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(2) INDICE Capítulo 1. Principios de operación de las fuentes de alimentación reguladas Introducción..................................................... 3 La fuente de alimentación regulada simple.......4 La fuente permanente....................................... 5 La fuente de alto voltaje o fly-back................... 7 Análisis de un circuito representativo............... 9 La diferencia entre NTSC y PAL........................ 11. Capítulo 2. Localización de fallas en fuentes de alimentación reguladas Cómo es el servicio en fuentes convencionales.................................................13 Precauciones que deben tomarse......................14 Instrumentos necesarios para el servicio........... 15 Acerca de los tipos de fallas..............................16. Capítulo 3. Principios de operación de las fuentes de alimentación reguladas Introducción..................................................... 17 Tipos de fuentes conmutadas............................ 17 El principio del voltaje promedio...................... 18 Fuentes tipo PAM.............................................. 20 Fuentes tipo PWM.............................................21 Ejemplos numéricos.......................................... 24. Capítulo 4. Servicio a fuentes conmutadas en TV color Introducción..................................................... 27 Procedimientos de localización de fallas.......... 28 Instrumentos necesarios.................................... 30 Recomendaciones.............................................31. Apéndice. Circuitos de fuentes conmutadas en televisores Sony I) Introducción............................................... 33 II) Generalidades............................................. 33 III) Fuente permanente...................................... 34 Concepto..................................................... 36 Operación................................................... 36 Detección de fallas...................................... 37 IV) Encendido....................................................38 Secuencia de operación.............................. 39 Secuencia desmagnetizadora...................... 41 Localización de fallas.................................. 41 V) Regulación de voltaje................................... 41 B+................................................................43 Regulación y protección.............................. 43 Detección de fallas...................................... 44 Voltajes B+ bajos......................................... 44 Apagado de protección................................45 Formas de onda........................................... 45 VI) Regulador de corriente................................ 46 Operación .................................................. 46. TEORIA Y SERVICIO ELECTRONICO. INTRODUCCION. E. ste volumen de Teoría y Servicio Electrónico, se dedica al funcionamiento y localización de fallas en las fuentes de alimentación utilizadas en los modernos receptores de TV color. La experiencia indica que un buen porcentaje de las fallas que comúnmente se presentan en TV, tienen que ver con la fuente de poder, ya sea en la generación de los voltajes B+ y asociados, en la fuente permanente o en los voltajes derivados del fly-back, así como en las protecciones asociadas a estos circuitos. Por lo tanto, el adecuado conocimiento de su operación, al igual que una correcta identificación de sus componentes y la función que desempeñan en el conjunto, es básico para la detección de averías. En los dos primeros capítulos se discute la teoría y servicio de las fuentes reguladas, circuitos de aplicación universal hasta hace algunos años, y cuyo principio de operación es muy sencillo, resultando por consecuencia de fácil reparación. En los capítulos 3 y 4 se describe el funcionamiento y las técnicas de localización de fallas de las modernas fuentes conmutadas, circuitos que están desplazando a las fuentes convencionales por las ventajas que ofrecen, y cuyos principios de operación son más complicados. Por último, en el apéndice se describe detalladamente la operación de la fuente conmutada que se utiliza en el televisor Sony KV-27XBR35 (Chasis FN), señalando los puntos finos, presentando despliegues en osciloscopio de señales típicas, marcando cuidadosamente la función de cada uno de los componentes, etc.. 2.

(3) Principio de operación de las fuentes de alimentación reguladas. Capítulo 1 PRINCIPIOS DE OPERACION DE LAS FUENTES DE ALIMENTACION REGULADAS Introducción. A. l igual que en videograbadoras, la fuente de alimentación de un televisor moderno puede ser de dos tipos: regulada simple o conmutada. La fuente regulada simple es una etapa que, a diferencia de otros circuitos del televisor, no ha mostrado cambios significativos en los últimos años, excepto por la adición de un bloque de alimentación permanente para los circuitos de control, los cuales deben estar energizados desde que el aparato es conectado a la línea.. Centro Japonés de Información Electrónica. En tanto, la fuente conmutada es un diseño que se ha utilizado desde varias décadas en equipos de tipo industrial, pero que recientemente se está aplicando en aparatos de consumo por las múltiples ventajas que ofrecen, como son: un rango de voltajes de operación muy amplio, una mayor eficiencia, más flexibilidad, etc. Y esto ha sido posible gracias al desarrollo de los dispositivos electrónicos de conmutación, capaces de manejar potencias elevadas. En éste y en el siguiente capítulo vamos a ocuparnos exclusivamente de las fuentes reguladas simples. En los capítulos 3 y 4 analizaremos las fuentes conmu3.

(4) Principio de operación de las fuentes de alimentación reguladas. tadas en TV, dedicando también un apéndice para el análisis de un circuito real.. La fuente de alimentación regulada simple Los voltajes requeridos para la operación de un televisor son los siguientes (figura 1.1): • Un voltaje de 5V permanentes para alimentar a los circuitos de control. • Un voltaje de alimentación para las bobinas de deflexión y el transformador de alto voltaje (voltaje B+). • Voltajes de 9 y 12V para alimentar a circuitos diversos (FI, jungla Y/C, separador de sincronía, etc.) • Un voltaje de aproximadamente 30V para la operación del sintonizador. • Un voltaje de alrededor de 60-70V para la salida de audio. En la figura 1.2 se muestra la estructura básica de una fuente convencional de TV color. Como puede observar, se ha omitido el transformador de entrada, quedando la línea de alimentación conectada directamente a una configuración de puente de diodos, con lo que a su salida. TEORIA Y SERVICIO ELECTRONICO. se tiene un voltaje relativamente alto; en los países cuyo voltaje de línea es de alrededor de 115 Vac, se tiene una salida de 170V. A continuación de este puente de diodos encontramos la etapa de filtraje, formada por uno o varios condensadores electrolíticos de alta capacidad y alto voltaje (estos parámetros, por lo general, suelen estar en relación inversa, ya que resulta muy complicado fabricar condensadores con altas capacidades y voltaje de operación elevado; por ello, en la terminología de TV un condensador de 1000 µF ya se considera de una capacitancia muy elevada). La función de esta etapa consiste en eliminar, en la medida de lo posible, el rizo presente después del puente de diodos, almacenando energía. 4.

(5) Principio de operación de las fuentes de alimentación reguladas. para los "tiempos muertos" que presente el voltaje a la salida. A fin de evitar el uso de condensadores prohibitivamente grandes, los fabricantes consideran en la práctica como estándar internacional un voltaje de alrededor de 130V (también llamado B+), para alimentar a las secciones de voltaje medio que requiere el televisor, por la que es necesario disminuir el valor obtenido de alrededor de 170V hasta el nivel de B+. De esta manera, a fin de obtener el voltaje lo más limpio posible, se coloca una etapa de regulación, cuya entrada se alimenta con el voltaje del filtro y en cuya salida presenta el voltaje B+ sin variaciones que pudieran afectar a la imagen obtenida. Por supuesto que este regulador es de una elevada potencia, capaz de absorber en su interior la caída de alrededor de 4050V y de manejar corrientes de 2 ó más amperios (de ahí la necesidad de contar con disipadores de calor eficientes, puesto que la energía liberada por los dispositivos podría fundirlo completamente). Una vez obtenido, el voltaje de 130V se envía a cuatro puntos principales (figura 1.3): 1) A la sección de audio, donde se requiere para el manejo de la etapa amplificadora de potencia. 2) A la bobina de deflexión vertical, encargada de desplazar verticalmente el haz por la pantalla.. Centro Japonés de Información Electrónica. 3) A la bobina de deflexión horizontal, encargada del rastreo horizontal de la pantalla. 4) Al transformador de alto voltaje o flyback, con el que se producen los altos voltajes indispensables para el funcionamiento del cinescopio o pantalla. No entraremos a analizar cada una de estas etapas, con excepción del fly-back, ya que es considerado como parte de la fuente de poder de un televisor. Pero antes de entrar al tema veamos cómo trabaja la fuente permanente encargada de alimentar al sistema de control, desde el. momento en que el aparato es conectado a la línea.. La fuente permanente Para que un televisor incorpore funciones como encendido al tacto o por control remoto, debe existir un circuito que esté 5.

