOS CIRCUITALES
Son todos aquellos circuitos
clásicos del tema electrónica, que
asociados de forma adecuada,
estructuran la fuente de energía
conmutada:
Filtro activo y pasivo
Amplificador operacional
Oscilador
Amplificador análogo
Rectificador
Doblador
Modulador de pulsos
Regulador serie
Compuerta digital
Flip-Flops
Latch a transistor
Soft start

34. Filtros para frecuencias electrónicas BPF
 Como se puede ver en el gráfico, el primer filtro (paso alto con R1 y C1) permite
el paso de las frecuencias superiores a la frecuencia de corte de este. (Integrador
LPF)
 Las ondas que lograron pasar por el primer filtro ahora avanzan hasta
el segundo filtro donde se eliminan las frecuencias que son superiores a
la frecuencia de corte del segundo filtro (paso bajo con R2 y C2. (Diferenciador
HPF)

35. Amplificador Operacional
Las características de un amplificador operacional ideal son:
La ganancia en lazo abierto debe ser muy alta, idealmente infinito.
Su impedancia de entrada debe ser alta, idealmente infinita
Su impedancia de salida debe ser baja (idealmente cero).
De estas características se desprenden dos reglas de suma importancia dentro del análisis de
circuitos con amplificadores operacionales.
Regla 1.
En un amplificador retroalimentado el voltaje de entrada diferencial es igual a cero.
Regla 2
La corriente de entrada del amplificador operacional ideal es igual a cero.
Con base en estas dos reglas podemos examinar los siguientes modos de configuración.
+
Entrada +VCC
-VCC
Entrada Inversora
OUT

36. Amplificador Operacional

37. Par diferencial

38. Osciladores Tipologías
• Astable
• Monoestable
• Biestable
• Armstrong
• Hartley
• Colpitts
• …

39. Osciladores Astable

40. Control de oscilación
Los osciladores siempre podrán cambiar su frecuencia gracias a las
variaciones de voltajes (VC), capacitancia (C) e inductancias (L) que
de una u otra manera se puedan controlar a estos circuitos.

41. Oscilación y ref para PWM

42. Almacenaje de Energía

43. Almacenaje de Energía

44. Modulación PWM
Vm = señal Portadora Triangular
Vin = señal de error Moduladora

45. Cartas de tiempos PWM
http://html.rincondelvago.com/inversor-pwm.html

46. Modos de ventilación
Ventilación con volumen controlado
Ventilación con control de presión
Ventilación interrumpida
Ventilación a off
Ventilación múltiple

47. CAMBIO 4

48. FÓRMULAS
BÁSICAS

49. Valores de cálculo Filtros de Frecuencia
Frecuencia de corte
• La frecuencia de corte es aquella donde la amplitud de la
señal entrante cae hasta un 70.7 % de su valor máximo.
Y esto ocurre cuando XC = R. (reactancia capacitiva =
resistencia)
• Si XC = R, la frecuencia de corte será:
Fc = 1 / (2 x π x RC)

50. Impedancia eléctrica: Impedancia (Z) es el equivalente a la suma de todas
las resistencias (R) en un circuito de corriente alterna.
Reactancia inductiva (XL) viene a ser como la resistencia aparente que
tiene una bobina (L) y también un capacitor (C)
XL = 2pi . F . L
XC = 1 / 2pi . F . C
Conclusiones:

51. Resonancia eléctrica: Es un fenómeno que se produce en un circuito en el
que existen elementos reactivos (X) (bobinas y condensadores) cuando es
recorrido por una corriente alterna de una frecuencia tal que hace que
la reactancia se anule, en caso de estar ambos en serie, o se haga infinita si
están en paralelo.

