Fuentes Conmutadas en Televisores Modernos

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(3) Así reparo.... FUENTES DE ALIMENTACION CONMUTADAS EN TELEVISORES MODERNOS Dirección general de proyectos editoriales: Profr. José Luis Orozco Cuautle Administración: Lic. Javier Orozco Cuautle Conceptualización de la obra: Felipe Orozco Cuautle Desarrollo editorial: Juana Vega Parra Autor: Profr. José Luis Orozco Cuautle Colaboradores: Profr. Armando Mata Domínguez Ing. Leopoldo Parra Reynada Profr. Guillermo Palomares Orozco Diseño gráfico: D.C.G. Norma Sandoval Rivero Aplicación de diseño: D. G. Carolina Camacho C. Pre-prensa digital: Gabriel Rivero Montes de Oca D.C. Gabriela Rodríguez Prohibida la reproducción total o parcial de este libro, así como su tratamiento informático y transmisión por cualquier forma o medio, sea electrónico, mecánico o fotocopia, sin el consentimiento previo y por escrito del titular de los derechos. DERECHOS RESERVADOS © 1999, por Centro Japonés de Información Electrónica, S.A. de C.V. Norte 2 No. 4, Col. Hogares Mexicanos, Ecatepec de Morelos, Estado de México, 55040, México. Tels. 787-1779 y 770-4884, fax 770-0214. Correo electrónico: [email protected]. Primera edición, 1999 ISBN 968-5107-01-7 Clave: 138 Sony es una marca registrada de Sony Corp. Todas las demás marcas citadas en este libro son marcas registradas de sus respectivas compañías (RCA General Electric, GoldStar, Panasonic, Philips, Toshiba, Zenith). Nota: Ni el autor ni el editor asumen responsabilidad alguna por daños que se pudieran atribuir al mal uso de información publicada en este libro..

(4) INTRODUCCION .................................................................................................................... 5 CAPITULO 1. FUENTES DE ALIMENTACION REGULADA Consideraciones preliminares .......................................................................................................... 9 Fuentes reguladas en televisores RCA/GE, chasis CTC-175 ......................................................... 9 Diagrama en componentes ............................................................................................... 12 El pulso de Reset ................................................................................................................ 15 La fuente de alimentación de alto voltaje ....................................................................... 17 La fuente de alimentación en televisores Panasonic ..................................................................... 18 Descripción del circuito .................................................................................................... 18 Algunas recomendaciones para el servicio ..................................................................... 21 CAPITULO 2. TEORIA DE OPERACION DE LAS FUENTES DE ALIMENTACION CONMUTADA Principios de operación .................................................................................................................... 25 Diagrama a bloques ........................................................................................................................... 26 Rectificador y filtro ............................................................................................................ 27 Excitador y oscilador ......................................................................................................... 27 Transformador ................................................................................................................... 27 Rectificadores del extremo secundario ........................................................................... 28 Retroalimentación y aislamiento ...................................................................................... 29 Control de nivel ................................................................................................................. 29 Transformadores de las fuentes de alimentación conmutadas .................................................... 30 Control por frecuencia ...................................................................................................... 30 Control por embobinado de control ............................................................................... 32 Tipos de fuentes ................................................................................................................................ 34 Fuentes tipo PAM ............................................................................................................... 34 Fuentes tipo PWM .............................................................................................................. 36 CAPITULO 3. FUENTES CONMUTADAS EN TELEVISORES RCA Y GENERAL ELECTRIC Chasis CTC-1776/177 ....................................................................................................................... 43 Problemas en esta fuente .................................................................................................. 47 Chasis CTC-185 .................................................................................................................................. 50 Diagrama a bloques ........................................................................................................... 50 Proceso de regulación ....................................................................................................... 52 Análisis del circuito ............................................................................................................ 53 Procedimiento de reparación .......................................................................................................... 58 Procedimiento para localización de fallas ....................................................................... 60 Falla en la fuente de alimentación ................................................................................... 61 CAPITULO 4. FUENTES CONMUTADAS EN TELEVISORES Diagrama a bloques ........................................................................................................................... 65 Análisis del circuito ........................................................................................................................... 69 Las bobinas de desmagnetizadoras .................................................................................. 71 Proceso de oscilación ........................................................................................................................ 72 Flujo de corriente por el transistor Q603 ....................................................................... 74 Flujo de corriente por el transistor Q602 ....................................................................... 75 Proceso de regulación ....................................................................................................................... 78 Sistema de regulación ABL .............................................................................................................. 79 Arranque suave .................................................................................................................................. 80 Encendido del aparato ...................................................................................................................... 81 Capítulo 5. FUENTES CONMUTADAS DE TELEVISORES DE OTRAS MARCAS Televisor GoldStar modelo CP-20K50 ............................................................................................. 85 Circuitos de entrada y de rectificación ............................................................................ 85 Circuito de conmutación .................................................................................................. 88 Activación de la función encendido ................................................................................ 89.

(5) Regulación de voltaje ........................................................................................................ 89 Circuitos de protección de sobrevoltaje y sobrecorriente ............................................. 90 Dispositivos complementarios .......................................................................................... 91 Mediciones de referencia o carta de voltajes .................................................................. 92 Televisor Panasonic modelo CT-Z21R3 ........................................................................................... 92 Circuitos de entrada y de rectificación ............................................................................ 92 Circuito de conmutación .................................................................................................. 94 Regulación de voltaje ........................................................................................................ 95 Circuitos de protección ..................................................................................................... 96 Dispositivos complementarios .......................................................................................... 96 Mediciones de referencia o carta de voltajes .................................................................. 98 Televisor Philips modelo 20LW27 .................................................................................................... 98 Circuitos de entrada y rectificación ................................................................................. 98 Circuito de conmutación .................................................................................................. 101 Regulación de voltaje ........................................................................................................ 102 Dispositivos complementarios .......................................................................................... 102 Voltajes de referencia o carta de voltajes ........................................................................ 104 Televisor Toshiba modelo CL-21G30 ............................................................................................... 104 Circuitos de entrada, rectificador y de alimentación permanente .............................. 105 Circuito principal ............................................................................................................... 106 Modo de regulación .......................................................................................................... 108 Circuitos de protección sobrevoltaje ............................................................................... 109 Circuito de protección por sobre corriente .................................................................... 110 Circuito de protección por detección térmica ............................................................... 110 Circuito de voltajes secundarios ....................................................................................... 110 Mediciones de referencia o carta de voltajes .................................................................. 111 Televisor modelo Zenith chasis GX ................................................................................................. 111 Circuitos de entrada y rectificación ................................................................................. 111 Circuito de conmutación .................................................................................................. 111 Regulación de voltaje ........................................................................................................ 114 Función de encendido ...................................................................................................... 114 Circuito demagnetizador de pantalla del cinescopio .................................................... 115 Dispositivos auxiliares ........................................................................................................ 115 Mediciones de referencia o carta de voltajes .................................................................. 116 Capítulo 6. PROCEDIMIENTO GENERAL PARA LA DETECCION DE FALLAS Servicio a fuentes reguladas ............................................................................................................. 119 Precauciones ....................................................................................................................... 119 Detección de fallas ............................................................................................................. 120 Servicio a fuentes conmutadas ......................................................................................................... 121 Precauciones ...................................................................................................................................... 121 Detección de fallas ............................................................................................................. 122 Fallas comunes ................................................................................................................................... 123 La fuente permanente ....................................................................................................... 123 El transformador de bajo voltaje ...................................................................................... 124 El regulador de B+ ............................................................................................................. 125 Los filtros ............................................................................................................................ 125 Filtros en fuentes conmutadas .......................................................................................... 126 El conmutador principal ................................................................................................... 126 APENDICE. DIAGRAMAS DE INSTRUMENTOS PARA EL SERVICIO Reductor de frecuencia ..................................................................................................................... 127 Medidor de potencia ......................................................................................................................... 127 Focómetro .......................................................................................................................................... 128 Transformador de aislamiento ......................................................................................................... 128 Dimmer o variac ................................................................................................................................ 128 Probador de transformadores en fuentes conmutadas ................................................................. 128.