(6) Principio de operación de las fuentes de alimentación reguladas. "pendiente" de las órdenes impartidas por el usuario, ya sea desde el teclado frontal o de la unidad remota vía rayos infrarrojos. A su vez, para que este circuito trabaje, es necesario mantenerlo alimentado permanentemente, por lo cual se requiere una pequeña fuente adicional, encargada de proporcionar energía a los circuitos de control y a los dispositivos receptores. En la figura 1.4 se muestra el diagrama a bloques de la fuente permanente de un televisor. Observe que en realidad no es más que una fuente regulada simple, que cuenta con los siguientes elementos: un transformador para "bajar" el voltaje de línea (su salida normal es de entre 7 y 10 Vac), un puente rectificador, un filtro y un regulador de voltaje, el cual generalmente produce a su salida un nivel de 5V, necesario para alimentar a los circuitos lógicos del sistema de control. En la figura 1.5 se presenta un diagrama muy esquematizado de la conexión entre la fuente de poder y el sistema de control; también se aprecia el teclado del televisor y la unidad receptora de pulsos del control remoto. Al conectar el aparato a la línea de alimentación, la fuente permanente queda acoplada de manera. TEORIA Y SERVICIO ELECTRONICO. directa a la entrada de voltaje, generando inmediatamente los 5V necesarios para alimentar al sistema de control, con lo que éste se mantiene sensando constantemente al teclado y al receptor de rayos infrarrojos, para detectar alguna orden de encendido. En la figura 1.5 también puede observarse que la fuente de voltaje B+ se encuentra separada de la línea de alimentación por medio de un relevador, el cual impide el funcionamiento de la propia fuente, y por consecuencia del aparato, si no hay una orden de encendido. La activación ocurre de la siguiente manera: cuando el sistema de control detecta que se ha presionado la tecla POWER, o que. 6.

(7) Principio de operación de las fuentes de alimentación reguladas. se está recibiendo la misma orden en el receptor del control remoto, envía un pulso de encendido a un transistor excitador, el cual permite el flujo de corriente en el embobinado del relevador, accionándolo y permitiendo el paso de la energía hasta la fuente de voltaje B+, con lo que se activan los diversos circuitos del aparato.. En el otro extremo encontramos un transistor de switcheo de alta potencia, conocido como transistor de salida hori-. La fuente de alto voltaje o fly-back Veamos ahora cómo trabaja la fuente de alto voltaje. Como puede observar en la figura 1.6, el voltaje B+ llega hasta la bobina de deflexión horizontal, al tiempo que alimenta a uno de los extremos del embobinado primario del transformador de alto voltaje o fly-back (figura 1.7).. Centro Japonés de Información Electrónica. 7.

(8) Principio de operación de las fuentes de alimentación reguladas. zontal, el cual es excitado por un oscilador local (mismo que puede estar a su vez alimentado por el voltaje permanente o por una derivación del voltaje B+), por lo que conduce de manera intermitente con una frecuencia idéntica a la sincronía horizontal del sistema de televisión empleado (15,734 Hz para NTSC). Esta corriente pulsante induce un voltaje en los embobinados secundarios del fly-back, siendo el principal un voltaje de arriba de 25,000V, necesario para excitar al cinescopio o pantalla. A su vez, este voltaje se genera mediante embobinados de alambre muy delgado en una gran cantidad de vueltas (recuerde el principio de operación de los transformadores: los voltajes de entrada y salida guardan la misma proporción entre el número de espiras en la entrada y el número de espiras en la salida). Observando el símbolo empleado normalmente para representar un fly-back (figura 1.8), se puede apreciar que en la salida correspondiente al alto voltaje aparecen varios embobinados secundarios, unidos entre sí por sendos diodos rectificadores de alto voltaje. De esta manera, el nivel de voltaje obtenido en un embobinado se suma al siguiente, y así sucesivamente hasta conseguir el alto voltaje (por lo general superior a los 25,000 volts) necesarios para la excitación del tubo de rayos catódicos. La razón por la que no es necesario incluir un alambre grueso en la construcción de los secundarios de alto voltaje, es. TEORIA Y SERVICIO ELECTRONICO. que el TRC en realidad consume muy poca corriente, estando basado su funcionamiento más en el voltaje. (Usted puede realizar el siguiente experimento si se siente con ánimos de divertirse: calzando algún tipo de zapatos no conductores de electricidad, como unos tenis con suela de goma, desconecte el "chupón" por medio del cual entra el alto voltaje al interior del TRC, tómelo con una mano y encienda el aparato. Sentirá como todo su cuerpo se carga de electricidad, aunque no hay peligro por la baja corriente. Incluso puede solicitar a una persona que se acerque para hacer "saltar chispas" entre su mano y el voluntario. Tan inofensivo es este voltaje que algunos técnicos. 8.

(9) Principio de operación de las fuentes de alimentación reguladas. llegan a utilizar la chispa generada por el alto voltaje para encender sus cigarrillos.) Al mismo tiempo, el fly-back genera los bajos voltajes que se requieren para alimentar a la mayoría de los circuitos restantes del televisor (sintonía, jungla Y/C, separador de sincronía, protecciones, etc.); para ello posee diversos secundarios que al momento de inducirse los campos magnéticos que generan el alto voltaje, también producen voltajes específicos para alimentar diversos bloques dentro del televisor. De este modo se tiene una fuente muy eficiente, y que sólo trabaja cuando el usuario proporciona al aparato la orden de encendido. Otra señal que sale del fly-back es el voltaje de control (figura 1.9), el cual es monitoreado permanentemente para determinar si en algún momento el alto voltaje excede su valor nominal, lo cual pro-. vocaría excesiva radiación de rayos X, lo que podría resultar perjudicial para la salud del observador. En esta salida en realidad lo que se detecta es precisamente el nivel de corriente que circula a través de los embobinados secundarios de alto voltaje; de esta manera, cuando un circuito comparador detecta que la corriente ha sobrepasado cierto nivel, inmediatamente detiene la oscilación horizontal, a fin de evitar que el aparato siga funcionando y se provoquen problemas posteriores. Este es a grandes rasgos el principio de funcionamiento del fly-back de un televisor moderno. Por supuesto que deben tomarse en cuenta las variantes entre los distintos modelos, como sería el caso de los aparatos que funcionan con pilas o que son alimentados por las baterías del automóvil, en cuyos circuitos el voltaje de entrada al fly-back no es de 130 voltios. Sin embargo, a pesar de estas diferencias, el principio básico de operación es el mismo.. Análisis de un circuito representativo Para dar un contenido práctico a las explicaciones anteriores, vamos a analizar la fuente de un televisor Sony modelo KV2037. Como puede apreciar en la figura 1.10, en esta fuente regulada se utiliza un nuevo sistema para la generación del voltaje permanente, sin necesidad de recurrir al. Centro Japonés de Información Electrónica. 9.

