Fuentes-conmutadas

Fuentes Conmutadas
El OsCIlADOr DE lA FuEntE COnmutADA
El oscilador de una fuente pulsada es el
encargado de generar la señal alterna original de
excitación de la base del transistor llave. Ese
oscilador puede ser un bloque oscilador separa-
do con sus propios componentes pasivos y acti-
vos o puede estar autocontenido en la misma
etapa del transistor llave, simplificando el diseño.
En el primer caso la frecuencia de oscilación es
más estable; en el segundo la frecuencia se ve
afectada por la regulación; pero la fuente es
insensible prácticamente a los cambios modera-
dos de frecuencia.
Service de Equipos Electrónicos 3 3
Distintos tipos De
Fuentes ConmutaDas
Ya conocemos la mayoría de los bloques que constituyen una fuente pulsada. Hasta ahora
analizamos el funcionamiento del transistor llave, el transformador de pulsos y el rectifi-
cador de secundario. En este capítulo vamos a agregar el oscilador (que en nuestro caso
funciona utilizando el mismo transistor llave por tratarse de un circuito autooscilante), la
etapa de control del período de actividad o regulador del circuito y el medidor de tensión
de salida o circuito de medición. De esta manera estaremos en condiciones de realizar una
primera “clasificación” de fuentes y hablaremos de las fuentes de transferencia directa.
Coordinación: Ing. Horacio Daniel Vallejo - hvquark@webelectronica.com.ar
En base a informes de: Ing. Alberto H. Picerno
Cap 3 - Tipos de Fuentes.qxd:*Cap 4 - telefonia 16/01/14 17:08 Página 33

La BiBLia de Las Fuentes Conmutadas
Un oscilador no es más que una variante de
un amplificador. Se trata simplemente de un
amplificador con realimentación positiva. En efec-
to la realimentación negativa reduce la amplifica-
ción y la distorsión de un amplificador. La positiva
aumenta la amplificación y la distorsión de modo
que llegado a un determinado nivel de realimen-
tación la señal realimentada es mayor que la ori-
ginal y en ese momento se puede asegurar que
el fenómeno de la amplificación se realimenta a si
mismo, produciendo una señal de salida sin
necesidad de generar la correspondiente señal
de entrada.
¿A qué frecuencia se producirán las oscilacio-
nes?
Intuitivamente podemos contestar que será a
aquella frecuencia en la que la realimentación
positiva se hace máxima. En efecto no puede ser
a otra frecuencia, ya que el amplificador no
puede oscilar más que a una sola frecuencia, lo
hará a aquella que primero cumpla con la condi-
ción “de amplificación total mayor a uno”. Si se
exagera la realimentación positiva el oscilador
tendrá una forma de onda no sinusoidal producto
de una elevada distorsión, pero siempre seguirá
oscilando a una sola frecuencia, con un elevado
contenido de armónicas, tal que inclusive la señal
de salida se puede parecer más a una onda rec-
tangular que a una sinusoidal.
En el caso de las fuentes conmutadas, se
busca precisamente que la forma de señal del
transistor sea una onda rectangular lo más per-
fecta posible para reducir la disipación por falta
de una velocidad de conmutación adecuada.
Con respecto a los bloques de medición (de la
tensión de salida y de control del período de acti-
vidad), debemos aclarar aún en qué basan su
funcionamiento. Los osciladores, ya sean auto-
contenidos o no, se diseñan con un período de
actividad propio o intrínseco superior a lo nece-
sario para establecer la tensión de salida ade-
cuada en la peor de las condiciones. Es decir,
que con la máxima carga y la mínima tensión de
entrada, nuestro dispositivo no controlado, debe
generar una tensión algo mayor a la correcta. Es
decir, que al transistor llave, le debe sobrar perí-
odo de actividad cuando trabaja en forma libre.
Las etapas de medición y control deben anali-
zar la tensión de salida y reducir el período de
actividad en el valor necesario para establecer la
tensión de salida correcta con una mínima tole-
rancia. Y si cambia la carga, o la tensión de red,
la etapa de control variará el período de actividad
rápidamente para compensar dicha variación.
Aún sin conocer el circuito completo, el lector
debe haber observado ya que nuestra fuente es
un verdadero peligro para el funcionamiento del
equipo que alimenta. En efecto, una falla en el
control, puede aumentar la tensión de salida a
niveles peligrosos que dañen a todo el aparato.
Por esa razón, es que la mayoría de las fuentes
poseen etapas de protección que cortan el fun-
cionamiento cuando la tensión de salida supera
un nivel predeterminado. Estas etapas de protec-
ción pueden estar incluidas en el medidor de ten-
34 Service de Equipos Electrónicos
Figura 1 - Circuito de medición a lazo abierto de una fuente autooscilante.