(6) Las fuentes de alimentación conmutadas de los televisores, son circuitos muy susceptibles a fallar. Al estar integradas por una gran variedad de componentes, que reciben el voltaje de corriente alterna de la línea y lo adecuan para alimentar a todas las etapas del televisor, es elevada la posibilidad de un funcionamiento irregular o el daño de alguno de los propios dispositivos, especialmente del transistor encargado de la conmutación. Pero además, si el procedimiento de reparación no se efectúa de manera adecuada (sustituyendo los dispositivos apropiados), la falla en el aparato volverá a presentarse en un lapso muy corto, aún cuando el problema aparentemente haya sido resuelto. Y como consecuencia, se pueden originar daños más serios y costosos, como el deterioro de los transistores de la misma fuente o del transistor de salida horizontal. En consecuencia, la reparación en este tipo de fuentes requiere una serie de técnicas específicas, así como de la correcta lectura de los voltajes, corrientes, potencias de consumo, frecuencias de operación, simetría, temperatura de los transistores y circuitos integrados. Integrado por un libro y un videocasete complementario, la presente unidad didáctica tiene como objetivo brindar al técnico en servicio electrónico, los conocimientos básicos que le garanticen una reparación adecuada de las fuentes de alimentación que se utilizan en los televisores modernos. Específicamente, el libro está concebido en tres divisiones temáticas: Una parte teórica, donde se describe el funcionamiento de las fuentes de alimentación regulada y conmutada (Capítulos 1 y 2). Una parte de análisis de los circuitos de alimentación conmutada, correspondientes a las marcas de televisores con mayor presencia en el mercado (Capítulos 3 a 5): RCA/General Electric, Sony, Philips, Toshiba, Zenith, GoldStart, Panasonic, LG. Y una parte donde se establece una guía para la localización y corrección de fallas, tanto en fuentes conmutadas como en fuentes reguladas. Es importante mencionar que en el desarrollo de esta libro, trabajó conjuntamente con el autor un grupo academico, ya sea con la aportación de algunos materiales de base o con el análisis del funcionamiento de varios circuitos, incluyendo los procesos de señales, oscilogramas y medición de.

(7) voltajes y corrientes, entre las principales tareas. Sin embargo, como sucede de rigor en toda obra, el autor asume plena responsabilidad en cuanto al enfoque, estructura temática, selección de los circuitos de referencia y contenidos finales. Por otra parte, en el videocasete complementario, se aborda directamente el servicio técnico a las fuentes conmutadas, haciendo un breve recuento de la estructura física de estos circuitos y aplicando algunas técnicas innovadoras que se apoyan en cinco pequeños instrumentos auxiliares, desarrollados por el autor y por el Ing. Parra. Y también se incluyen las mediciones que se utilizan para el diagnóstico de fallas, así como los procedimientos de reparación.. (Poner en un pequeño recuadro lo que sigue con letra más pequeña e inclusive con otra fuente). PRECAUCIONES Es importante desatacar que la fuente de alimentación, va conectada directamente al voltaje de corriente alterna de la línea y que, como su principal función es rectificar dicho voltaje entregar una tensión de corriente directa, muchas veces queda una carga almacenada en capacitores electrolíticos, que puede llegar a ser hasta de 300 voltios, o más, dependiendo del tipo de televisor con que se esté trabajando. Por lo tanto, hay que observar una serie de precauciones para evitar una descarga eléctrica que pueda ser dañina para usted o para el equipo: 1. Procure no trabajar sólo; si se presenta un caso de urgencia podrá contar con la ayuda de alguna persona. 2. Para realizar las mediciones utilice una sola mano; de preferencia mantenga su otra mano en el bolsillo o simplemente sin tocar ninguna conexión a tierra. Esto evitará que se cierre el circuito. 3. Utilice zapatos de goma o coloque su banco de trabajo sobre una base de madera 4. Ubique su área de trabajo lejos de conexiones a tierra que accidentalmente pueda usted llegar a tocar (tuberías). 5. Le recomendamos utilizar en todo momento un transformador de aislamiento. 6. SIEMPRE que un fusible se encuentre dañado, reemplácelo SOLO por otro fusible, NUNCA por un puente. 7. Si necesita realizar pruebas o desoldar alguno de los diferentes dispositivos que se encuentran en la fuente de alimentación, es importante que primero realice una descarga de los capacitores. Si requiere descargar capacitores que trabajan con un voltaje superior a los 125 voltios (máximo hasta 150 voltios) puede utilizar un foco de 25 watts..

(8) FUENTES DE ALIMENTACION REGULADA.

(9) FUENTES DE ALIMENTACION CONMUTADAS EN TELEVISORES MODERNOS. 8.

(10) FUENTES DE ALIMENTACION CONMUTADAS EN TELEVISORES MODERNOS. Consideraciones preliminares En cualquier televisor, el bloque de fuente de alimentación es el encargado de tomar la energía que proviene de la línea de CA y transformarla en voltajes y corrientes adecuados para la correcta operación de los circuitos del equipo. Existen dos tipos de fuentes de alimentación: reguladas (simples y lineales) y conmutadas. Las fuentes reguladas se utilizaron durante muchos años, pero con el desarrollo de nuevos dispositivos de conmutación empezaron a caer en desuso. En la actualidad, estas fuentes han sido remplazadas por fuentes conmutadas; mas no obstante que ya no se emplean en la fabricación de nuevos televisores, aún existen muchos aparatos que incluyen circuitos de alimentación regulada, de ahí que el presente capítulo lo hayamos dedicado a la descripción de dos fuentes correspondientes a televisores que, en su momento, tuvieron una gran penetración en el mercado.. Fuentes reguladas en televisores RCA/General Electric, chasis CTC-175 El televisor RCA modelo CTC-175 emplea una fuente de alimentación regulada. En la figura 1.1 se presenta su diagrama a bloques; puede observar que el voltaje de 125 Vca ingresa al circuito. + 125 VCA. 155 VCD. 140+ Regulador. Puente. B+. rectificador. Filtro. -. Transformador. 20 V. +. Regulador. y puente. 12V. 12V. rectificador Filtro. Regulador 5V. Diagrama a bloques de la fuente de alimentación en el televisor RCA/GE CTC-175. + 5V. Figura 1.1. 9.

(11) FUENTES DE ALIMENTACION CONMUTADAS EN TELEVISORES MODERNOS. por la línea doméstica y que el primer bloque por el que pasa es al puente rectificador. El rectificador entrega un voltaje de corriente directa, aproximadamente de 155 voltios, que posteriormente es filtrado por un capacitor electrolítico localizado en la salida; esto es con el fin de eliminar el rizo que presenta la corriente directa y hacerla más uniforme. El voltaje filtrado, a pesar de ser CD, aún no sirve para polarizar los diferentes circuitos del televisor, pues al no estar regulado, si llegara a existir una variación en el consumo de la carga (o cambios en el voltaje de la línea de corriente alterna), de inmediato se reflejaría en esta tensión, que al variar ocasionaría el mal funcionamiento del receptor. La estabilización del voltaje se lleva a cabo en el circuito regulador, donde el voltaje de 155 voltios es bajado hasta un nivel de 140V+. Este voltaje regulado se utiliza para polarizar la sección de salida horizontal, y de ahí producir los voltajes que se requieren en el funcionamiento del televisor, incluido el alto voltaje (figura 1.2).. Fly-back Sintonizador 33V Audio 25V Amp. de color 200V. Circuitos diversos. Fuente de alimentación. B+ 140V 9V, 12V. 5V. 125 VCA. Los voltajes requeridos para el funcionamiento de un televisor. 10. Figura 1.2.

(12) FUENTES DE ALIMENTACION CONMUTADAS EN TELEVISORES MODERNOS. Fuente permanente. Sin embargo, el microcontrolador requiere estar polarizado para que, al momento en que la función de encendido sea activada, pueda enviar la orden respectiva y el aparato comience a funcionar. Es la fuente de alimentación adicional o permanente, la sección que proporciona los 5 voltios necesarios para que el microcontrolador se mantenga alimentado, aunque el receptor esté apagado (figura 1.3).. La fuente de alimentación adicional o permanente, es la responsable de proporcionar la energía al microcontrolador en el momento que la función de encendido es activada.. 5V. Relevador. Fuente B+. B+. Figura 1.3. Por otro lado, retornando a la figura 1.1, observe cómo el voltaje de CA también se dirige hacia un transformador y un puente rectificador que proporcionan un voltaje de 20 voltios. Después de ser filtrados, estos 20 voltios se aplican a un regulador de 12 voltios, obteniendo una tensión que sirve para polarizar parte de las secciones de barrido horizontal y vertical. Paralelamente, los mismos 12 voltios son aplicados a un regulador de 5 voltios que se emplean para alimentar al sistema de control, el cual –como ya está sobreentendido– es el circuito responsable de enviar la orden de encendido a la sección de salida horizontal.. 11.