52. Ley de Ampere
Ley de Faraday
Reluctancia Magnética: Obedece a las mismas reglas que en un circuito
eléctrico ofrece la Resistencia eléctrica. La relación entre la INTENSIDAD
DEL CAMPO MAGNÉTICO (H) y la DENSIDAD DEL FLUJO MAGNÉTICO
(B) con La PERMEABILIDAD DEL MEDIO (µ) se da en Henrys (H/m),
producido dentro del material está dada por la siguiente fórmula:
Ley de la Fuerza de Lorentz: En física, es
la fuerza ejercida por el campo
electromagnético que recibe una partícula
cargada o una corriente eléctrica.
Experimento de Oersted: Determinación
del campo de inducción electro magnética B
http://es.slideshare.net/mantenim/presentacion-histeresis HISTÉRESIS

53. CAMBIO 5

54. APLICACIONES
FUENTES CONMUTADAS

55. Conversores fotovoltaicos
Cuarto de energía
renovable para
apartamento

56. UPS y SONIDO INDUSTRIAL

57. Sonido doméstico y comercial AF

58. Características UPS
Perturbaciones en la línea
Falta tensión (Black out): Cuando la utilidad del
sistema de alimentación desaparece por algunos
ciclos o más.
Tensión nominal: Forma de onda sinuosidad
pura, con nivel estándar de tensión.
Transitorio: Sub y sobretensión no repetitiva.
Sobretensión: La magnitud de la tensión
sobrepasa sustancialmente el valor nominal de
tensión, por un tiempo largo o por algunos ciclos.
Sobretensión transitoria (Surge): Incremento
en la tensión de corta duración.

59. Características UPS
Perturbaciones en la línea
 Ruido (Noise): Pulsos de tensión similar al
“Spikes” pero de menor magnitud.
 Ruido en modo común: Ruido manifestado
entre el conductor activo “vivo” de la línea el
neutro o entre el vivo y tierra.
 Oscilación transitoria: Interferencia de alta
frecuencia que se amortigua en corto tiempo.
 Variación de frecuencia: Un cambio en la
frecuencia de la tensión de línea por mas de 3
Hz.

60. Características UPS
Perturbaciones en la línea
Subtensión (Brownout): La tensión desciende por un
tiempo pequeño o grande, del valor de la tensión
nominal.
Subtensión transitoria (Sag): Disminución de la
tensión por corto tiempo.
Impulso transitorio (Spikes): Impulsos superpuestos a
la línea de alimentación normal de 50 o 60 Hz, que
ocurren ocasionalmente, con duración de entre 0,5 a
200 _s. Estos impulsos pueden presentarse en modo
común entre líneas o en modo diferencial.

61. Características UPS
Perturbaciones en la línea
 Interferencias electromagnéticas (EMI):
Interferencia de alta frecuencia causada por la
acción de equipos electromagnéticos.
 Interferencias de Radiofrecuencia (RFI):
Interferencia de alta frecuencia causada por equipos
radioeléctricos conectados o no a la línea.
 Amónicas: Ondas sinuosidades generalmente de
menor amplitud y mayor frecuencia, múltiplo de la
fundamental.
 Distorsión armónica: Distorsión en la forma de
onda causada por la presencia de armónicos en la
red.

62. BLOQUES FUNCIONALES
CIRCUITO BÁSICO
UNIT POWER SUPPLY
UPS

63. CAMBIO 6

64. PROCESO DE REPARACIÓN Y
CALIBRACIÓN DE
LAS FUENTES CONMUTADAS

65. Es fundamental contar con implementos
que permitan registrar las condiciones
climáticas en el laboratorio:
Humedad del circuito.
Impurezas en el circuito.
Condiciones durante la calibración

66. Condiciones durante la calibración
Condiciones
ocupacionales:
• Debe ubicarse en un área
segura,
• Debe conectarse a la red de
alimentación referenciada a
tierra.
• El número de cifras de los
datos deben estar asociados al
del manual de servicio y
planos.

67. Preparación del equipo bajo prueba
• Comprobar el estado inicial del equipo
• Disponer de todos los implementos insumos herramientas y equipos de
chequeo
• Condiciones ambientales a tener en cuenta durante la calibración:
• Las condiciones de seguridad en el laboratorio.
• Rango de calibración:
• Interpretar la solicitado por cliente y la fabrica del equipo
• Manuales de servicio
• Poner en funcionamiento la fuente sw.
• Dejar un tiempo funcionando.

68. Realizar los talleres propuestos por el instructor en la
guía de aprendizaje
Preparación del equipo bajo prueba

69. Toma de datos
PASO 1. Se realiza el montaje para la calibración
SIGUE :
FUENTES CONMUTADAS II

70. GRACIAS!
Edgar Escobar Castrillón
Regional Antioquia
Centro de Tecnología de la Manufactura Avanzada
Cadena Tic y Electrónica - 2013 Colombia