(10) AC. !. AC 120V. DGC. 60Hz. !. :LARGE. WHT. WHT. WHT. A-2 3P. : MIN. AC. DGC. A - 10. DGC. 3P. IN. 3. 2. 1. 3. 2. 1. 125V. 6.3A. F601. : AC. 125V. 0.2. C601. WHT : MIN. A-5 2P. DGC. DGC. !. !. FOR CHEK. T601 : LFT. 2. 1. 0.47. 0.47. C603 50V. C604 50V. !. E. E. C605 22 250V. R610 2W. +. : RW. 10. RELAY. PROTEC. RM1C - V1 ST - BY . RECT. RM1C - V1 ST - BY . RECT. 1OE2 - TA2B. !. D603. D604. D602. R612 4.7 k 20W : RB. !. R61. RD6.2ESB3. 1W. 6V. REG. !. D605. !. THP 601. L609 1.2 m H : FLR50. : RS. 3. k. RY 601. !. m. !. 0.2. L602 3.3 m H : LF - 8L. 3. H : LF - 8L. L601. RELAY - DRIVE +. 2SC51R. RBV-406H. 1/2W. R601. AC-RET. Q601. : RC. 1M. C60. D601. 10V. 20. 0.8. !. !. !. R602 10W : RB. 1.8. R613 4.7 k. C601 20V. R614 4.7 k. 560. +. !. 1.25A 125V. F602. !. R605 20W !. : RB. 150. !. : FPRS. 1/4W. R61 3.k. R615. C61 160V. 150.3. 2W : RS. 12k. 10. +. 1 136.7. 135-REG REG OUT. STR305. REF 2. +. 1C60. GP08DK23. C617 160V. : FPRD 1/4W. R617. 10. 3. D60. 47. BIAS. 0.6. TP91 135V. 4. !. 135.6. R618 470k. +. C615. Figura 1.0 160V. 10.

(11) Principio de operación de las fuentes de alimentación reguladas. tradicional arreglo de transformadorrectificador-filtrado-regulador. Observe que la entrada de voltaje llega hasta la resistencia R610, de donde va hacia un par de diodos rectificadores (D603-4), a un filtro y a otra resistencia, para llegar finalmente al diodo zener D605, de donde se dirige hacia la resistencia R089, en cuya salida encontramos la línea de voltaje "de espera" que alimenta al circuito integrado Syscon por la terminal 52. Como podrá comprender, resulta mucho más económico para el fabricante incluir algunos componentes en la configuración anterior, que dedicar una fuente exclusiva para el voltaje permanente. Sin embargo, cabe hacer la aclaración de que este tipo de arreglos se incluyen únicamente en aparatos muy modernos, puesto que sólo son costeables si la corriente que maneja la fuente permanente es muy reducida, lo cual es posible gracias al empleo de circuitos de la tecnología CMOS. También podemos ubicar la terminal 32, que corresponde al voltaje de encendido (RL-DRIVE), el cual va hasta el transistor Q601, encargado de excitar al relevador de encendido RY601, permitiendo el paso de la energía hasta la fuente de B+. Por lo que corresponde a esta fuente, podemos observar que sigue fielmente la configuración teórica ya explicada: incluye un puente rectificador, una etapa de filtrado y un regulador de voltaje, del cual. Centro Japonés de Información Electrónica. se obtiene finalmente el nivel de B+, que en este caso es de 135V. Es importante que advierta la presencia de una resistencia en paralelo con el regulador (R605), la cual absorbe buena parte de la corriente que maneja el aparato, evitando así que toda la caída de voltaje se lleve a cabo en el regulador. Si sigue el trayecto del voltaje B+ encontrará que llega hasta la terminal 4 del transformador de alto voltaje T504, que es el extremo del primario del fly-back. Su otro extremo (terminal 5) va hacia el transistor conmutador Q551, el cual se enciende y apaga sincronizadamente con la frecuencia horizontal de la señal de video. A la vez, podemos observar varios secundarios que producen diversos voltajes, que van desde la señal de alto voltaje hacia el ánodo del cinescopio (terminal HV) hasta un voltaje moderado de 23V (terminal 9), de donde se alimentan varios circuitos internos del aparato. Como puede observar, el funcionamiento de estas secciones corresponde exactamente a las explicaciones anteriores, y de hecho siguen el mismo principio desde los primeros años de la televisión.. La diferencia entre NTSC y PAL La fuente de poder prácticamente no cambia entre televisores de distinto formato, debido a que la mayoría de fabricantes han tomado una serie de. 11.

(12) Principio de operación de las fuentes de alimentación reguladas. convenciones que han estandarizado los circuitos empleados en su construcción. El único punto a considerar es la diferencia de voltajes: si en su país se emplea una línea de 220 Vac, a la salida de la etapa rectificadora y de filtrado se tendrán. TEORIA Y SERVICIO ELECTRONICO. 300V, en lugar de los 170V que se tienen en una línea de 115 Vac; además, la frecuencia de switcheo del transistor de salida horizontal será diferente según la propia frecuencia horizontal empleada. Fuera de estas pequeñas cuestiones, las fuentes de televisores NTSC y PAL trabajan de manera idéntica.. 12.

(13) Localización de fallas en fuentes de alimentación reguladas. Capítulo 2 LOCALIZACION DE FALLAS EN FUENTES DE ALIMENTACION REGULADAS Cómo es el servicio en fuentes convencionales. L. a fuente convencional de un televisor es un circuito relativamente sencillo, cuyo servicio no representa grandes dificultades. No obstante, existen algunos puntos finos que deben considerarse para realizar un buen trabajo. Conviene mencionar que la reparación de la fuente de poder de un televisor es ligeramente más compleja que la de una videograbadora, tanto por los diferentes voltajes que se manejan (por ejemplo, en estas máquinas el nivel más alto es de 33V, para alimentar al display flourescente, mientras que en un televisor puede llegar a más de 25,000V,. Centro Japonés de Información Electrónica. 13.

(14) Localización de fallas en fuentes de alimentación reguladas. Figura 2.2 GUIA PARA LA DETECCION DE FALLAS EN FUENTES DE PODER REGULADAS DE TV. ¿Enciende el aparato?. Sí. Problema ajeno a fuente de poder. No. Revise clavija, cable y fusible de entrada. No. Revise fuente permanente. No ¿Llegan 127 Vac a la entrada del aparato? Sí ¿Se produce un voltaje de aprox. 5V para Syscon? Sí ¿Se produce el pulso POWER ON?. No. Falla en Syscon. Sí ¿Aparece el voltaje B+?. No. Sí ¿Hay rastro en la pantalla?. No. Sí ¿Se apaga después de un momento?. No. Revise rectificadores, filtros, regulador y componentes auxiliares. Revise oscilador horizontal, transistor de salida horizontal, fly back y componentes auxiliares. necesarios para excitar el ánodo del cinescopio) como por las variantes propias de los circuitos. Figura 2.1. En la figura 2.2 se muestran, en forma de diagrama de flujo, los pasos a seguir para aislar fallas en esta sección. Tome en cuenta que es un método de aplicación general, válido para cualquier tipo de fuente convencional, modelo de televisor y formato (NTSC o PAL); por lo tanto, si usted lo aplica de manera correcta, podrá obtener resultados positivos con una aproximación de un 90%.. Precauciones que deben tomarse Como deben checarse secciones que manejan voltajes muy altos, se le recomienda que utilice el instrumental adecuado y que "aterrice" convenientemente el banco o área de trabajo, para evitar que de forma accidental se produzca un corto-circuito hacia la tierra física. También procure utilizar un transformador aislante de la línea (figura 2.3), puesto que varios apa-. Fuente bien. Sí Problema con protecciones. TEORIA Y SERVICIO ELECTRONICO. 14.