(13) FUENTES DE ALIMENTACION CONMUTADAS EN TELEVISORES MODERNOS. Diagrama en componentes En la figura 1.4 se observa el diagrama de componentes de esta fuente regulada. En el lado izquierdo, se indica la entrada de un voltaje de 120 Vac, el cual llega al relevador K4201, que normalmente se encuentra abierto. Al momento en que se presiona el interruptor de encendido (ya sea en el panel frontal o por medio del control remoto), el transistor Q3302 –que recibe la información del microprocesador U3101– activa al relevador. Esto sucede porque de la terminal 4 del microprocesador sale un nivel alto y se aplica una polarización en sentido directo del transistor Q3302. La activación del transistor hace que se cierre el relevador, con lo que puede fluir una corriente alterna a través de la bobina L4201, desmagentizando al cinescopio. Conforme la corriente circula, el termistor PTC (termistor de coeficiente positivo) se calienta, aumentando gradualmente su resistencia; como resultado, la corriente eléctrica que viaja a través del propio termistor y de la bobina desmagnetizadora va disminuyendo lentamente; esto ocurre en aproximadamente seis segundos, que es el tiempo en que el televisor tarda en dar imagen. Una vez transcurrido este lapso, la salida 4 del microprocesador recupera su nivel bajo, y con ello deja de operar el transistor (Q3302). De igual forma, el mismo voltaje inicial de CA que ingresa por la línea, se dirige hacia los cuatro diodos rectificadores (CR4001 al CR4004) que tienen como función convertir el voltaje de CA en un voltaje de CD útil para polarizar la sección del horizontal. Esto sucede únicamente después de que el voltaje de CA ha sido previamente filtrado y regulado por el transistor Q4150. El transistor Q4150 –que es del tipo Darlington– mantiene uniforme el voltaje, entregando en su salida 140 voltios. Este dispositivo, realmente recibe en su colector un voltaje de 150 voltios, y por su emisor entrega sólo 140; los 10 voltios restantes los consume él mismo, pues en su estructura interior, entre la conexión colector-emisor, hay una resistencia que provoca la caída de dicho voltaje (figura 1.5).. 12.

(14) AC1. # P101. PRINTED SPARK GAP. PRINTED SPARK GAP. 120VAC 750mA POLARIZED. C3112 .1. 4 5.0V. # P/JDEGAUSS. L4201 DECAUSS. # P/JDEGAUSS. # RT4201 5.5 PTC COLD. PART OF 3K4201 DEGAUSS. NC. R4201 180 2%. 12.0V. POWER. L3101. NC. NC. NC. 6. R3105 10K. ATE-ENABLE 0V 11. IR REMOTO PRE-AMP. 3. Cr4001. NC. NC. 5. 4. 3. 2. 1. 42. C3107 R3130 10K 68pF NPO. C3113 .01. R3139 CR3101 1000. R3120 1000. -1.V. 8. 9. 10. 11. 12. NC. NC. C3122 220pF NPO. R3145 100K. 2 12.1V. R3132 83K. C4160 .001. C4157 001. R4166 10K. R4165 39K. # C4007 680µF 200V. 5 5.0V R3131 470K. 5.4V R3119 330K. Q3101 RESET. R3133 100K. R4162 100. # R4172 150K. R3129 470K. DEL MICRO PWM COMP. C4004 680pF 1KV. #C4003 680pF 200V. # T4102. CR4003. CR002. RESET 5.4V 1 4MHz IN 2.3V. CR4004. C3114 33pF NPO. (100K) Y3101 4MHz. 4MHz OUT 2.3V 41 R3137 1M. # C4010 680pF 1kV. # C4009 680pF 1kV. C3115 33pF NPO. 28 10 9 38 1.3V 1.4V 1.4V 0V DATA OUT CONTROL MICRO. NC. 1. 2. T. # R4001 2.7 15W. # PART OF K4201 DEGAUSS. 12.0V(A). 11. CR4201 C4201 .01 195. DEGAUSS SWITCH. # L4001. 5.0V 2ms. 5. 5.6V 1.7V. 5.0V. C3126 220pF (.22). CR3102. CR4158. 11. R4154 1000. R4153 27K 1W. CR4159 001. C4158 .001. 12.0(A). R4159 6200. CR4159. Q3102 RESET. CR4160. CR4157. .7V. +. R4175 8200 (10K). #F4150 4.7 3W. #C4155 2.2µF 200V. PWM AMP. #F4150 1A. Q4153 .7V. +. Diagrama de componentes del televisor RCA/GE CTC-175. 37 4 1.3V 0V STBY DEGAUSS PART OF SW U3101 VDO VSS 4.9V 20 21. R3314 2200. .C303 .001. 0V. Q3302. R3332 2200. 3 C4006 470 pF 120V. # C4001 .22 125V. # F4001 5A AC2. Figura 1.4. C4154 470µF. .5V. +. Q4151 PWM INV. 132V. OK OK. +. R4174 10. AL MICRO IN PWM. C4150 10µF 200V. 14TV. Q4150 REG. R4152 510K. 150V. # R415 160 15W. R4158. R4157. C4108 1000µF. CR4104 5.6V. 50V 10µS. +. 1. 15.2V. C4114 .01. 2. 12V STBY REG. U4102. L7812CV. CR4103. 3. R4103 .62. 12.1V. 12.0V. 5.6V. Q4103 +5V STBY 2. R4111 180. R4108 1M. C2938 100pF NPO. C4112 470 µF. R4112 1M 5.6V. Q4105 +5V STBY 1. C4133 .068. R4102 200. C4111 .01. C4118 47µF. +. C4102 10µF 63V. C4104 .22 100V. C4153 33µF 200V. +. +. +. +. +. 5. 5.0V SOURCE. 5.0V SOURCE. 7.5V SOURCE. 12.1V SOURCE. C4179 470µF. 4. 3. 2. 140V. 1 SOURCE.

(15) FUENTES DE ALIMENTACION CONMUTADAS EN TELEVISORES MODERNOS. = Figura 1.5. Sin embargo, la resistencia interna del transistor no tiene un valor fijo, sino que se ajusta automáticamente; por lo tanto, cuando el voltaje de salida baja (por ejemplo a 138 voltios), el propio transistor conduce más, provocando que su resistencia interna disminuya su caída (a 8 voltios), manteniéndose así uniforme la salida de voltaje, aunque en la entrada haya variaciones. Un proceso inverso se lleva a cabo cuando el voltaje de salida aumenta. Así, para que el proceso de regulación se cumpla, es necesario que el transistor modifique su conducción mediante los cambios de polarización que se presentan entre su emisor y su base. Está claro, entonces, que los componentes de esta fuente se han diseñado para que a la salida se presente un voltaje estable de 140 voltios. Sin embargo, debido a la variación en los valores óhmicos de las resistencias o en las capacidades de los condensadores, pueden registrarse cambios en el voltaje; justamente, para compensar dichas alteraciones, la fuente requiere un sistema que permita ajustar el voltaje de salida. Al respecto, hay un par de transistores asociados al transistor– regulador: Q4153, conocido como amplificador de PWM, y Q4151, inversor de PWM. El transistor Q4153 recibe y amplifica una información de PWM que proviene de la terminal 4 del microcontrolador, la cual corresponde a un pulso modulado en anchura. Posteriormente, el transistor Q4151 invierte el pulso para que la resistencia 4153 y el capacitor 4155 lo filtren, convirtiéndolo en un voltaje de CD útil para polarizar a la base del transistor–regulador. En la práctica, si el nivel del voltaje de salida (140 voltios) se encuentra alterado, es necesario hacer un reajuste. En este caso, usted tendrá que ingresar al modo de ajuste del televisor y restablecer el nivel adecuado (es decir, el ajuste se hace electrónica-. 14.