distintos tipos de Fuentes Conmutadas
sión de salida, en el transistor llave mismo, o ser
exteriores a la fuente operando como un cortocir-
cuito sobre la salida que quema el fusible de
entrada a la fuente.
lA llAVE AutOOsCIlAntE
Para que el lector comprenda como funciona
nuestra fuente vamos a tomar el último circuito de
la misma y lo vamos a modificar para que la base
tenga acoplamiento capacitivo tal como lo indica-
mos en el capitulo 1, figura 1. Además vamos a
conectar el osciloscopio en la señal de entrada a
la base y en la derivación inferior del transforma-
dor de pulsos para poder establecer una compa-
ración entre ellas.
Por el momento no le de importancia al resis-
tor R2 del cual luego vamos a explicar su funcio-
namiento en detalle. La sección agregada C5, R1
y D1 ya fue explicada. Le explicamos nuestra
idea actual. Nosotros queremos sacar el genera-
dor de funciones y que la fuente funcione sola,
sin ayuda externa, regulando a un valor de ten-
sión de salida superior al normal (es decir con un
tiempo de actividad alto para que se lo pueda
acortar y así regular la salida en el valor correc-
to). El osciloscopio lo conectamos sobre el gene-
rador que aún estamos usando y sobre un punto
del circuito en donde se genere una señal similar
a la del oscilador pero con una amplitud un poco
mayor. Luego cuando conectemos ese secunda-
rio del transformador al capacitor C5 se produci-
rá una realimentación positiva y el circuito auto-
oscilará.
En la figura 2 se puede observar el oscilogra-
ma de XSC1.
Observe que la señal más alta es la señal de
salida. En la parte superior se observa la señal de
entrada con una menor amplitud. Esto significa
que al unir ambos terminales se producirá una
realimentación positiva que provocará las oscila-
ciones del circuito tal como lo enunciara un cien-
tífico que estudió los osciladores y que se llama-
ba Barkhausen.
Barkhausen decía que para que un circuito
oscile se deben cumplir dos condiciones.
* La condición de amplitud: El circuito debe
poseer realimentación de la salida a la entrada y
esa realimentación debe ser tal que abriendo el
circuito una señal aplicada a la entrada debe
Figura 2 - Oscilograma de la medición de lazo abierto.

retornar desde la salida con una amplitud idénti-
ca a la señal aplicada (condición de amplitud).
* La condición de fase: Además esas señales
deben estar en fase (condición de fase).
Si esas condiciones se cumplen, el amplifica-
dor está justo en la condición de oscilación. Por
supuesto que en todos los osciladores se hace
regresar una señal algo más grande que la apli-
cada para asegurarse la oscilación.
De cualquier modo hay que aclarar que no es
conveniente exagerar, porque cuando la señal es
demasiado grande, se producen distorsiones,
salvo que se trate de osciladores no sinusoidales
en donde la señal realimentada puede ser
muchas veces más alta que la necesaria.
Si unimos el secundario con la base y proba-
mos, el circuito no oscila. Es necesario aplicar
una corriente de arranque en la base del transis-
tor que genere algo de corriente en el colector.
Esa corriente pasa por el primario y genera algu-
na pequeña tensión en el secundario que se vuel-
ve a aplicar a la base y que genera una corriente
mayor de colector y así sucesivamente hasta que
el circuito termina oscilando en forma estable.
Además de los bloques de medición y control,
existe un bloque que llamaremos de arranque y
sirve para generar la primera señal, que la reali-
mentación devuelve con mayor amplitud. En
varios ciclos, la señal tendrá una amplitud sufi-
ciente como para que el oscilador funcione per-
manentemente y el sistema de arranque ya no
tenga necesidad de existir. Pero en general el sis-
tema de arranque se deja conectado para simpli-
ficar el circuito.
El lector curioso habrá observado la existen-
cia del resistor R2. Este resistor es el de arranque
de nuestra fuente y es de fundamental importan-
cia para el funcionamiento de la misma. Todas las
fuentes conmutadas requieren algún sistema de
arranque para comenzar las oscilaciones. En
muchos casos una vez establecidas las mismas,
el sistema de arranque se levanta del circuito
para que no consuma potencia. En otros como el
nuestro se deja conectado permanentemente
aceptando la potencia desperdiciada.
En la figura 3 se puede observar el circuito de
la fuente autooscilante sin sección de regulación.
En realidad, el secundario de realimentación
positiva debería estar aislado del secundario de
la tensión de salida para que la fuente mantenga
la aislación galvánica entre la red de energía y la
TV, pero en el Multisim no tenemos ese transfor-
mador y utilizamos un transformador de audio
con el programa modificado. De cualquier modo,
si queremos medir con el mismo osciloscopio
señales en el primario y en el secundario, no
tenemos más remedio que arruinar la aislación
galvánica con las dos masas del osciloscopio.
Por lo tanto, usamos la misma masa para el pri-
mario y para el secundario pero recordando que
en realidad están aisladas.
En la figura 4 se puede observar el comienzo
de las oscilaciones sobre los oscilogramas de
colector en rojo y de base en verde del transistor
llave. Observe que al conectar la fuente se esta-
Figura 3 - Circuito de la fuente autooscilante sin regulación.