(15) Localización de fallas en fuentes de alimentación reguladas. ratos emplean un voltaje "vivo" como su nivel GND. Otras precauciones adicionales que deben observarse son las siguientes: • Evite utilizar relojes metálicos, esclavas o anillos. • Utilice zapatos con suela de goma o trabaje en un piso no conductor de electricidad, por si llega a tocar con los dedos desnudos un nivel "vivo" no vaya a producirse un regreso a tierra por su cuerpo. Esto es potencialmente peligroso para cualquier persona, aunque especialmente para quienes padecen alguna afección cardiaca. • Nunca trate de medir el voltaje de ánodo de la pantalla, ni utilice puntas de prueba inseguras que puedan resbalar y ocasionar corto-circuitos. • Emplee también refacciones originales o sustitutos exactos.. pulgadas se llegan a manejar potencias muy elevadas (unos 200 watts). En televisores pequeños (de 20 pulgadas o menos) la potencia por lo general no excede de los 100 watts. Si desea puede observar con el osciloscopio los voltajes generados en el transistor de salida horizontal, para lo cual hay que utilizar una punta reductora de voltaje (figura 2.5), puesto que en el colector de este elemento se llegan a encontrar picos que fácilmente exceden los 1000V, nivel que puede dañar de manera irremediable. Instrumentos necesarios para el servicio Los instrumentos más empleados para detectar de fallas en una fuente de TV son los dos indispensables en todo centro de servicio: multímetro digital y osciloscopio. Pero además, como se mencionó anteriormente, es recomendable utilizar un transformador de aislamiento entre el televisor y la línea de alimentación (figura 2.4), el cual debe ser de potencia mediana (por lo menos de unos 300 watts), puesto que en aparatos mayores de 27. Centro Japonés de Información Electrónica. 15.

(16) Localización de fallas en fuentes de alimentación reguladas. al instrumento. Se le recomienda que esta punta sea de una marca reconocida (puede ser la del mismo osciloscopio) y que ofrezca una atenuación de X100 ó X1000. Esta recomendación también debe atenderse si es que va a medir los elevados voltajes producidos en el fly-back. En tal caso, seleccione la punta de prueba más adecuada a sus necesidades, consultando las características de cada tipo, sobre todo el voltaje máximo de operación segura. También es indispensable contar con los manuales correspondientes al aparato sujeto a revisión, ya que algunas mediciones se complican notablemente si no se dispone de la información adecuada. Especialmente, es de gran importancia conocer las terminales del microcontrolador asociadas al proceso de encendido, puesto que si no se tienen claramente identificadas, habrá que seguir las líneas del circuito impreso para deducir la configuración del integrado, con el riesgo de los errores e imprecisiones que esto implica. Además, se puede perder la visión global que permite la rápida detección de un problema sencillo.. TEORIA Y SERVICIO ELECTRONICO. Acerca de los tipos de fallas En general, no se puede hablar de fallas comunes en fuentes de poder, ya que es una etapa que llega a presentar problemas en muy diversos puntos, lo que a veces no sucede con otras secciones del televisor, en las que es fácilmente localizable el origen de la avería. Y no obstante que las fallas en fuentes de poder van desde un fusible abierto hasta fly-backs completamente fundidos, pasando por todas y cada una de las etapas intermedias, en un buen número de casos, aunque no en la mayoría, los problemas se presentan en el transistor de salida horizontal y en el regulador de B+. Como rutinas generales, verifique el estado de los diodos zener, de las resistencias de mediana y alta potencia y de los condensadores encargados del filtrado. También revise cuidadosamente la operación de los circuitos de apoyo a la fuente, como son: Syscon, oscilador horizontal, circuitos de protección, etc. En resumen, antes de comenzar a sustituir piezas sospechosas, elimine por completo las posibles causas externas de fallas en la fuente.. 16.

(17) Principios de operación de las fuentes de alimentación conmutadas. Capítulo 3 PRINCIPIOS DE OPERACION DE LAS FUENTES DE ALIMENTACION CONMUTADAS Introducción. E. n el primer capítulo analizamos los principios de operación de las fuentes convencionales en un televisor moderno. Tanto en éste como en los dos siguientes capítulos hablaremos de las fuentes conmutadas o SMPS (por las siglas en inglés de Switching Mode Power Sources), considerando también los circuitos específicos de un televisor moderno. Cabe señalar que la aplicación de las fuentes conmutadas se ha generalizado rápidamente gracias a su amplio rango de flexibilidad respecto a variaciones del voltaje de alimentación, así como a su elevada eficiencia en la regulación. No obstante su amplio uso, es uno de los te-. Centro Japonés de Información Electrónica. mas que mayor confusión suscitan entre el personal dedicado al servicio, por lo que en el capítulo 4 presentamos un procedimiento de localización de fallas.. Tipos de fuentes conmutadas Las fuentes conmutadas son circuitos cuyo objetivo final es, al igual que su contraparte regulada simple, proporcionar a los diversos bloques de un aparato los voltajes y corrientes necesarios para su correcta operación. La diferencia principal entre ambos circuitos, estriba en que las fuentes reguladas simples suelen ser poco eficientes en su proceso de conversión y regulación de voltajes, generando importantes pérdidas. 17.

