Es un cambio de frecuencia en el oscilador con respecto al pun- to de resonancia del transformador. La operación de estos trans- formadores depende de la frecuencia, ya que el embobinado primario funciona como un oscilador natural.
Recordemos que siempre que colocamos en paralelo una bo- bina y un capacitor, el conjunto posee una “frecuencia de reso- nancia” natural, misma que depende estrechamente de los valo- res de L y C (figura 2.6). Por lo tanto, podemos decir que un transformador en cuyo primario se coloque un condensador en
C Vcc L A B Oscilador LC típico. La frecuencia de oscilación del conjunto depende de los valores de L y C
En todo embobinado, la misma cercanía de las espiras entre sí produce una pequeña capacitancia; por lo tanto, todo embobinado posee un frecuencia de oscilación inherente.
Principio de operación en el que se basa el control de frecuencia
paralelo, poseerá una frecuencia de oscilación implícita, la cual marcará su punto de operación óptima. A pesar de que no se coloquen capacitores externos en el embobinado primario, exis- te una capacitancia inherente causada por la proximidad de las espiras del mismo. Este circuito resonante L-C es producido ex- clusivamente con el embobinado del transformador.
El voltaje de salida de los secundarios aumenta cuando la fre- cuencia de trabajo se aproxima a la frecuencia natural de reso- nancia del transformador. Por lo tanto, si se modifica cuidadosa- mente la frecuencia de entrada al primario del transformador, el voltaje de salida de éste puede ser controlado o regulado.
La gráfica del comportamiento de un transformador se mues- tra en la figura 2.7; ahí vemos que el pico máximo es Vs, mismo que se alcanza exactamente cuando la frecuencia de entrada coin- cide con la resonancia natural del embobinado. Como puede observar, la forma de respuesta no es muy estrecha, sino más bien amplia; esto se debe a la resistencia del alambre, al valor de la inductancia, a la capacitancia inherente, etc.
En consecuencia, si se maneja cuidadosamente la frecuencia aplicada al embobinado primario, se puede hacer que trabaje en cualquier punto de la curva (de preferencia en la porción lineal, ya sea de subida o de bajada), produciendo en su salida una gama de voltajes que van desde un punto muy bajo hasta su punto
Salida del transformador Frecuencia de entrada Punto de resonancia de un transformador VS (pico máximo de resonancia) A B Punto de operación Gráfica del comportamiento de un transformador Figura 2.7
máximo (Vs). Por lo tanto, el método puede utilizarse para contro- lar de forma muy precisa los voltajes a la salida de los secundarios.
Algunas fuentes en televisores operan en el punto B de la cur- va, por lo que en ellos las variaciones de frecuencia tienen un efecto inverso: en la porción descendente de la curva un aumen- to de frecuencia implica menor inducción, y consecuentemente una disminución en la salida del secundario del transformador. Este modo de operación (en la región B) no es muy empleado por los diseñadores, ya que al encender el equipo, el oscilador comienza a trabajar con una baja frecuencia y, por lo tanto, la salida en los secundarios del transformador será elevada, lo que causaría probablemente daños en la fuente o en el equipo.
Control por embobinado de control
Algunas fuentes de alimentación utilizan un transformador muy especial, el cual incluye una bobina de control de un transforma- dor en su interior, que hace que disminuya la inductancia den- tro del dispositivo.
La mayoría de los televisores, utilizan un transformador espe- cialmente construido con un embobinado de control, colocado en una laminación acoplada de manera perpendicular a la
Primario
Secundario
Bobina de control
Voltaje de control de CD
Cambio de frecuencia del transformador. El voltaje de control genera un campo magnético para disminuir la inductacia efectiva.
laminación del primario y secundario (figura 2.8). El embobinado de control regula la salida del transformador alterando la reluctancia y, por lo tanto, aparentemente también la inductancia del transformador.
Usando la bobina de control, al aplicar un voltaje de CD, se desarrolla un campo magnético que se aplica en el núcleo del transformador, afectando el campo inducido por el primario y por consiguiente el voltaje generado en el secundario. Esto alte- ra el campo, de la misma forma en que sucede al insertar un tornillo de aluminio en una bobina de sintonía (inductor).
Cuando la inductancia (L) es disminuida, la frecuencia de resonancia es incrementada, lo que equivale a que la curva de respuesta se deslice hacia la derecha y se provoque un cambio en la salida de voltaje de los embobinados secundarios (figura 2.9).
El diseñador de la fuente selecciona el punto de operación A o B para determinar si al aplicar CD a la bobina de control, el voltaje de salida se aumenta o disminuye. Si se elige el punto A, al estar corrida la curva hacia la izquierda, la fuente comienza a trabajar con un voltaje muy alto, lo que puede afectar la integri- dad de los circuitos alimentados; para evitarlo, se debe aplicar inmediatamente un voltaje de CD en la bobina de control cuan- do el aparato es energizado. Es por ello que este tipo de fuentes, por lo general, trabajan en la región B de la curva; es decir, co- mienzan a operar con un voltaje de salida bajo y, conforme se va Salida del transformador Frecuencia de entrada Punto de resonancia de un transformador VS (pico máximo de resonancia) A B Punto deoperación Gráfica de variación en la curva de respuesta cuando la inductancia disminuye y la frecuencia de resonancia es incrementada. Figura 2.9
aplicando una corriente de realimentación al embobinado de control, el voltaje de salida va creciendo hasta alcanzar su nivel adecuado (esto ocurre en pocos milisegundos).
Con los puntos tratados hasta aquí, usted podrá tener una idea más clara sobre el funcionamiento de este tipo de fuentes. Sin embargo, queremos reiterar el hecho de que cada modelo específico requiere un análisis particular, ya que los componen- tes y diseños empleados por los fabricantes llegan a variar. Es por esa razón que más adelante se incluye un capítulo especialmente dedicado a la descripción de varios circuitos de alimentación conmutada, correspondientes a marcas de televisores con más penetración en el mercado.
Pero, por el momento, continuemos revisando otros aspectos importantes relacionados con el funcionamiento de las fuentes conmutadas.
Tipos de fuentes conmutadas
En aparatos electrónicos de uso doméstico se llegan a emplear varios tipos de fuentes, siendo las principales las de tipo PAM (Pulse Amplitude Modulation = modulación por amplitud de pul- so) y las PWM (Pulse Wide Modulation = modulación por ancho de pulso). Cada una de ellas posee características que las hacen ideales para ciertas aplicaciones, aunque sin duda alguna las fuen- tes tipo PWM han alcanzando mayor aceptación entre los distin- tos fabricantes.