blece una tensión de unos 900mV en la base que
comienza a hacer crecer muy lentamente la
corriente por el transistor reduciendo la tensión
de colector. Esta reducción aumenta la tensión en
el secundario de realimentación con lo cual el
transistor va hacia la saturación; de este modo se
precipitan los acontecimientos debido a la reali-
mentación positiva y la tensión de base crece
cada ves mas rápidamente hasta que el transis-
tor se satura (oscilograma inferior).
Comenzadas las oscilaciones podemos olvi-
darnos del resistor de arranque. Ahora el transis-
tor permanecerá saturado mientras dure alta la
tensión del bobinado de realimentación y esto
depende del estado de carga del capacitor de
base y de la saturación del núcleo del transfor-
mador. Cuando el mismo se cargue o el núcleo
se sature, se reducirá la corriente por la base y el
transistor se cortará rápidamente levantando la
tensión de colector por encima del valor de fuen-
te. En este estado, la tensión del bobinado de
realimentación se hará fuertemente negativa y el
capacitor de base se cargará negativamente
haciendo circular corriente por el diodo D1. Este
estado de corte tiene una duración que depende
de la energía magnética acumulada en el trans-
formador. Cuando dicha energía se agote, la ten-
sión negativa del secundario de realimentación
se reducirá y comenzará un nuevo ciclo de satu-
ración.
lA EtAPA DE COntrOl
Una etapa de control de una fuente debe
tomar la tensión continua de la salida, comparar-
la con un referencia estable (un zener por lo
general) y modificar el período de actividad en
función del resultado de la comparación:
* Si la tensión es alta, debe reducir el periodo
de actividad.
* Si es baja debe aumentarlo.
Toda esta operación se debe realizar mante-
niendo aisladas las masas de la salida y de la
entrada, es decir con buena aislación galvánica.
En nuestra fuente experimental, figura 5, conec-
tamos tanto el secundario como el primario a la
misma masa para no tener problemas con el
retorno de los instrumentos. En la realidad, basta
con que el bobinado de realimentación tenga una
masa aislada para conectarla a la masa del pri-
mario; el secundario de salida tendrá su propia
masa aislada del primario y del bobinado de rea-
limentación. Así nuestro dispositivo fuente tendrá
Figura 4 - El comienzo de las oscilaciones.

aislación galvánica permitiendo, por ejemplo, el
uso de conectores de audio y video en un TV.
En la vida real, la aislación de la medición de
tensión se consigue con un acoplamiento por
optoacoplador desde la tensión de salida a la
etapa de control. Como el Multisim con el cual fue
diseñada originalmente la fuente educacional, no
tiene en su librería un optoacoplador, utilizamos
una fuente de corriente controlada por tensión
con la cual se puede construir un optoacoplador
virtual. Un optoacoplador es una combinación de
un Led infrarrojo como entrada y un optotransis-
tor como salida. El optotransistor no deja de ser
un transistor y por lo tanto se puede reemplazar
con una fuente de corriente. En el control de la
misma utilizamos un resistor que representa el
Figura 6 - Oscilogramas comparados del colector de Q3 y Q1.
Figura 5 - Fuente con regulador.

consumo del Led. En la figura 5 se puede obser-
var nuestra fuente completa con optoacoplador
simulado y realimentación positiva sobre el tran-
sistor llave. Póngala a funcionar y observará que
en 1,5mS regulará en 112 V.
Para que el transistor de control Q3 conduzca,
se debe cumplir dos condiciones como en cual-
quier transistor NPN, por un lado la base debe
tener alguna corriente en directa y el colector
debe ser positivo con respecto al emisor. La ten-
sión de colector está derivada en parte desde el
bobinado de realimentación y en parte desde la
fuente primaria. Un oscilograma sobre el colector
de Q3, tomando como referencia el colector del
transistor llave Q1, nos permite observar que el
resistor R10 conforma una onda cuasi diente de
sierra sobre R11 + C7.
Nota: observe que el eje cero del oscilograma
superior de la figura 6 fue corrido dos divisiones
hacia arriba de modo que solo una parte del dien-
te de sierra tiene potencial positivo.
La condición de tensión positiva sobre el
colector sólo se cumple al final del diente de sie-
rra. Si en ese momento la tensión de salida supe-
ra los 112V del diodo zener, el optoacoplador
simulado genera corriente por la base y el tran-
sistor Q3 conduce levantando la tensión de emi-
sor. Cuando la tensión de emisor de Q3 aumen-
ta, conduce el transistor driver Q2 y cortocircuita
la juntura base emisor del transistor llave, ade-
lantando el final de la conducción.
En la figura 7 se puede observar el mismo
oscilograma, pero con una base de tiempo mas
rápida para observar el fenómeno del arranque
de la fuente. En el arranque, el colector de Q3
tiene una tensión positiva adecuada para condu-
cir, pero no lo hace porque no tiene corriente de
base aportada por el optoacoplador. Un poco
después (donde ubicamos el cursor 1) la tensión
de la salida supera los 112V y el transistor Q3
conduce acortado el periodo de actividad y redu-
ciendo de ese modo la carga del capacitor de
salida C1.
Posteriormente se observa que todos los
ciclos tienen sólo un pequeño sector positivo, ya
que la frecuencia aumentó bruscamente, con lo
cual se corrige indirectamente el período de acti-
vidad.
mEDICIOnEs DE rEgulACIón
E InDICACIOnEs DE rEPArACIón
Nuestra fuente corrige la tensión de salida,
pero no se puede esperar que esa corrección sea
infinitamente grande. Es decir, que si aumento la
carga, la tensión se debe reducir aunque sea
levemente. En principio debemos establecer con
exactitud la corriente de carga máxima y mínima
así como la tensión de entrada máxima y mínima.
Si se trata de un TV de 20”, por ejemplo, pode-
mos considerar que consumirá entre 0,5 y 1A. En
cuanto a la tensión de entrada, deberíamos admi-
Figura 7 - Oscilogramas comparados del colector de Q3 y Q1 con una base de
tiempo más rápida.