(16) FUENTES DE ALIMENTACION CONMUTADAS EN TELEVISORES MODERNOS. mente y no con potenciómetros o dispositivos mecánicos). Para ello, hay un parámetro que, al ser modificado, ajusta la anchura del pulso PWM que ingresa al transistor Q4153; entonces, el voltaje que llega a la base del transistor Q4150 (un voltaje de CD) cambia la conducción de emisor a base y de emisor a colector, modificando así el voltaje de salida. Por otra parte, el voltaje inicial de CA también se aplica al primario del transformador T4102, dirigiéndose de ahí hacia el bloque de diodos que integran al puente rectificador (CR4157 a CR4160). El voltaje rectificado que entonces se genera, es entregado al circuito integrado U4102, el cual es un regulador de 12 voltios. Los transistores Q4103 y Q4105, son reguladores que se localizan en la salida de U4102, de donde reciben 12 voltios, aunque entregan solamente 5 voltios. La conexión marcada como 4 es la que entrega los 5 voltios a la terminal 20 del microprocesador (U3101).. El pulso de Reset El microprocesador entrega por la terminal 1 una señal de Reset, mediante la cual se activan los transistores Q3102 para que, junto con el transistor Q3101, originen el pulso de Reset, necesario para el funcionamiento adecuado del televisor.. El fly-back o fuente de alto voltaje. Figura 1.6. 15.

(17) Figura 1.7. Q4401. 1 140V. 3. 2. 1. PART OF #T4401. .1. .9. .2. .3. .2. Screen. Focus. CR4701. 25.0V C4702 680pF 1KV. CR4113 C4131 120pF 250V. 2%. C4704 680pF. +. C4119 .01. 1KV CR4708. R4107 2700. # R4701 10. # R4113 75.0V 180. (2760) 2W 2W C4130 + CR4108 33V 10µF 160V. R4106 8.2. 8.2V. E9. C4703 47µF 160V. L4103. FB3104. C4117 10µF 63V. R4518 680 1W. C7109 .033. 1W # L5001 2.7. R5021 E5009 1200. + C4125 68µF. L4101. FB4111. # R1908 18. C1908 .1. C5003 + 4.7µF 250v. FB4110. C75074 .22. C4701 + 680µF. +. C4705 + 1000µ. C4116 10µF 63V. +. +. C2724 47µF. +. C4101+ 150µF. C1909 330µF. C4502 1500µF. C4121 .22. C1952 .1. C4120 .001. C4709 47µF. R4708 1000. C4134 .068. # R47 100. C2309 .001. C4708 680. 1KV. L2704. 3W. 7.6V REG. R4517 51. CR4704. CR4101. R4119 33. Q4101. 6. 220V 10µs # R4702 3.3. R4101 820. +. (24) 1W. 7 8. 5. 9. C4706 680pF C4129 10µF (100µF) 63V. 10. 220V 10µs. CRT HV ANODE RANGE 25.5KV TO 27.5KV. La fuente de alto voltaje en el televisor RCA/GE chasis CTC-175. Etapa del horizontal. Transistor de salida horizontal. .1. 30V 10µs. 220V 10µs. 3 7.5V. CR4705. 17. 6. 200V SOURCE. 200V SOURCE. 8. 25.0V SOURCE. 33.0V(B) SOURCE. 8 33.0V(A) SOURCE. 9. 12.0V 10 SOURCE. 18. 12. 11. 7.5V SOURCE. 25.0V SOURCE. 12.0V SOURCE. 12.0V(B) SOURCE. 12.0V(A) 11 SOURCE. 14. -13.5V SOURCE. 7.5V 15 SOURCE. 16.

(18) FUENTES DE ALIMENTACION CONMUTADAS EN TELEVISORES MODERNOS. La fuente de alimentación de alto voltaje Las diversas etapas que integran al televisor, requieren voltajes con valores diferentes; por ejemplo, el sintonizador necesita 33 voltios, la sección de audio 25 voltios, los circuitos amplificadores de color 200 voltios, etc. Pero ¿en dónde se generan estos voltajes si la fuente sólo entrega 140, 12 y 5 voltios? La etapa de donde se obtienen estos voltajes es la fuente de alto voltaje (figura 1.6). En la figura 1.7 se presenta el diagrama del circuito de esta fuente. Observe que el voltaje B+ llega hasta el embobinado primario del transformador de alto voltaje o flyback (T4401) por su terminal 3, marcada como punto 1. En la terminal 2 se localiza un transistor de switcheo de alta potencia, conocido como “transistor de salida horizontal” que es un excitador. Cuando el televisor recibe la orden de encendido, la señal de la etapa de barrido horizontal se aplica en la base del transistor Q4401, y empieza a conducir de manera intermitente, con una frecuencia idéntica a la sincronía horizontal del formato de televisión empleado (15,734 Hz para NTSC). Esta corriente pulsante pasa por el primario del fly-back, que induce un voltaje mayor a 25,000 voltios hacia los embobinados secundarios, el cual es necesario para excitar al cinescopio o pantalla. Este voltaje es generado mediante embobinados de alambre muy delgado y con una gran número de espiras (recuerde el principio de operación de los transformadores: los voltajes de entrada y salida mantienen la misma proporción entre el número de espiras en la entrada y el número de espiras en la salida). El nivel obtenido por cada embobinado –que se encuentran unidos entre sí por diodos rectificadores de alto voltaje– se suma al siguiente, y así sucesivamente hasta conseguir un voltaje superior a los 20,000 volts. Cabe mencionar que, en este tipo de embobinados, no se requiere alambre grueso para la construcción de los secundarios de alto voltaje, porque el tubo de rayos catódicos en realidad consume muy poca corriente por sustentar su funcionamiento en el voltaje. Al mismo tiempo, el fly-back genera los bajos voltajes que se utilizan para alimentar a la mayoría de los circuitos restantes del. 17.

(19) FUENTES DE ALIMENTACION CONMUTADAS EN TELEVISORES MODERNOS. televisor: sintonía, jungla Y/C, separador de sincronía, protecciones, salida vertical, audio, etc. Para este propósito, existen diversos secundarios que al momento de ser inducidos por los campos magnéticos que generan el alto voltaje, también producen voltajes específicos para alimentar a los circuitos mencionados. Los voltajes producidos en las diversas salidas del fly-back, son dirigidos hacia algunos diodos rectificadores para convertir la corriente alterna en corriente directa; en ocasiones se integran circuitos reguladores, tal es el caso del transistor Q4101 y el diodo zener CR4108, colocados en salidas independientes. De este modo se obtiene una fuente de alimentación muy eficiente, que sólo trabaja cuando el usuario proporciona la orden de encendido. Es decir, en estos modelos de televisores la fuente de 140 voltios se mantiene operando siempre, y el televisor se apaga al suspender la señal de salida horizontal que se aplica en la base del transistor horizontal Q4401. Es conveniente indicar que la señal de salida horizontal proviene del circuito T, y que éste recibe la orden de encendido por parte del microcontrolador, el cual está conectado a la memoria EEPROM que se encuentra integrada en el televisor (figura 1.8). Cuando la memoria se daña, el televisor no enciende debido a que el microcontrolador no recibe la información de protocolo, por lo que no se envía la orden de encendido al circuito T.. La fuente de alimentación en televisores Panasonic Los televisores Panasonic chasis CT-Z21S/CT-Z21R/CT-Z21R1B utilizan una fuente de tipo regulada. Este chasis corresponde a modelos de 21 pulgadas, cuyo consumo de potencia es de entre 76 y 80 watts. Su principal característica es que puede operar con un voltaje de ± 10% del valor de voltaje aplicado en su entrada.. Descripción del circuito En la figura 1.9 se muestra el diagrama en componentes de la fuente de alimentación. En el lado izquierdo se puede apreciar la conexión que va a la línea de 125 o 127 Vca. El voltaje de esta fuente se aplica inicialmente en el primario del transformador. 18.