(18) Principios de operación de las fuentes de alimentación conmutadas. de potencia en forma de calor; además, son más rígidas y su funcionamiento se ve rigurosamente afectado por variaciones en el voltaje de línea. Por el contrario, las fuentes conmutadas producen múltiples voltajes perfectamente regulados, minimizando por consecuencia la pérdida de potencia por calor; además, son más resistentes a variaciones en la línea de AC, llegando a comportarse adecuadamente en rangos que pueden variar incluso en más de 40 volts (una fuente conmutada típica tolera variaciones de entre 90 Vac y 135 Vac). Prácticamente, la única desventaja de las fuentes de tipo conmutado es que su construcción es más compleja, y por consiguiente su implementación en aparatos electrónicos de consumo es más costosa. En la actualidad se emplean varios tipos de fuentes, pero en televisores y videograbadoras se utilizan principalmente las de tipo PAM (Pulse Amplitude Modulation = modulación por amplitud de pulso) y las PWM (Pulse Width 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 están alcanzando una mayor aceptación entre los distintos fabricantes. Antes de estudiar el principio de operación de estas fuentes, veamos un aspecto que resulta vital para la plena comprensión de estos circuitos; nos referimos al concepto de voltaje promedio.. TEORIA Y SERVICIO ELECTRONICO. El principio del voltaje promedio Sabemos que la línea de alimentación en México y en la mayoría de países del Continente Americano, tiene un voltaje de 115 Vac; sin embargo, si alguna vez usted ha medido el voltaje de línea con un multímetro en posición DC, seguramente habrá observado que el nivel mostrado en pantalla es igual a cero. Entonces, ¿de dónde salen los 115 Vac que especifican los manuales técnicos? Veamos. Cuando se realizaron los primeros experimentos con electricidad, los científicos sólo trabajaban con corriente directa, la cual obtenían de pilas, generadores, etc. Por lo tanto, toda la notación relacionada con electricidad se pensó tomando en cuenta una alimentación de DC. Al cabo de los años, se demostró que para la transmisión y distribución de energía eléctrica, la corriente alterna presentaba múltiples y variadas ventajas sobre la corriente directa, por lo finalmente terminó por imponerse este tipo de suministro. Pero como el personal especializado en el manejo de electricidad estaba acostumbrado a manejar corriente directa, se buscó un método de representar la AC como si fuera un voltaje de DC. Para hacer esta conversión, se tomó un principio extraído de las matemáticas. En el cálculo diferencial e integral, existe una operación llamada precisamente "integral", mediante la cual se calcula el valor promedio de una señal utilizando un método muy ingenioso: se toma una señal 18.

(19) Principios de operación de las fuentes de alimentación conmutadas. periódica y se aísla un solo ciclo completo (figura 3.1A); a continuación se calcula el área total entre la señal y el nivel GND (figura 3.1B); y finalmente se divide este área entre el tiempo que tarda un ciclo, consiguiendo así un valor de DC que representa a un valor de AC. Y este valor es tan representativo que se pueden calcular potencias, corrientes, etc., como si se tratara de un circuito de. DC, con la plena seguridad de que los resultados estimados serán prácticamente idénticos a los obtenidos realmente. Este método para calcular el área bajo la curva y dividirla entre el tiempo total del período, también se puede aplicar a cualquier otra señal aunque no sea senoidal. De esta manera, si tenemos una señal tipo pulsante como la que se muestra en la figura 3.2A, podemos calcular. su voltaje promedio siguiendo la fórmula que se indica enseguida: Vmax (Ton) Vp =. (Ton + Toff). De esta manera, si se tiene un conjunto de señales como las que se muestran en figura 3.2B, resultará obvio que el voltaje promedio de la primera será menor que el de la segunda, y éste a su vez será menor que el de la tercera. De aquí se concluye entonces que controlando ya sea la altura o el ancho de los. Centro Japonés de Información Electrónica. 19.

(20) Principios de operación de las fuentes de alimentación conmutadas. pulsos mostrados, se puede generar prácticamente cualquier voltaje entre cero y Vmax. Precisamente en esta característica se basan las fuentes tipo PAM y PWM.. Fuentes tipo PAM Como lo indica su nombre, las fuentes conmutadas tipo PAM se basan en el control de la amplitud de los pulsos a su salida, función que realizan mediante un conjunto de circuitos y dispositivos especiales que permiten variar la salida de voltaje de un transformador con una configuración muy particular de embobinados, según se muestra en la figura 3.3. En el transformador de esta configuración circuital, existe un primario controlado por un varistor, el cual a su vez va acoplado a una resistencia calefactora, cuya función regulatoria se describe enseguida: cuando el voltaje a la salida aumenta por encima de los valores especi-. TEORIA Y SERVICIO ELECTRONICO. ficados, el calefactor incrementa su temperatura, induciendo también el aumento de la resistencia interna del propio varistor, lo que a su vez reduce la magnitud de corriente y voltaje que llega al embobinado, haciendo que disminuya el voltaje de salida y que se compense la variación inicial. Una vez obtenido, el voltaje del transformador es rectificado, filtrado y enviado al circuito de switcheo, de donde sale una señal pulsante, en la cual la altura de los pulsos quedará determinada por la amplitud del voltaje del transformador. Y como la duración de los pulsos siempre. 20.

(21) Principios de operación de las fuentes de alimentación conmutadas. es constante, controlando el nivel de voltaje obtenido del transformador es posible generar casi cualquier voltaje a la salida del circuito conmutador; y no sólo eso, gracias a la característica de realimentación que existe, el circuito es capaz de detectar y corregir los desniveles que pudieran presentarse en el voltaje de alimentación de AC. Actualmente se está eliminando la configuración de resistencia y varistor, debido principalmente a que se desperdiciaba una potencia considerable en el calefactor. En lugar de ello se está utilizando un embobinado de control que induce un campo magnético en contra-sentido (figura 3.4).. Dicho embobinado está controlado por un oscilador en el extremo secundario del transformador, de modo que si en un mo-. Centro Japonés de Información Electrónica. mento el voltaje de salida sube por arriba de las especificaciones de trabajo, el campo magnético en contra-sentido aumenta y hace disminuir la salida de voltaje; y por el contrario, si el voltaje de salida es muy bajo, el campo opuesto de la bobina auxiliar será muy pequeño, induciendo un voltaje mayor a los embobinados de salida, manteniéndose siempre un nivel adecuado de salida. Este método tiene la ventaja de que desperdicia menos potencia que el anterior, por lo que diversos fabricantes lo están implementando en sus aparatos, sobre todo en receptores de TV color.. Fuentes tipo PWM En realidad, las fuentes conmutadas del tipo PWM son las que mayor aplicación han alcanzado, llegando a utilizarse en muy diversos campos de la electrónica, que van desde equipo industrial hasta computadoras, aparatos electrodomésticos y otras aplicaciones que no hace muchos años estaban reservadas a la fuentes reguladas simples. Si bien la tecnología de las fuentes conmutadas es compleja, su masificación se ha conseguida básicamente por los avances en la tecnología digital, por la disminución en el costo de diseño y manufactura de los circuitos integrados controladores y por el desarrollo de la electrónica de potencia. Uno de los factores principales relacionados con las ventajas tecnológicas de 21.

(22) Principios de operación de las fuentes de alimentación conmutadas. las fuentes conmutadas, que hacen que los fabricantes de equipo electrónico las prefieran, es la conveniencia de circuitos completamente estandarizados, sin importar si serán vendidos en Europa o América, con líneas de alimentación que varían desde los 110 hasta los 240 Vac y con frecuencias de 50 ó 60 Hz. Sobre todo, los fabricantes piensan en la exportación, y conforme un aparato sea de aplicación universal, sus líneas de ensamblaje menos cambios requieren y por consecuencia pueden reducir costos. Las fuentes PWM son más flexibles que sus similares PAM, 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 de que por lo general no necesitan elementos especiales como varistores o embobinados en contra-sentido, para hacer su función reguladora. Lo único que se necesita para obtener voltajes perfectamente regulados en una fuente de este tipo, es un circuito que se mantenga sensando constantemente el nivel de alguna de las salidaas, para que al momento en que se detecte alguna variación, expida las órdenes adecuadas al conmutador, a fin de que el nivel vuelva a la normalidad. En las fuentes conmutadas aún se requiere un bloque rectificador que convierta la señal de AC en voltaje de DC; por supuesto, también debe incluirse un filtro para obtener un voltaje de DC lo más. TEORIA Y SERVICIO ELECTRONICO. uniforme posible, sin las ondulaciones resultantes del rectificado. Figura 3-5.. Este voltaje se dirige al primario de un transformador de alta frecuencia (cuyo núcleo está construido a base de ferrita), que por lo general tiene varios secundarios para generar los diferentes voltajes que llegue a precisar el aparato. Enseguida se tiene un dispositivo de conmutación, capaz de conectar el voltaje de DC resultante hacia los demás circuitos de la fuente. Este dispositivo puede ser un transistor de potencia, un tiristor, un Darlington, etc., aunque cada vez se emplea más el transistor MOSFET de potencia. El dispositivo que estrictamente 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 una referencia de alguno de los embobinados secundarios para determinar el ancho de pulso correcto, a fin de mantener el voltaje necesario a la salida. Actualmente los circuitos de control han incorporado la 22.