tir entre 200 y 350 V salvo que sea un modelo
para 220/110 automático en donde debería regu-
lar entre 120 y 350V (en general, esto se consi-
gue con fuentes mas elaboradas que usan circui-
tos integrados).
La medición a la tensión de entrada mínima y
la carga máxima, nos da un valor de 108V que
pasada a valores porcentuales indica que la fuen-
te cayó un 4% aproximadamente. En cuanto a la
medición a la máxima tensión de entrada, con la
mínima carga nos encontramos con un valor de
115V, es decir de aproximadamente un 3%. Tan
importante como la tensión de salida, es el valor
de la frecuencia máxima a la cual se llega en el
segundo caso, ya que un valor demasiado alto
puede provocar elevadas perdidas en el núcleo
del transformador, o en el dispositivo usado como
llave.
¿Es importante el tema de la regulación en el
trabajo de reparación, o sólo es un concepto teó-
rico útil para el ingeniero que diseña la TV?
Es sumamente útil, en efecto, muchas TVs
funcionan correctamente con la tensión nominal
de red, pero en cuanto la misma sube unos pocos
volts, la fuente deja de regular y aplica una ten-
sión elevada al equipo pudiendo dañar compo-
nentes muy caros o importantes. El caso contra-
rio es también muy común.
En cuanto la tensión de red baja unos pocos
volts, las fuentes defectuosas dejan de funcionar
y la TV se apaga.
Por esa razón es que Ud. no debe dar por
reparada una fuente hasta haberle medido la
regulación y mucho menos utilizar el propio equi-
po como carga de la fuente. En efecto esa es la
mejor manera de buscar problemas. En principio
Ud. no puede estar seguro del funcionamiento de
un equipo cuando haya encontrado que la fuente
necesitaba una reparación. La fuente se puede
dañar por sí sola, pero también es muy probable
que se halla dañado por una falla en el resto del
equipo (por ejemplo un cortocircuito o un exceso
de consumo).
La tarea primordial del reparador es aislar las
etapas defectuosas. Si luego puede llegar a
encontrar el componente específicamente daña-
do puede considerar que obtuvo un éxito rotundo
en su trabajo. Pero si sólo puede llegar a varios
sospechosos de poco precio, no debe dudar en
cambiarlos a todos. Luego, si siente curiosidad,
podrá medirlos y determinar cual es el verdadero
culpable de la falla.
ClAsIFICACIón DE lAs FuEntEs COnmutADAs
Las fuentes deben estudiarse ordenadamente
para que no ocurra que estudiamos dos veces un
circuito muy similar. Por eso lo mejor es realizar
un ordenamiento en función del tipo de circuito.
Vamos a ordenar las fuentes en cuatro gran-
des grupos en función de cómo se transmite la
energía desde el circuito primario al secundario.
A todos los efectos vamos a considerar que nues-
tro circuito primario es el directamente conectado
a la red y que termina en el capacitor electrolítico
principal que se carga al valor de pico de la red o
a valores algo menores.
FuEntEs DE trAnsFErEnCIA DIrECtA
El circuito secundario es aquel que entrega la
tensión a la/las carga/cargas. La energía puede
ser transferida en forma directa. De la red a la
carga dando lugar a las “Fuentes de
Transferencia Directa” cuyo esquema podemos
observar en la figura 8.
Si tiristor D1 se dispara con el pico de la ten-
sión de red, tenemos el caso más elemental en
donde el tiristor podría reemplazarse por un diodo
rectificador común. En este caso la tensión de
salida no puede ser elegida ni regulada. Estas
fuentes rectifican aproximadamente 155V en
lugares donde la red de canalización es de 110V
y 310V en lugares donde la red es de 220V.
Evidentemente estas fuentes no son aisladas y
esa característica hace que se las utilice muy
poco en la actualidad en donde todos las TVs tie-
nen entrada de audio y video.
Si D1 se dispara después de llegar al pico
máximo positivo el capacitor C1 se cargará a un
valor que depende del punto de disparo y es así
como estas fuentes regulan y reducen tensión.
Figura 8 - Fuente de transferencia directa.