(20) +12V. DETECCION STEREO ESTEREO/MONO. AL CIRCUITO DE AUDIO SILENCIAMIENTO CONMUTADOR TONO. RELOJ. DATOS. +5V. 43.5MHz FI RADIO FM. U3201 EEPROM. L. R. 31. PIP ENABLE D/A INPUT FILTER D/A PRIMARY FILTER D/A SECONDARY FILTER. 12. 36. 35. 34. 30. 32. 23. CLOCK. 15. 29. DATA. AUDIO. FM TUNE. 16. LOGIC A TV/FM SELECT. 33. TUNE OUT. LEFT. SANDCASTLE U1001. V. 25. 24. H. V. 23. 8. 16 14. 8. 3 GND. FPA TECLADO DE 6 BOTONES PREAMP REMOTO. 7. IR TECLADO. 6. 39 VIDEO TUNING. +5 STBY1. 20. 5V STBY. 19. R. 1. 18. OSD G. 17. 22. FB SW. CC VIDEO. 4. 13. 22. STBY B+. 7.6V STDBY. 32. VCC. B. RESET. 12V STBY CIRCUITO RESET A LA SALIDA DE VIDEO U1001. R. 59. Sistema de control U3101. T-CHIP ENABLE. ENCENDIDO CANAL ABC/DESC VOL AUM/DISM MENU. 5. 15. 53. SALIDA AUDIO. L. 60. ENT AUX OPCIONAL. AMP POT. AMP POT. 12V STBY. 52. CLK. R. 54. L. 7. DATA. VCC. 19. TCHIP ENABLE. TV. 5 R. L. 13. 4. 14. 3. 5. CI ESTEREO DEMOD U1701. DERECHO. IZQUIERDO. WBA. H. AL TV ENTRADA DETECCION ESTEREO GANANCIA DE AUDIO SERV. MET/FM. 10. 11. 12. SALIDA AUDIO BANDA ANCHA. AGC DE RF. FILTRO SAW. AMP POT MONO. U3101. AL CONTROL. OPCIONAL. OPTION. 4.1V. RIGHT. DEL CI ESTEREO DE TV. RADIO FM ESTEREO OPCIONAL. +12V VCC. SALIDA HI FI. 33V FUNCIONAMIENTO. BUS DE CONTROL AL SINTONIZADOR. V REF. INTERFAZ DEL SINTONIZADOR U7501. RF PRI. DATOS. RF SEC. SINTONIZADOR. RELOJ. FILTRO DE ENTRADA. CONECTRO -F75 OHMIOS. -12V. +33V REG. Diagrama a bloques del televisor RCA/GE CTC-175, en el cual se muestran las conexiones del microcontrolador y la memoria EEPROM. Figura 1-8. 17. 24. ENT CA. DESIMANTACION. A SVO U1001. +12V FUNCIONAL. VERT RAMP. HOR OUT. (T-CHIP) U1001. 26. XRP. 40. E/W. 19. U4101. 45. RAMPA VERT. 41. OSD GREEN. 63 VID OUT. 42. 51. 39. 30. PWM IN. Y1 IN. 48. JW. 20V STBY. SVO. FB SW. SAL VERT. OSD BLUE. T4101. C2. 46. CON ENT SVHS OPCIONAL. Y2. <CALIENTE>. <FRIO>. OSD RED. FUENTE. 25. FB IN. AUX VID IN. 1. ENT VIDEO AUX OPCIONAL. 28. E/W. YUGO VERT. HORIZ. B+ 140. 31 BL PWM OUT. 38. 37. 36. B OUT. G OUT. R OUT. C1 IN. 49. E/W. +20V. IHTV. T4401. DETECCION HAZ. AZUL. VERDE. ROJO. +7.6V. +200V. SAL VIDEO. SVO. STBY. +26. 5V STBY. 12V STBY. +200. +16. -12. +33V. PULSO FILAMENTO. +12 REG. XRP. 12V FUNC. TUBO IMAGEN. F11. 5V STBY. 12V STBY. PULSO FB. DETECCION HAZ. PANTALLA. FOCO. AT. EXCITADORES TUBO IMAGEN. VIDEO COMP. PIP OPCIONAL.

(21) 125/127 C.A.. M1. M2. C800 0.22 AC250V. F001 XBAIC4DNV100. RB15 B-2M. L.F.. ELFI8D293M. T001 TLP 18297. Q002 JC501PQ. D001 ERA15-01. R005 100. D026 KA40-47M. 165 D026. R004 330. 0046 0.01. C019 0.01. -. +. 2. 1. D002 MA162. C018 6.3V 100. -. + C017 16V 47. D605 TRPF580MO50F. DOUBLE. C803 4700P 500V. C001 4700P 500V. -. +. VOL+. RL001 TBE1064. 5V. DEG. 9V. L001 EXCEL8A24 D006 MA165. D803 EM028M RM118. D801 EM028M RM118. C045 16V 47. C804 4700P 500V. POWER. DB05 TRPV5DOMD50D. D804 EM028M RM118. D802 EM028M RM118. JC301PQ. Q003. POWER SWITCH. VOL-. 5V REGULATOR. R601 0.62. 18. 1. -. + C805 330 200V. POWRE ON. Key IN 1. VDD. 6. -. +. 0. C806 160V 22. R807 47. 0 R005 10K 1/27. R810 27. STYBY B+. Power. R803 680. Microcontrolador. R804 220K. J470. R802 200. 1. 2. 3. 4. 5. R806 23. 130V B+. A salida horizontal. AVR POWER SUPPLY. IC801. 20 TVSSTR30130. Figura 1-9 Fuente de alimentación en televisor Panasonic CT-Z21S. FUENTES DE ALIMENTACION CONMUTADAS EN TELEVISORES MODERNOS.

(22) FUENTES DE ALIMENTACION CONMUTADAS EN TELEVISORES MODERNOS. T001; posteriormente se induce hacia el secundario un voltaje que es rectificado por el diodo D001. Este nuevo voltaje, de tan sólo 9 voltios, sirve para polarizar –a través del puente J470– al circuito integrado de jungla IC101. Ahora bien, el voltaje que sale del secundario del trans-formador también aplica una polarización a un extremo del relevador RL001 y, en dirección contraria, llega hacia el colector del transistor regulador Q002, el cual entrega un voltaje de 5 voltios que se aplica en las terminales 1 y 18 del microcontrolador. Asociados a la terminal 18 se encuentran varios interruptores, de los cuales destaca el interruptor de encendido o POWER. Cuando el usuario presiona la tecla POWER, en la terminal 18 del microcontrolador baja el voltaje ligeramente, y en ese momento, por su terminal 6, sale un nivel alto que se dirige a la base de Q003. Este transistor conduce en los modos emisor–base y emisor–colector, provocando que fluya una corriente a través del embobinado del relevador y, por consiguiente, que el interruptor se cierre. Al cerrarse el interruptor, el voltaje de corriente alterna es aplicado en el puente de diodos rectificadores (D801 a D804), el cual a su vez envía un voltaje de corriente directa hacia la terminal 3 del circuito integrado IC801. Cabe aclarar que en este televisor, el regulador de voltaje se encuentra dentro del circuito integrado. El circuito regulador IC801, entrega un voltaje de 130 voltios a través de la terminal 4 y la envía hacia la salida horizontal. Observe que entre las terminales 3 y 4 se encuentra asociada una resistencia (R802) que se denomina shunt o derivadora. La función de esta resistencia, es desviar parte de la corriente que pasa a través del circuito regulador. Finalmente, el voltaje de corriente alterna también se envía hacia el circuito termistor DB05, y de ahí hacia las bobinas de desmagnetización.. Algunas recomendaciones para el servicio En caso de que un televisor con este chasis no encienda, verifique primero el voltaje que entrega el diodo D001, así como el. 21.

(23) FUENTES DE ALIMENTACION CONMUTADAS EN TELEVISORES MODERNOS. voltaje de 5 voltios en la terminal 1 del microcontrolador. Después compruebe que exista polarización en la terminal 18, y mida el voltaje en la terminal 6 del microcontrolador; presione el botón de encendido: deberá escucharse un “clic” al momento en que se acciona el relevador (naturalmente, en la terminal 6 del microcontrolador deberá registrarse una elevación de voltaje). Si el voltaje en la terminal 6 se presenta pero el relevador no se activa, significa que el transistor Q003 e incluso también el relevador tiene algún problema. Si el relevador está funcionando, le recomendamos que revise el voltaje que debe recibir la terminal 3 de IC802, y compruebe que en la salida entregue también una polarización. Puede presentarse el caso en que haya un corto en el circuito de salida horizontal y que el voltaje en la terminal 4 mantenga un nivel muy bajo. Para asegurarse que no existe ningún problema en la salida, le recomendamos retirar la conexión que va a dar al transistor de salida horizontal y colocar una carga falsa (puede ser un foco de 60 watts). Con ello, la fuente de alimentación debe operar correctamente. También le recomendamos colocar un variac en la entrada de CA y modificar el voltaje en un 10%, con lo que la salida de CD regulada debe mantenerse en su nivel de 130 voltios.. 22.