(23) Principios de operación de las fuentes de alimentación conmutadas. tecnología digital, siendo cada vez más económicos y precisos. A la salida del conmutador se deben colocar algunas etapas de filtrado (en la figura 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 donde se convierte la señal pulsante obtenida del switcheo en un voltaje de DC perfecto. Hagamos ahora algunas observaciones relevantes sobre la operación de este conjunto: 1) Como puede apreciar en los diagramas presentados, en este tipo de fuentes encontramos un puente de diodos conectado directamente a la línea de AC, sin transformador intermedio. Esta configuración requiere que los diodos empleados sean de un voltaje considerablemente más alto que los normales, por lo general arriba de los 500V. Además, el voltaje de operación del filtro a la salida del rectificador debe ser de por lo menos 350V, para que pueda soportar sin problemas en caso de que el aparato se conecte a una línea de 240 Vac. 2) El dispositivo conmutador debe ser capaz de manejar altos voltajes y altas corrientes (podemos decir que una fuente conmutada funciona de manera muy similar a un fly-back, y que el conmutador hace las veces del. Centro Japonés de Información Electrónica. transistor de salida horizontal). En la actualidad es posible encontrar muy diversos dispositivos haciendo el papel de conmutadores: transistores bipolares, Darlingtons, tiristores, MOSFET de potencia, incluso circuitos integrados especiales. Una característica que nos permite identificar de inmediato al dispositivo conmutador es que siempre está unido a un disipador de calor, para poder manejar de forma segura la potencia desperdiciada durante su labor de switcheo. 3) El bloque controlador consiste, por lo general, de un circuito integrado que ya incluye prácticamente 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 a la salida de la fuente cumpla con las especificaciones requeridas; por lo tanto, precisa de una línea por la que se alimenta una muestra de dicho voltaje, para así compararlo con su referencia y 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 opto-electrónico, de forma que se garantice el aislamiento existente entre el lado "primario" de la fuente y el extremo "secundario", 23.

(24) Principios de operación de las fuentes de alimentación conmutadas. que es de donde salen los voltajes para alimentar las diversas partes del aparato. El aislamiento, a su vez, es recomendable para evitar que cualquier ruido en la línea de AC pueda perjudicar a los circuitos del equipo, y también para impedir que el ruido electromagnético producido por sus circuitos salga hacia la línea de AC, pudiendo interferir con otros aparatos. 4) 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 solo se trata de un arreglo de diodos y capacitores conectados en configuración rectificador-filtro para obtener el voltaje de DC requerido, aunque en ocasiones se incluyen bobinas en serie con los diodos para reducir aún más el rizo a la salida. En realidad, esta etapa no merece mayores explicaciones.. línea de alimentación de 127 Vac, pero fácilmente se puede transportar a sistemas de distribución que manejen voltajes menores o mayores. Supongamos que tenemos un voltaje de 127 Vac a la entrada de la fuente, y que una vez rectificado y filtrado se obtienen alrededor de 180 Vdc. (Aunque esto lo podemos confirmar experimentalmente conectando un diodo y un capacitor a la línea de alimentación de AC, una forma rápida de saber el voltaje de DC obtenido a la salida de un rectificador en el caso de una alimentación de tipo senoidal, consiste en multiplicar el voltaje RMS por 1.4. Al hacer esta operación, tenemos que 127 X 1.4 = 177.8 volts, que podemos redondearlo a 180 volts, figura 3.6).. Ejemplos numéricos Para reforzar los conceptos teóricos explicados anteriormente, que entrañan alguna dificultad de asimilación, vamos a realizar algunos ejercicios numéricos que nos permitirán comprobar la forma como las fuentes tipo PWM son capaces de presentar a su salida un voltaje constante a pesar de que existan variaciones bruscas en la línea de alimentación. Para estos ejemplos hemos tomado el caso de una. TEORIA Y SERVICIO ELECTRONICO. Si, por ejemplo, queremos obtener un voltaje de 12V para alimentar un determinado circuito, debemos calcular la proporción que guardan los pulsos de encendido del conmutador. Para facilitar el cálculo, supongamos que tenemos pulsos separados entre sí por un período de 1000 µs (figura 3.7), y que 24.

(25) Principios de operación de las fuentes de alimentación conmutadas. plo podemos considerar como cierta la afirmación anterior. Con estos datos ya conocidos podemos calcular, mediante una regla de 3 simple, el ancho de pulso necesario para obtener 12V: 60 ——— 1000 12 ———— ?. se cuenta con una relación primario-secundario de 3 a 1; esto es, si en el primario se induce un voltaje de 90 volts, en el secundario se tendrá un voltaje de 30 volts (figura 3.8).. Entonces, si el conmutador permaneciera encendido todo el tiempo, el voltaje a la salida sería igual al de entrada dividido por la proporción de embobinados, esto es, 60V; mientras que si se mantuviera apagado todo el tiempo, el voltaje a la salida sería de 0. (Conviene observar que en realidad un conmutador encendido todo el tiempo no presentaría ninguna salida, debido a la nula inducción a través del núcleo; pero para fines de ejem-. Centro Japonés de Información Electrónica. Entonces: ? = (12 x 1000)/60 = 200 µs. Lo cual nos indica que para obtener un voltaje de 12V a la salida, se necesitan pulsos de 200 µs cada 1000 µs; algo parecido a lo que puede observarse en la figura 3.9.. Aunque, como podrá suponer, el mismo método se utiliza para calcular el tiempo de encendido necesario ante cualquier otro voltaje de salida requerido. Por ejemplo, analizando que sucedería en el caso anterior si existiera una variación de voltaje que disminuyera la entrada a la fuente hasta poco más de 100 Vac (lo que 25.