Todo depende del bloque que llamamos de con-
trol y del encendido preciso del tiristor.
Si bien estas fuentes perdieron actualidad las
mencionamos porque en ellas se basa el funcio-
namiento de lo que llamamos el variac electróni-
co. Para probar fuentes hace falta tener un auto-
transformador regulable o variac pero como es un
dispositivo caro se lo reemplaza con una fuente a
tiristor y un circuito de control que se explica en la
sección de instrumental especial entregada por
separado. Este circuito es en el fondo una Fuente
de Transferencia Directa y es útil estudiarlo.
Para entender porque a las fuentes de trans-
ferencia directa se las llama así, debemos anali-
zar primero las “Fuentes de Transferencia
Indirecta” que forman la segunda clasificación de
fuentes conmutadas y por mucho la mas común
en la actualidad.
FuEntEs DE trAnsFErEnCIA InDIrECtA
Las Fuentes de Transferencia Indirecta son
las que suelen estudiarse como ejemplo de fuen-
tes conmutadas. Nosotros sabemos que esa
fuente tiene un modo muy particular de trabajar
que podemos dividir en dos tiempos. En el primer
tiempo acumulan energía en el trasformador de
pulsos y en el segundo la transfieren a la carga.
Pueden tener un tercer tiempo en donde el
núcleo del transformador ya descargó toda su
energía y aun no se cerró el transistor para un
nuevo ciclo.
En la figura 9 se puede observar el esquema
más elemental de las Fuentes Conmutadas de
Transferencia Indirecta.
En el primer tiempo se carga el núcleo del
transformador con la energía de la red que circu-
la por la llave J1 (acumulación de energía mag-
nética). En el momento adecuado, se abre la
llave y la energía acumulada se transfiere al
capacitor C1 por intermedio del diodo D1.
Observe entonces la diferencia entre las dos
fuente clasificadas hasta ahora. En la Fuente de
Transferencia Directa la energía de la red se
toma y se consume al mismo tiempo. En el resto
del tiempo la llave (tiristor) está abierta. En las de
transferencia indirecta en el primer tiempo se
acumula y en el segundo se transfiere.
FuEntEs DE trAnsFErEnCIA COmbInADA
Existe un tercer grupo de fuentes que se ubi-
can como fuentes de transferencia combinada en
donde se agrega un componente llamado diodo
recuperador de fuente y cuyo circui-
to se puede observar en la figura 10.
En su debido momento se estudia-
ran estas fuentes en profundidad
pero aquí adelantamos que deben
su nombre a que en un primer tiem-
po transfieren energía de la red al
inductor L1 al mismo tiempo que
transfieren energía al capacitor C1 y
de allí a la carga. En el segundo
tiempo solo transfieren energía del
inductor al capacitor C1.
Por ultimo existen las que el autor
considera como circuitos de fuentes
especiales. Un ejemplo muy especí-
fico son las fuentes que combinan la
función de fuente de alimentación
con la función de etapa de salida
horizontal de un TV.
Estas fuentes también son denomi-
nadas “Fuente – Horizontal con un
solo Transistor” y en realidad fue
una experiencia frustrante para los
ingenieros que las utilizaron debido
a la dificultad que existe para aislar
Figura 10 - Fuente de transferencia combinada.
Figura 9 - Fuente de transferencia indirecta.

una falla como de horizontal o de fuente. En la
tabla 1 ubicamos a estas diferentes fuentes en
forma de 4 grupos.
El tema de la clasificación de fuentes no ter-
mina aquí. Lo volveremos a tratar ya que cada
grupo admite a su vez varias subdivisiones más
que extienden los diferentes grupos.
tEOríA DEl FunCIOnAmIEntO
DE lAs FuEntEs DE trAnsFErEnCIA InDIrECtA
Volvamos al circuito de la figura 8, ¿cómo son
las formas de onda correspondiente a este circui-
to?
Las ecuaciones magnéticas y eléctricas per-
miten analizarlo con una gran sencillez si consi-
deramos que los dos tiempos básicos siempre se
amplían a 3 tiempos en los casos prácticos. Esta
división en tres tiempos nos permiten analizarla
matemáticamente en forma sencilla.
En la figura 11 se observa un circuito simula-
do en donde se utiliza en forma genérica una
llave J1. Esta llave es una llave controlada por
tensión que representa tanto a un transistor bipo-
lar como a un MOSFET. El circuito básico es
siempre el mismo;
pero cuando se utili-
zan componentes
reales es convenien-
te ubicar al dispositi-
vo llave en otra posi-
ción equivalente por
razones de excita-
ción. En efecto tanto
en un caso como en
otro es conveniente
que el terminal de
emisor (o el terminal
de fuente en un
MOSFET) estén
conectados a la
masa caliente.
Esto modifica la disposición del primario sin
cambiar el circuito en sí.
Observe en la figura 12 que en serie con la
llave S1 se coloca un resistor de pequeño valor
(R1 de 1 mOhm). Este resistor no tiene una fun-
ción específica en el circuito, es decir que su
ausencia no modifica el funcionamiento. Se lo
agrega para medir sobre él una tensión que nos
permita conocer la corriente del circuito primario.
Más adelante estudiaremos que dicho resistor
puede existir en la realidad relacionado con el cir-
cuito de protección de sobrecorriente.
El trasformador T1 tiene un punto en la parte
superior de sus dos bobinados que indica el
comienzo o el final de los bobinados. Esto signifi-
ca que para que el circuito trabaje en contrafase
(cuando circula corriente por el primario no circu-
la por el secundario) se debe conectar el diodo
auxiliar en el terminal inferior del secundario por-
que al cerrarse la llave se coloca el positivo de la
fuente en la parte superior del primario y en ese
momento el terminal homónimo del secundario
es negativo.
Con todo esto podemos analizar los oscilo-
gramas del circuito que son significativos por si
mismo.
Figura 11 - Fuente de transferencia indirecta.
Tabla 1 - Clasificación de las fuentes.