(24) TEORIA DE OPERACION DE LAS FUENTES DE ALIMENTACION CONMUTADA.


(26) FUENTES DE ALIMENTACION CONMUTADAS EN TELEVISORES MODERNOS. El empleo de las fuentes conmutadas se ha generalizado rápidamente, tanto en equipos de televisión como en videograbadoras, computadoras, etc., gracias a su amplio rango de flexibilidad respecto a las variaciones del voltaje de alimentación que maneja, así como a su elevada eficiencia en la regulación. No obstante su amplio uso, es uno de los temas que en la actualidad suscitan mayor problema entre el personal dedicado al servicio. En el presente capítulo se analizará el principio de operación de este tipo de fuentes para que, a partir de la comprensión de su funcionamiento, su labor al momento de brindar el servicio sea más sencilla.. Principios de operación Las fuentes conmutadas son circuitos cuyo objetivo final es, al igual que las fuentes reguladas, proporcionar a los diversos bloques de un aparato los voltajes y corrientes necesarios para su conveniente operación. Sin embargo, la principal diferencia ente ambos circuitos estriba en que las fuentes reguladas se basan en un proceso de conversión y regulación de voltaje más limitado, lo que genera importantes pérdidas de potencia en forma de calor y, además, su funcionamiento se ve afectado por variaciones en el voltaje de línea.. Figura 2.1 Diferencias entre una fuente de alimentación regulada y una conmutada. FUENTE REGULADA • Su proceso de conversión y regulación de voltaje es poco eficiente. FUENTE CONMUTADA • Producen voltajes perfectamente regulados • Minimiza la pérdida de potencia por calor. • Genera importantes pérdidas de potencia en forma de calor • Generalmente son más pesadas • Su funcionamiento se ve afectado por variaciones en el voltaje de línea CA (opera dentro de un rango pequeño) • Cuenta con un transformador muy grande, conectado direrectamente a la línea • Utilizan un regulador de voltaje. • Son más resistentes a las variaciones de voltaje de línea • Su construcción es más compleja y, en consecuencia, su costo es más elevado • Cuenta con un transformador de alta frecuencia • Son más ligeras • Puede operar con voltaje de entrada muy amplio (85Vca a 240 Vca). 25.

(27) FUENTES DE ALIMENTACION CONMUTADAS EN TELEVISORES MODERNOS. Al contrario, las fuentes conmutadas producen múltiples voltajes perfectamente regulados, minimizando cualquier pérdida de potencia por calor; además de ser más resistentes a las variaciones en la línea de CA, manteniendo un funcionamiento óptimo incluso cuando se presenten variaciones de más de 40 voltios (una fuente conmutada típica tolera variaciones de entre 90 y 135 Vca sin ningún problema, aunque hay fuentes que operan entre un voltaje de 85 a 240 voltios). Sin embargo, su principal desventaja es que, debido a su construcción más compleja, su reparación puede resultar de igual manera más difícil y costosa, aunque por experiencia le podemos comentar que si usted comprende el funcionamiento de las fuentes conmutadas, su trabajo de servicio podrá realizarlo de una forma más sencilla (figura 2.1).. Diagrama a bloques La estructura general de una fuente conmutada está integrada por un oscilador, un pequeño transformador, rectificadores secundarios y filtros pasa-bajos utilizados para filtrar el voltaje de salida; y para su funcionamiento intervienen básicamente seis bloques (figura 2.2).. Diagrama a bloques de una fuente de alimentación conmutada y su estructura física Fusible AC. D2. Rectificador y filtro. 170V. Diodos rectificadores de salida RU4M. Retroalimentación del oscilador. DC. Excitador y oscilador Señal del oscilador Control de nivel Primario. Transformador (acoplamiento/ retroalimentación). B+ Carga. Aislamiento optoacoplador Ajuste de voltaje Secundario. 26. Carga. Figura 2.2.

(28) FUENTES DE ALIMENTACION CONMUTADAS EN TELEVISORES MODERNOS. Rectificador y filtro Este bloque recibe los 120 Vca de la línea y entrega aproximadamente 170 Vcd en su salida. Hay que recordar que el puente rectificador convierte la corriente alterna en corriente directa y que el filtro elimina el ruido o ripple. El fusible que se encuentra en la entrada de la línea para protección del circuito; se abre sólo cuando hay un corto circuito en la sección osciladora y no cuando hay una carga excesiva.. Excitador y oscilador Este bloque generalmente se compone de un transistor discreto (recientemente se ha incrementado el uso de este bloque en forma de circuito integrado); el propósito de este conjunto es tomar el voltaje de 170 Vcd y “pasarlo” a través del primario del transformador, pero en forma de una señal pulsante (recuerde que un transformador es inútil ante señales de CD del tipo continuo). Uno de los embobinados del transformador retroalimenta un voltaje fuera de fase para que el excitador inicie la oscilación (figura 2.3).. Bloque del excitador-oscilador en la fuente conmutada de un televisor Toshiba. Bloque de conmutacion. Figura 2.3. Transformador El transformador cuenta con un embobinado primario, uno o más secundarios y un embobinado de retroalimentación; las funciones de este último son:. 27.

(29) FUENTES DE ALIMENTACION CONMUTADAS EN TELEVISORES MODERNOS. • Retroalimentación: entrega una señal de retroalimentación al transistor excitador/oscilador con el objeto de apagarlo y generar una situación inestable que provoque la oscilación, lo que significa que el conmutador se enciende y apaga a muy alta velocidad. Como esta situación se repite en un ciclo de trabajo muy pesado, debe emplearse un transistor con características apropiadas que le permitan manejar la potencia adecuada. • Acoplamiento: el circuito de acoplamiento (cuando existe) sirve para proporcionar al extremo primario una referencia del comportamiento de los voltajes en el secundario, con el objeto de que las tensiones de salida de la fuente estén siempre dentro de sus especificaciones correctas. También provee un aislamiento eléctrico entre el circuito del primario y el circuito del secundario; esto es para que el usuario nunca entre en contacto con la línea de CA cuando toque la unidad. Este transformador puede ser pequeño en comparación con un transformador tradicional, debido a que trabaja con una frecuencia alta para lograr que la transferencia de energía entre primario y secundario sea mejor, comparada con la transferencia que realiza un transformador normal a 60 Hz (figura 2.4).. Rectificadores del extremo secundario Los diodos rectificadores son de bajo voltaje pero de alta velocidad, ya que el secundario del transformador entrega corriente. Transformador utilizado en un televisor Toshiba. Figura 2.4. 28.

(30) FUENTES DE ALIMENTACION CONMUTADAS EN TELEVISORES MODERNOS. alterna con una elevada frecuencia; a causa de esto, los diodos rectificadores de baja frecuencia resultarían inútiles (figura 2.5). Este es uno de los principales problemas con los que el técnico electrónico se enfrenta cuando va a reparar fuentes conmutadas; y es que si desconoce la situación seguramente sustituirá los diodos originales con cualquier otro tipo de diodos, lo cual no garantiza un buen funcionamiento, ya que en poco tiempo volverán a fallar e incluso pueden llegar a perjudicar otras secciones dentro de la misma fuente. El tipo de diodos que se recomienda utilizar es el RU4M, que soporta 400 voltios 2 amperes, y es de rápida recuperación.. Vista de los diodos rectificadores empleados en la fuente de alimentación de un televisor Toshiba. Figura 2.5. Retroalimentación y aislamiento En algunas fuentes, el voltaje del secundario más importante (la línea de B+) es tomado y enviado en retroalimentación al circuito primario. Este voltaje, se emplea para controlar la salida que va hacia el transformador por el excitador de retroalimentación. Dicha muestra de voltaje es enviada de regreso al primario del circuito, a pesar de que no existe una conexión directa entre primario y secundario; por razones de seguridad, se envía a través de un optoacoplador.. Control de nivel Con la reducción del bias (polarización) de la base del transistor excitador/oscilador, se reduce también la amplitud de la señal. 29.