(26) Principios de operación de las fuentes de alimentación conmutadas. implica un voltaje rectificado y filtrado de alrededor de 150 Vdc), habría que calcular nuevamente la amplitud del pulso necesario para obtener los mismos 12V de salida, tomando en cuenta que al aplicar la reducción de 3 a 1 de los embobinados, el voltaje máximo a la salida ahora sería de tan solo 50 volts: 50 ——— 1000 12 ——. ?. Entonces: ? = (12 x 1000) / 50 = 240. Lo cual nos indica que ahora se necesita un pulso de 240 µs cada milisegundo para obtener los mismos 12V a la salida. Figura 3.10.. TEORIA Y SERVICIO ELECTRONICO. Revisemos ahora la situación contraria, esto es, supongamos que el voltaje de entrada sube por arriba de 140 Vac, lo que implica un voltaje rectificado de alrededor de 210 Vdc. Entonces, el pulso necesario para obtener los 12V será de 171 µs cada milisegundo (haga usted el cálculo respectivo, recordando la presencia del transformador con relación 3-1). De los ejemplos anteriores pueden comprenderse las ventajas de las fuentes conmutadas sobre las reguladas simples. Supongamos que el aparato se lleva a algún país que utiliza una línea de alimentación de 220 Vac, lo que implica un voltaje rectificado de alrededor de 310 Vdc; en tal caso, el circuito PWM deberá calcular el nuevo ancho de pulso necesario, resultando en una duración de alrededor de 120 µs cada milisegundo. Como puede apreciar, basta con cambiar el ancho del pulso de control del conmutador para obtener el voltaje de 12V necesario, sin importar el nivel de la línea de alimentación. Por ello, no es raro encontrar aparatos que se pueden conectar directamente a tomacorrientes cuyo valor se ubique entre los 90 Vac y los 250 Vac.. 26.

(27) Servicio a fuentes conmutadas en TV color. Capítulo 4 SERVICIO A FUENTES CONMUTADAS EN TV COLOR Introducción. A. estas alturas del presente texto, queda claro que el principio de operación de una fuente conmutada es significativamente distinto al de una fuente regulada simple, lo cual necesariamente se traduce en procedimientos de servicio claramente diferenciables para estos circuitos de alimentación.. Centro Japonés de Información Electrónica. Un aspecto importante a señalar es el siguiente: mientras que en una videograbadora cuya fuente conmutada ha sufrido alguna avería es posible sustituir el módulo completo, en un televisor esta opción no siempre puede contemplarse, porque en la mayoría de los casos el circuito respectivo forma parte estructural de la tarjeta principal. En otras palabras, si en un televisor la fuente no puede ser re-. 27.

(28) Servicio a fuentes conmutadas en TV color. parada por algún motivo, quedará inservible. De hecho, lo anterior puede comprobarse con una simple inspección de ambos aparatos. Vea en la figura 4.1 la fuente conmutada de una videograbadora y de un televisor; observe que en el primer caso se trata de un módulo, mientras que en el segundo es parte de la tarjeta principal, que contiene a casi todos los circuitos del televisor. A continuación vamos a ofrecer un procedimiento para detectar y corregir averías en este tipo de fuentes, así como otros aspectos relacionados con el servicio.. Procedimiento de localización de fallas Como hemos insistido en las publicaciones de Teoría y Servicio Electrónico, para dar mantenimiento a cualquier aparato es conveniente seguir un método ordenado. Concretamente, para la reparación de fuentes conmutadas debe seguirse una secuencia de pasos lógicos que se muestran en la figura 4.2. Observe también la figura 4.3, en la cual están claramente indicados los puntos a comprobar, ya sea con el multímetro o con osciloscopio; también se indican algunos valores que se consideran casi como un estándar internacional. En primer término, verifique la presencia del voltaje de alimentación, con lo que deben quedar descartados la clavija, el cable y el transformador supresor de ruiTEORIA Y SERVICIO ELECTRONICO. do como causas del problema. Cheque también el estado del fusible protector de entrada. 28.

(29) Servicio a fuentes conmutadas en TV color. Pase enseguida a la etapa de rectificación y filtrado, de donde se debe obtener un voltaje de alrededor de 170V (países con alimentación de 115 Vac) o de alrededor de 300V (países con alimentación de 220 Vac). Si hasta aquí no se ha detectado ninguna avería, debemos realizar una serie de pruebas ligeramente más complicadas, de las cuales hablaremos enseguida. Pasemos a la etapa conmutadora. Esta sección queda comprendida por el transistor de switcheo y su circuito controlador, así como por todos los elementos auxiliares que los rodean. Es precisamente aquí donde surge la mayor parte de problemas; de hecho, se ha comprobado que alrededor del 80% de las fallas en estas fuentes, obedecen a problemas con. Centro Japonés de Información Electrónica. el transistor conmutador, que al abrirse impide la circulación de corriente por el embobinado primario y por consiguiente la inducción hacia los secundarios, inhibiendo por lo tanto el funcionamiento general de la fuente. Otros elementos que también llegan a fallar con cierta frecuencia son los fusibles y los zeners de protección Una manera rápida de verificar si el transistor de switcheo está funcionando, consiste en acercar la punta de prueba del osciloscopio hacia el transformador de alta frecuencia que se incluye en toda fuente conmutada. En caso de que este transistor se encuentre operando, la inducción que se genera entre el transformador y la punta, será suficiente para que en pantalla se despliegue una forma de 29.

(30) Servicio a fuentes conmutadas en TV color. onda similar a la que se muestra en la figura 4.4. (Conviene insistir en que la punta de prueba sólo debe acercarse al transformador, y no conectarse a él).. diante los yugos respectivos) encargados de la exploración que genera de las imágenes.. Instrumentos necesarios. Si el conmutador no tiene problemas, es momento de revisar las etapas encargadas de la rectificación y filtraje de los voltajes obtenidos en los secundarios, especialmente el que genera los 5V que van al sistema de control, puesto que de no existir dicho voltaje el microcontrolador no podrá expedir el pulso de encendido, quedando “muerto” el televisor en consecuencia. Si este voltaje es correcto, compruebe entonces la existencia del pulso de encendido y la aparición del resto de los voltajes, especialmente el de B+, que será el encargado final de producir la tensión necesaria para el cinescopio o pantalla (por medio del fly-back), así como la deflexión de los haces electrónicos (meTEORIA Y SERVICIO ELECTRONICO. Queda claro por la explicación anterior que para el servicio a fuentes conmutadas no se requieren herramientas o instrumentos especializados, fuera de los que convencionalmente se disponen en el taller. La única recomendación pertinente al respecto, es que por su propia seguridad nunca trate de hacer mediciones en esta etapa si no conecta previamente el aparato a un transformador aislante de la línea, con una potencia mínima de 300 watts. Procure también emplear siempre tomacorrientes convenientemente polarizados y aterrizados (figura 4.5); igualmente, acondicione su área de trabajo para evitar posibles corto-circuitos por retornos accidentales a tierra. Y como una opción, si prefiere visualizar con osciloscopio ya sea el voltaje en el colector del conmutador o la salida del transistor horizontal, le recomendamos que utilice una punta de prueba especial. 30.