En la parte superior de la figura 13 está repre-
sentada la corriente por la llave. Observe que al
cerrarse la llave la corriente comienza a crecer
linealmente, hasta que llegado un determinado
instante de tiempo, la llave se abre de modo que
la corriente de primario se corta.
En ese momento debería conducir instantá-
neamente el diodo auxiliar, pero no se puede pre-
tender que conduzca
en forma instantá-
nea; por otro lado el
transformador tiene
cierta parte del
campo magnético pri-
mario que no pasa
por adentro del
secundario (induc-
tancia de dispersión)
y por lo tanto no
importa que el diodo
se cierre instantánea-
mente porque ese
cierre no se refleja en
el primario. Esto sig-
nifica que en la ten-
sión de primario (en
rojo) se produce un
sobrepulso peligroso
que se observa
sobrepasando la pantalla del osciloscopio. Note
que la tensión sobre la llave se desplazó hacia
abajo para poder observarla sin inconvenientes.
Anteriormente dijimos que se podían encon-
trar 3 puntos importantes en los oscilogramas del
circuito. Al tiempo T1 se cierra la llave y comien-
za a crecer la corriente de primario en verde. Al
mismo tiempo se observa que la tensión sobre la
Figura 12 - Disposición más adecuada para la excitación.
Figura 13 - Oscilogramas de la fuente de transferencia indirecta.

llave se hace igual a cero siendo este uno de los
puntos importantes de la tensión del primario.
En el instante de tiempo T2 la llave se abre
dando lugar al corte a cero de la corriente de pri-
mario y a la generación del pulso ascendente
casi infinito de la tensión sobre el mismo. En
cuanto la inductancia de dispersión se queda sin
energía y el diodo auxiliar conduce la tensión se
reduce inmediatamente y podemos decir que la
tensión sobre el secundario será igual a la ten-
sión sobre el capacitor C1 (si consideramos al
diodo como ideal con barrera nula). Esa tensión
puede transferirse al primario a través de la rela-
ción de transformación del transformador que en
nuestro caso es igual a 2 (el total del secundario
tiene la mitad de vueltas que el primario). La ten-
sión máxima del primario se puede calcular en
forma aproximada considerando que sobre el
bobinado se obtiene una tensión igual a la del
secundario (118V en nuestro caso) multiplicado
por la relación de espiras (2 en nuestro caso) que
hace una tensión de 236V. Esta tensión se suma
a la tensión de fuente con lo que se obtiene una
tensión de 236V + 155V = 391V aproximadamen-
te en nuestro caso.
El tercer instante de tiempo que debemos
considerar, es el momento en que se agota la
energía acumulada en el transformador. En efec-
to esto puede ocurrir antes que vuelva a conducir
la llave. En ese instante no conduce ningún dis-
positivo. La llave todavía no se cerró y el diodo
recuperador ya está abierto. En este instante la
tensión del primario no se puede mantener en el
valor calculado porque el diodo no conduce y
comienza a descender. Este descenso encuentra
como único componente activo la capacidad dis-
tribuida del bobinado primario y la del secundario
reflejada al primario, por eso se produce una
oscilación amortiguada hasta que la llave se vuel-
va a cerrar. La tensión media durante este tiem-
po, al no circular corriente por el inductor, debe
ser igual a la tensión de la fuente original de
155V. Es decir que la oscilación amortiguada se
realiza hacia arriba y hacia debajo de 155V.
blOquEs DE PrOtECCIón y COntrOl
Los bloques básicos de una fuente deben
completarse con los bloques de protección y con-
trol. Sin ellos la fuente no podría funcionar más
que unos instantes; la mayor parte de las dife-
rencias entre las fuentes se encuentran en estos
circuitos y por ello deben ser estudiado en pro-
fundidad.
Otros de los inconvenientes con que se
encuentra habitualmente un reparador es la falta
de oscilogramas. Cualquier reparador con expe-
riencia sabe que si tiene dos TVs iguales para
reparar tiene un trabajo mucho menos complejo
que si tiene que imaginarse las formas de onda y
las tensiones continuas. Si se puede conseguir el
manual de servicio y existe el oscilograma que
necesitamos tenemos el problema resuelto, pero
eso no siempre es posible.
Desde aquí proponemos una solución diferen-
te y muy moderna que estamos seguros que es
la solución que van a adoptar todos los fabrican-
tes en el futuro. El uso de los laboratorios virtua-
les. Si una fuente tiene su circuito simulado es
como tener un TV melliza en la estantería que
nos permite comparar oscilogramas, tensiones
continuas y otras cosas. Inclusive podríamos
decir que en cierto sentido es mejor porque en el
laboratorio virtual podemos probar cosas que no
se pueden probar en el caso real.
El problema que suele presentarse para reali-
zar las simulaciones es que los fabricantes de cir-
cuitos integrados específicos aun no entregan las
simulaciones de los mismos y es muy improbable
que existan en las librerías del laboratorio virtual.
Pero si la fuente no utiliza integrados o tenemos
el circuito interno de los mismos se los puede vir-
tualizar aunque sea un esfuerzo muy grande.
CIrCuItOs DE AmOrtIguACIón
(snubbEr CIrCuIt)
El circuito básico puede completarse con el
agregado de tres redes de snubber que mostra-
remos una a una. En la figura 14 agregamos la
red más importante, la red de protección de
sobretensión en la llave electrónica o red de
snubber superior.
Con el agregado de la red de snubber supe-
rior, los oscilogramas sobre la llave se modifican
de modo tal que ya no existe el pico de sobre ten-
sión que podría quemar la misma. Observe la
figura 15 y 16 en donde se pueden apreciar los
oscilogramas más importantes que son la tensión
sobre la llave, la corriente por la llave, la corrien-
te por el diodo auxiliar y la tensión del secunda-
rio.
El primer oscilograma es la señal sobre la
llave que utilizamos como referencia. Observe