(31) FUENTES DE ALIMENTACION CONMUTADAS EN TELEVISORES MODERNOS. entregada en su colector. Y dado que este efecto se presenta en todos los voltajes secundarios, puede decirse que la polarización del oscilador se reduce para mantener en estado de regulación a la fuente conmutada.. Transformadores de las fuentes de alimentación conmutada En las fuentes de alimentación conmutada, existen dos formas para controlar la salida de voltaje en los secundarios del transformador, que son por medio del control de la frecuencia y por el llamado embobinado de control.. Control por frecuencia Es un cambio de frecuencia en el oscilador con respecto al punto de resonancia del transformador. La operación de estos transformadores depende de la frecuencia, ya que el embobinado primario funciona como un oscilador natural. Recordemos que siempre que colocamos en paralelo una bobina y un capacitor, el conjunto posee una “frecuencia de resonancia” natural, misma que depende estrechamente de los valores de L y C (figura 2.6). Por lo tanto, podemos decir que un transformador en cuyo primario se coloque un condensador en. Principio de operación en el que se basa el control de frecuencia A. B. Vcc. Oscilador LC típico. La frecuencia de oscilación del conjunto depende de los valores de L y C C. L 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.. Figura 2.6. 30.

(32) FUENTES DE ALIMENTACION CONMUTADAS EN TELEVISORES MODERNOS. 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, existe una capacitancia inherente causada por la proximidad de las espiras del mismo. Este circuito resonante L-C es producido exclusivamente con el embobinado del transformador. El voltaje de salida de los secundarios aumenta cuando la frecuencia de trabajo se aproxima a la frecuencia natural de resonancia del transformador. Por lo tanto, si se modifica cuidadosamente 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 muestra en la figura 2.7; ahí vemos que el pico máximo es Vs, mismo que se alcanza exactamente cuando la frecuencia de entrada coincide 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.. Salida del transformador. Punto de resonancia de un transformador VS (pico máximo de resonancia). Gráfica del comportamiento de un transformador A. B. Punto de operación. Frecuencia de entrada. Figura 2.7. 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. 31.

(33) FUENTES DE ALIMENTACION CONMUTADAS EN TELEVISORES MODERNOS. máximo (Vs). Por lo tanto, el método puede utilizarse para controlar de forma muy precisa los voltajes a la salida de los secundarios. Algunas fuentes en televisores operan en el punto B de la curva, por lo que en ellos las variaciones de frecuencia tienen un efecto inverso: en la porción descendente de la curva un aumento 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 transformador en su interior, que hace que disminuya la inductancia dentro del dispositivo. La mayoría de los televisores, utilizan un transformador especialmente construido con un embobinado de control, colocado en una laminación acoplada de manera perpendicular a la. Cambio de frecuencia del transformador. El voltaje de control genera un campo magnético para disminuir la inductacia efectiva.. Primario. Secundario. Voltaje de control de CD. Bobina de control. 32. Figura 2.8.

(34) FUENTES DE ALIMENTACION CONMUTADAS EN TELEVISORES MODERNOS. 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 altera 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).. Punto de resonancia de un transformador VS (pico máximo de resonancia) Salida del transformador. A. Frecuencia de entrada. B. Punto de operación. Gráfica de variación en la curva de respuesta cuando la inductancia disminuye y la frecuencia de resonancia es incrementada.. 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 integridad de los circuitos alimentados; para evitarlo, se debe aplicar inmediatamente un voltaje de CD en la bobina de control cuando 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, comienzan a operar con un voltaje de salida bajo y, conforme se va. 33.

(35) FUENTES DE ALIMENTACION CONMUTADAS EN TELEVISORES MODERNOS. 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 componentes 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 pulso) 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 fuentes tipo PWM han alcanzando mayor aceptación entre los distintos fabricantes.. Fuentes tipo PAM Las fuentes conmutadas tipo PAM se basan en el control de la amplitud de los pulsos a su salida; esta función la realizan mediante un conjunto de circuitos y dispositivos especiales que les permite variar la salida de voltaje de un transformador con una configuración muy particular de embobinados (figura 2.10). En este transformador existe un embobinado especial denominado "de control", en cuyas espiras circula una corriente que es proporcional al voltaje de alguno de los secundarios del transformador principal. Si observa con atención, notará que dicho. 34.

(36) FUENTES DE ALIMENTACION CONMUTADAS EN TELEVISORES MODERNOS. Estructura esquemática de una fuente conmutada tipo PAM Transformador principal B+. Conmutador. 12V. Oscilador ON/Off 5V Oscilador de frecuencia fija. Embobinado de control. Figura 2.10. embobinado está en contrasentido con respecto al embobinado del primario. A través del embobinado de control circula tal cantidad de corriente que, al restar la inducción magnética de éste con la del primario principal, la magnitud de campo magnético que llega a los secundarios del transformador es suficiente para generar los voltajes adecuados en su salida, lo cual se traduce en un estado de operación estable. Por el contrario, si el voltaje de los secundarios comienza a disminuir, la corriente que circula por el embobinado de control también disminuye, provocando una menor resistencia para que la inducción magnética del primario llegue a los secundarios y se mantenga así un voltaje adecuado en su salida. Por otra parte, cuando los voltajes a la salida del transformador comienzan a crecer por encima de las especificaciones, a través del embobinado de control circula más corriente, lo que provoca mayor oposición a la inducción del primario y, por consiguiente, una reducción en las tensiones de los secundarios.. 35.

(37) FUENTES DE ALIMENTACION CONMUTADAS EN TELEVISORES MODERNOS. Es fácil apreciar cómo gracias a tan ingenioso método, este tipo de fuente es autoregulable, en la medida que modifica sus condiciones de operación para garantizar que sus voltajes de salida se mantengan ideales para la operación del televisor. Una vez obtenido, el voltaje del transformador es rectificado, filtrado y enviado al circuito de switcheo, de donde sale una señal pulsante; la altura de sus pulsos queda determinada por la amplitud del voltaje del transformador. Y como la duración de los pulsos siempre es constante, controlando el nivel de voltaje que se obtiene del transformador es posible generar casi cualquier voltaje a la salida del circuito conmutador; y no sólo eso, debido a la característica de realimentación con que cuenta, el circuito es capaz de detectar y corregir los desniveles que pudieran presentarse en el voltaje de alimentación de corriente alterna.. Fuentes tipo PWM Las fuentes conmutadas del tipo PWM son las que mayor aplicación han alcanzado en muy diversos campos de la electrónica (desde equipo industrial hasta computadoras y aparatos electrodomésticos). Las fuentes PWM son más flexibles, sobre todo por su mayor capacidad de absorción a variaciones bruscas del voltaje de entrada. También su construcción es más sencilla y su principio de operación es más fácil de entender; además, por lo general no necesitan elementos especiales (como varistores o embobinados en contrasentido) para realizar su función reguladora. Básicamente, lo único que se necesita para obtener voltajes regulados de una fuente de este tipo, es un circuito que detecte constantemente el nivel de alguna de las salidas, para que al momento que se registre alguna variación se expidan las órdenes adecuadas al conmutador, volviendo el nivel a la normalidad. Recordemos que en las fuentes conmutadas aún se requiere un bloque rectificador que convierta la señal de CA en voltaje de CD y, por supuesto, también debe incluirse un filtro para obtener un voltaje de CD lo más uniforme posible; es decir, sin las ondulaciones resultantes del rectificado (figura 2.11).. 36.