que cuando la llave está abierta la tensión es alta
y del valor calculado en la entrega anterior de
356V. En cuanto a la corriente máxima se puede
observar un valor de 1,5mV sobre un resistor de
1 mOhm es decir 1,5A.
Observe que cuando se cierra la llave la
corriente comienza a crecer lentamente y que
crece a ritmo constante hasta el valor máximo.
Este crecimiento ocurre a un ritmo que depende
del valor de la inductancia y de la frecuencia de
trabajo de la fuente, como se aclarará posterior-
mente en la sección de cálculos.
Cuando la corriente del primario decae a cero
comienza a circular corriente por el secundario
(fuente de trasferencia indirecta). Esta corriente
comienza en un valor de 3A y decae lentamente
hasta cero. En principio parecería que no se cum-
ple la premisa fundamental de que los inductores
Figura 14 - Red de protección por tensión sobre la llave electrónica.
Figura 15 - Tensión sobre la llave y
corriente por la llave.
Figura 16 - Corriente por el diodo auxiliar
y tensión del secundario.

no permiten que la corriente cambie de golpe por-
que aquí hay un cambio de 1,5A a 3A pero esto
tiene una explicación clara. En realidad lo que no
puede cambiar de golpe es el campo magnético
del núcleo.
Si sólo tenemos un bobinado esto es equiva-
lente a que no se produce un cambio brusco de
corriente por el mismo, pero en nuestro caso
existen dos bobinados, que además no tienen la
misma cantidad de vueltas. En efecto el transfor-
mador que estamos utilizando tiene una relación
de transformación 2:1 y esto significa que en el
secundario deben circular 3A para generar un
campo magnético idéntico al que se generaría
con una corriente de 1,5A circulando por el pri-
mario. Esto también se podría explicar reflejando
la corriente del secundario al primario a través de
la relación de transformación como Ip = Is/2 en
donde podríamos observar que los 3A del secun-
dario equivalen a una corriente de 1,5A por el pri-
mario.
Otros detalles a observar son la tensión de
secundario que debe tener un valor pico a pico
igual a la de primario dividido en dos, dada la
relación de transformación. En el primario la ten-
sión máxima es como dijimos de 356V y la míni-
ma de cero. En el secundario tenemos una ten-
sión 96,8V y –76V lo cual hace una tensión pico
a pico de 172,8V que multiplicada por 2 (la rela-
ción de transformación) genera una tensión de
346V aproximadamente igual a la de primario.
¿Cuál es la conclusión práctica, para el repa-
rador, que se puede sacar de esta sección?
Que la red de snubber superior es fundamen-
tal para la vida de la llave, cualquiera que sea
ésta. Si su llave se quema misteriosamente al
encender la fuente con la tensión de trabajo de
entrada controle con el multímetro el diodo de
protección el resistor y el capacitor de la red de
protección correspondiente. También puede
arrancar la fuente con muy baja tensión utilizan-
do un EVARIAC y controlar el oscilograma sobre
la llave; si aparece un pulso finito y alto no siga
aumentando la tensión, simplemente la red de
snubber no funciona. Si no tiene osciloscopio uti-
lice el circuito detector serie que utiliza para pro-
bar el pulso de retrasado horizontal.
La siguiente red de snubber que estudiaremos
es la inferior, figura 17, que se ubica directamen-
te sobre la llave y que suele tener un capacitor de
pequeño valor del orden de los 300pF en lugar
del de 10nF que se utiliza en la red superior.
La acción de esta red es suprimir las oscila-
ciones amortiguadas que se producen cuando se
agota la energía acumulada en el campo magné-
tico.
Observe que la corriente del secundario
comienza en 3A y se reduce con un ritmo deter-
minado por el valor de inductancia del secundario
(en nuestro caso como el transformador divide
por dos tiene la mitad de vueltas que el primario
y cuatro veces menos de inductancia). Si el valor
Figura 17 - Red de snubber inferior.

de corriente llega a cero antes que vuelva a
cerrarse la llave existe un intervalo de tiempo en
donde la llave quedará abierta y no hay energía
acumulada que mantenga al diodo del secunda-
rio conduciendo. En ese caso, la energía acumu-
lada en la capacidad distribuida de los bobinados
(que se trata de reducir al mínimo valor posible al
construirlo) solo puede descargarse sobre la
inductancia de magnetización (L del primario con
el secundario abierto) del transformador.
La pregunta que Ud. se debe estar haciendo
es por qué analizamos esta red sólo ahora que se
acabó la energía acumulada en la inductancia
secundaria del transformador. Cuando la tensión
sobre la llave estaba en el máximo, el capacitor
C3 se carga a plena tensión porque D3 conduce.
Esta acción prácticamente no se nota porque C3
de 220pF queda conectado en paralelo con C2
de 10nF en paralelo para la CA. Pero cuando ter-
mina el segundo tiempo la tensión de la llave cae
y D3 se abre quedando R5 conectado en serie
con C3 conectado sobre la llave. Esta capacidad
C3 es mucho mayor que la capacidad distribuida
y se produce una oscilación de tan baja frecuen-
cia que el tercer tiempo es mucho menor que el
período de la oscilación. Además se trata de una
oscilación mucho mas amortiguada por la pre-
sencia de R5.
En la figura 18 se puede observar el efecto de
atenuar la oscilación amortiguada del primario
con su capacidad distribuida por intermedio de
una red RCD.
Observe que ahora la tensión de la llave no
cae en forma oscilatoria sino que lo hace en
forma abrupta hasta el único valor posible si los
componentes reactivos están descargados es
decir hasta la tensión de fuente y se mantiene allí
hasta que la llave se vuelva a cerrar.
La reducción de la oscilación se traduce en un
aumento de la eficiencia del sistema.
Por último, nos queda analizar una red RC
montada sobre el diodo auxiliar. Esta red tiene un
doble efecto:
Figura 18 - Oscilación amortigua-
da del primario.
Figura 19 - Circuito completo con la tercera red de snubber.

* Evita la destrucción del diodo por las tensio-
nes de pico que se generan sobre él al conectar-
le bruscamente una corriente importante.
* Evita irradiaciones espurias cuyas armóni-
cas superiores puedan ser captadas por el sinto-
nizador del equipo.
El resistor de 10 Ohm limita la corriente inicial
de carga a valores perfectamente adecuados
para el diodo rápido. El capacitor cierra el circui-
to a una longitud muy corta para los armónicos
superiores. En la figura 20 se pueden observar
los oscilogramas correspondientes de tensión y
corriente sobre el secundario.
Con este tema terminamos la primera parte
teórica de fuentes conmutadas. Hasta aquí pode-
mos asegurar que el lector ya tiene los conoci-
mientos necesarios para encarar la reparación de
cualquier fuente pulsada del tipo que fuere. Más
adelante vamos a seguir tratando otros temas teóricos como la clasificación de las fuentes y las
redes de snubber para recién comenzar a ana-
lizar las diferentes fuentes existentes en el uni-
verso de la electrónica.
La reparación de fuentes conmutadas requie-
re un análisis cuidadoso de todas y cada una
de las diferentes fuentes existente en este
momento o utilizadas en el pasado. En efecto,
al taller de reparaciones no llegan sólo las
fuentes de última generación. Un taller es
como un museo en donde se pueden observar
los últimos 25 años de la industria electrónica.
Pero a diferencia del museo, todos esos dispo-
sitivos electrónicos deben volver a funcionar y
en perfectas condiciones, porque para su
dueño, es el dispositivo que lo entretiene dia-
riamente y él no sabe de dificultades técnicas,
falta de repuestos, poca información, etc. Él
espera que nosotros reparemos su equipo y lo
hagamos económicamente y sin demoras.
También clasificamos las fuentes según sus
diferentes modos de transferir la energía en
cuatro grandes grupos.
Tenga en cuenta que Ud. puede descargar un
disco compacto desde Internet con todo el libro
de texto al que pertenece este escrito, más los
archivos gráficos, otros textos sobre funciona-
miento y reparación de fuentes conmutadas,
videos explicativos, programas para facilitar la
comprensión y guías de fallas y soluciones en
equipos electrónicos. Para efectuar la descar-
ga, con su navegador vaya a nuestra web:
www.webelectronica.com.mx, haga clic en el
ícono password e ingres la clave: fuentes106. J
Figura 20 - Tensión y corriente
sobre el secundario.

Fuentes-conmutadas

Más contenido relacionado

La actualidad más candente

Similar a Fuentes-conmutadas

Más de Jimmy Checa

Último

Fuentes-conmutadas