(38) FUENTES DE ALIMENTACION CONMUTADAS EN TELEVISORES MODERNOS. Estructura esquemática de una fuente conmutada tipo PWM. Transformador principal B+. 12V AC. 9-12V. Control PWM 5V. Figura 2.11. Este voltaje se dirige al primario de un transformador de alta frecuencia (cuyo núcleo es de ferrita), que por lo general tiene varios secundarios encargados de brindar los diferentes voltajes que precisa el aparato. Enseguida aparece un dispositivo de conmutación, capaz de conectar el voltaje de CD resultante hacia el nivel de referencia GND del primario. El dispositivo que se encarga de controlar la anchura de los pulsos de encendido al conmutador, y por consiguiente los niveles de voltaje en los secundarios del transformador, es un controlador PWM, el cual recibe la referencia de alguno de los embobinados secundarios y de esa forma determina el ancho de pulso correcto. Actualmente, en los circuitos de control PWM se ha incorporado la tecnología digital, transformándolos en sistemas cada vez más económicos y precisos. En la salida del conmutador se deben colocar algunas etapas de filtrado (en la figura 2.11 se representa simplemente un diodo y un condensador, aunque la mayoría de los circuitos también emplean bobinas para minimizar el rizo a la salida); en esta etapa ,se convierte la señal pulsante obtenida del switcheo en un voltaje de CD perfecto.. 37.

(39) FUENTES DE ALIMENTACION CONMUTADAS EN TELEVISORES MODERNOS. Aquí es conveniente hacer algunas observaciones relevantes sobre la operación de este conjunto: • Como se puede apreciar en los diagramas presentados, encontramos un puente de diodos conectado directamente a la línea de CA, sin transformador intermedio. Esta configuración requiere que los diodos empleados sean de un voltaje más alto que los normales; por lo general arriba de 500 voltios. Además, el voltaje de operación del filtro a la salida del rectificador debe ser de 350 voltios, mínimamente, para que pueda soportar sin problemas la carga cuando el aparato se conecta en una línea de 240 Vca. • El dispositivo conmutador debe ser capaz de manejar voltajes y corrientes elevados (podemos decir que una fuente conmutada funciona de manera muy similar a un fly-back, y que el conmutador hace las veces del transistor de salida horizontal). En la actualidad es posible encontrar muy diversos dispositivos haciendo el papel de conmutadores (transistores bipolares, Darlington, MOSFET e incluso circuitos integrados). Una característica que permite identificar de inmediato al dispositivo conmutador, es que siempre está unido a un disipador de calor. Disipador de calor de la fuente de alimentación de un televisor Toshiba. Placa disipadora de calor. Figura 2.12. 38.

(40) FUENTES DE ALIMENTACION CONMUTADAS EN TELEVISORES MODERNOS. que le permite manejar de forma segura la potencia desperdiciada durante su labor de switcheo (figura 2.12). • El bloque controlador consiste, por lo general, en un circuito integrado que incluye casi todas las partes necesarias para el control del conmutador. En la mayoría de casos, lo único que se añade es la referencia de voltaje y el reloj oscilador. La función de este bloque consiste en detectar que el voltaje en la salida de la fuente cumpla con las especificaciones requeridas; por lo tanto, precisa de una línea para alimentar una muestra de dicho voltaje y compararlo con su referencia para determinar qué variación se debe hacer en el ancho del pulso de control. Esta línea en la actualidad se envía, casi siempre, por medio de un dispositivo que garantiza el aislamiento que existe entre el lado "primario" de la fuente y el extremo "secundario". El aislamiento, a su vez, es recomendable para evitar que cualquier ruido en la línea de CA pueda perjudicar a los circuitos del equipo, y también para impedir que el ruido electromagnético producido por sus circuitos salga hacia la línea de CA e interfiera con otros aparatos. • La etapa de filtrado es la encargada de obtener el valor promedio de voltaje de los pulsos a la salida del transformador. Por lo general, tan sólo se trata de un arreglo de diodos y capacitores conectados en configuración rectificador–filtro para obtener el voltaje de CD requerido, aunque en ocasiones se incluyen bobinas en serie con los diodos para reducir aún más el rizo en la salida.. 39.


(42) FUENTES CONMUTADAS EN TELEVISORES RCA Y GENERAL ELECTRIC.


(44) FUENTES DE ALIMENTACION CONMUTADAS EN TELEVISORES MODERNOS. En el Capítulo 2 expusimos los principios de operación de las fuentes de alimentación conmutada; podemos dar inicio, entonces, al análisis de circuitos específicos, con la intención de brindar al lector mayores elementos de juicio para el servicio, a la par de facilitarle la asimilación de los temas teóricos. Al respecto, describiremos en éste y en los dos siguientes capítulos, los circuitos de alimentación de modelos representativos de las siguientes marcas: RCA/General Electric, Sony, Zenith, GoldStar, Panasonic, Toshiba y Philips. Y para apoyar nuestras explicaciones, ilustraremos el tema con diagramas en componentes, oscilogramas, etc. Esperamos de esta manera solucionar muchas de las dudas que probablemente usted tiene sobre el funcionamiento de las fuentes conmutadas y circuitos específicos. Por lo que se refieren a los circuitos de alimentación de televisores RCA y General Electric (que comparten el mismo chasis), nos referiremos a los chasises CTC-176/177 y CTC-185, que son idénticos en ambas marcas.. Chasis CTC-1776/177 Las marcas de televisores RCA/GE emplean en algunos de sus modelos el chasis CTC-176/177 (figura 3.1), el cual utilizan una fuente de alimentación de tipo conmutado, que incluye un circuito integrado (U4101) y un transistor FET (figura 3.2). Este. Figura 3.1. 43.

(45) FUENTES DE ALIMENTACION CONMUTADAS EN TELEVISORES MODERNOS. Fuente de alimentación. Fly-back. Memoria EEPROM. Sintonizador de canales. Audio Sistema de control y filtro del sintonizador. Circuito T. Figura 3.2. transistor actúa como un interruptor y, conjuntamente con el transformador, forma un circuito oscilador (figura 3.3). Para la descripción del funcionamiento de esta fuente, nos basaremos en el diagrama de la figura 3.4.. Transformador. Circuito integrado que desarrolla la función de interruptor. Figura 3.3. 44.

(46) 1. 1. 9G-4001. AC1. AC2. 2. 6. 5A. R4002 2.7Meg 1/2W. C4001 .22 125V. F4001 8A. DEGAUSS. J5. 2. /C3303 1000. 6. 6. 4. 1. L4001. RT4201. Q33022 DEGAUSS R3332 SWITCH 2200. DEGAUSS. C4006 470 120V. DEGAUSS COIL. DEGAUSS FROM SIGNAL SCHEMATIC (29-IC). (R3314) 2200. 3. 3. 2. 1. 2. X C4010 680 1kV. C4009 680 1KV. R4001 2.7 18W. 4 RELAY. K4201 DEGAUSS. CR4201. R4201 C4201 160 .01. CR4004. CR4001. +120 RUN C (55-F). CR4003. CR4002. C4004 680 1KV. C4003 680 1KV. 41. + C4007 680µF 200V X. X. 1.32V 5. R4104 1.5Meg. (R4129) 100K. TP4007. PIN 4. R4126 110 1/2W. -40.1V 1 (-27.8V) 2. ERROR AMP. R4105 47K. -33.3V (-227V) 3. C4103 3300. X. 6. AMP. REGULATOR. U4101. C4123 .033(.012) 100v. DRIVER. 4 (2.01V). -1.54V. Diagrama de la fuente de alimentación televisor RCA/GE CTC-176/177. Figura 3.4. 8. CR4102. 1.45V (1.31V). R4126 100 1/2V. OFF 11 y 12. R4124 .22 63V. 9. X. 0.12V (0V). OCP CIRCUIT. 10 NC. .047 63V. C4126 1000 1hV 7 -0.43V C4124 (0V). 12. 156.5V (69.2V) 11. X. R4122 1300. FB4102. C4127 10µf 63V. CR4104 7.5V. CR4112 FB4112. FB4113. R4126 30K 2W. X. CR4111. C4136 330 500V. C4128 470 500V. C4122 .033 400V. ON 11 y 12. X. 2. 7. 6. 5. 3. NC. X “CALIENTE“. 44. R4136 27 1/2V. 43. 42. C4136 470 500V. T4101 C4008 5000 120V. 1. NC. 6. 46. "FRIO". 12. C4109 680 500V. FB4107. R4110 33K 1W. A. FB 4109. FB4106. 14 NC 13. 10. 11. 9. 8. CR4106. L4102 22uH. TP 4101 +140.5V REG. 45. C4110. CR4107. C4137 680 500V. A. +140V. C4108 100uH. FB 4108. C4107 100µf 180V. + 19.5V. E01 TO E5080 KINE SOCKET (36-F).