(31) Servicio a fuentes conmutadas en TV color. con una atenuación mínima de X100, ya que los voltajes en estos puntos fácilmente alcanzan los 1000V, pudiendo dañar al instrumento. Y tenga presente que en tal caso la escala mostrada en pantalla es la que indica la perilla vertical, pero multiplicada por el factor de la punta (X100 ó X1000, según la utilizada).. Recomendaciones El servicio a fuentes conmutadas es más riesgoso que el de fuentes convencionales, sobre todo porque los voltajes que se manejan suelen ser mucho más altos. En primer lugar, nunca realice mediciones en el área "caliente" de la fuente sin contar con un transformador de aislamiento (ver figura 2.4) que impida peligrosos retornos de voltaje por los cables de los instrumentos de medición (este punto es especialmente crítico cuando vaya a realizar mediciones con osciloscopio, puesto que la mayoría de estos instrumentos están perfectamente aterrizados y pueden ocasionar peligrosos corto-circuitos si se conectan directamente hacia el extremo "vivo" de la línea). Procure tener a la mano puntas de prueba reductoras (el factor de X10 que traen la mayoría de puntas del osciloscopio suele ser suficiente), ya que en el transistor de switcheo se producen voltajes que pueden exceder el límite máximo de entre 300V y 600V del osciloscopio, y por consecuencia dañar al instrumento. En realidad, no es nece-. Centro Japonés de Información Electrónica. sario conectar físicamente la punta de prueba al colector del transistor; basta con acercarla lo suficientemente para que la inducción magnética se refleje como una señal en la pantalla. Lo mismo se puede aplicar si se desea revisar con osciloscopio el funcionamiento del transistor de salida horizontal: basta con acercar la punta de prueba a las proximidades del fly-back para que la inducción magnética genere una forma de onda que nos dará una idea bastante aproximada del voltaje en el colector del transistor de salida horizontal. También evite portar anillos, esclavas o relojes metálicos que pudieran atraer descargas o provocar corto-circuitos entre componentes. Igualmente, no explore con los dedos húmedos en el interior de los bloques de la fuente, y procure evitar que alguna parte de su cuerpo tenga conexión directa a tierra física. Extreme estas precauciones sobre todo si padece del corazón, ya que una descarga eléctrica puede provocarle serios problemas. Al momento de reemplazar componentes procure que sean de la misma matrícula o sustitutos exactos, ya que estas piezas trabajan en condiciones muy críticas y los circuitos por lo general están diseñados para funcionar adecuadamente con una cierta combinación de partes, de tal manera que un cambio en las condiciones de operación, por mínimo que sea, puede alterar el trabajo de la fuente. Tenga especial cuidado con las llamadas piezas "rebautizadas", que suelen 31.

(32) Servicio a fuentes conmutadas en TV color. vender algunos comerciantes poco escrupulosos, ya que por ahorrar algún dinero se pueden llegar a provocar fallas mucho peores a las originales. Pero un detalle que no hemos mencionado y que conviene tener presente, es que las fuentes conmutadas por lo general tienen un doble punto de referencia. Observe que en la figura 4.6, hemos dibujado con un símbolo distinto la tierra del primario del transformador de alta frecuencia y la que se encuentra en el extremo del secundario. Esto obedece a que la mayoría de fuentes siguen este patrón, aislando por completo la sección conectada directamente a la línea con el resto del aparato. Por lo tanto, cuando realice mediciones de voltaje en el extremo primario, coloque su punta de referencia GND en la tierra co-. TEORIA Y SERVICIO ELECTRONICO. rrespondiente, ya que de lo contrario las lecturas obtenidas serán completamente erróneas. Por último, como ya mencionamos, el componente que con mayor frecuencia se daña es el transistor conmutador, ya que es un dispositivo especial con características de conmutación rápida y alto voltaje. En aparatos recientes, incluso se han empleado MOSFETs de potencia o tiristores conocidos como GTO (Gate Turn-Off), los cuales no se consiguen fácilmente en el mercado electrónico. Sin embargo, pueden sustituirse por dispositivos similares calculando cuidadosamente las características del original, apoyándose en manuales como el "International Rectifier" para los MOSFETs, el "Motorola" para transistores de switcheo y el "Thompson" para los tiristores.. 32.

(33) Apéndice. Circuitos de fuentes conmutadas en televisores Sony. Apéndice CIRCUITOS DE FUENTES CONMUTADAS EN TELEVISORES SONY I) Introducción.. E. ste apéndice es un extracto de información técnica publicada por Sony para al personal de servicio electrónico. El objetivo es hacer una descripción del funcionamiento de la fuente conmutada que se emplea en los televisores con chasis FN, de los cuales el modelo representativo es el KV-27XBR35. Al respecto, se trata en detalle la función de los componentes más importantes en la estructura de la fuente, y se presentan también algunos oscilogramas típicos en puntos representativos. Este capítulo resulta de especial importancia para quienes se enfrentan cotidianamente a la reparación de televisores con fuentes conmutadas, ya que las explicaciones le permitirán abarcar circuitos similares de otros modelos y fabricantes. Le recomendamos que lea cuidadosamente este apartado, cotejando las figuras anexas; seguramente le serán resueltas muchas dudas. II) Generalidades. Las fuentes conmutadas resultan muy superiores en rendimiento y funcionamiento a las fuentes reguladas convencionales, por lo que cada vez su aplicación es mayor en diversos aparatos electrónicos. En el caso de los receptores de TV, exis-. Centro Japonés de Información Electrónica. te una situación muy particular, dado que se requieren dos fuentes distintas: una permanente de bajo voltaje y una de encendido de alto voltaje. Aunque tradicionalmente ambas fuentes se encontraban separadas, en los modernos televisores Trinitron de Sony se han combinado en una sola, de una forma realmente ingeniosa, según tendremos oportunidad de ver más adelante. En estos aparatos, al igual que en la mayoría de televisores modernos, la fuente de poder se divide en varias sub-secciones, mismas que se pueden agrupar en dos bloques: fuente de poder principal, encargada de recibir la AC de la línea, y la fuente que se desprende de la operación del transformador fly-back. A su vez, la fuente de poder principal se divide en cuatro grandes bloques (figura A1): 1) Rectificadores de AC a 60 Hz y etapa osciladora. 2) Transformador de espera (Standby) T604 y rectificadores. 3) Transformador principal T604 y rectificadores. 4) Etapa reguladora de corriente. Cuando la unidad es conectada a la línea, los dos primeros bloques se utilizan para generar los voltajes +7 y +17 Vdc de espera. El bloque toma. 3 3.

(34) Apéndice. Circuitos de fuentes conmutadas en televisores Sony. el voltaje de línea de AC a 60 Hz, lo rectifica y lo usa para hacer funcionar un oscilador de 140 KHz. La salida del oscilador, a través de T603, se acopla al transformador T605 de espera en el segundo bloque. El voltaje obtenido en el secundario de T605 se rectifica para producir los dos voltajes de Standby, que están siempre presentes mientras el aparato esté conectado a la línea. El voltaje de Standby +7 V es regulado a 5 Vdc y aplicado al IC de control principal, y también se usa para resetear este mismo circuito al momento de conectar el aparato. El sistema de control puede ahora responder a la orden de encendido, ya sea del remoto o del panel frontal. Cuando el control principal enciende al televisor, energizando el relevador RY601, la señal del oscilador utilizada para generar los voltajes de espera también llega a T604 (transformador principal) y a sus rectificadores (tercer bloque). T604 produce a su salida cuatro voltajes B+ en sus rectificadores para encender al aparato. En el cuarto bloque, el regulador de corriente monitorea la corriente consumida por la línea de B+ (135 Vdc) que alimenta a la etapa de salida horizontal. Si en la pantalla aparece una imagen muy brillante, se consume más corriente. En la mayoría de los televisores, un aumento en la corriente significa una ligera caída de B+, que se compensa por medio del regulador de voltaje.. TEORIA Y SERVICIO ELECTRONICO. En este aparato, el regulador también se usa para aumentar la corriente sin afectar el voltaje. La etapa reguladora de corriente mantiene el voltaje variando las condiciones de oscilación del transformador T604 bajo cargas variables, y esto se logra acoplando los embobinados del transformador oscilador T603. III) Fuente permanente. (Para este apartado tenga como referencia la figura A2) Cuando estos aparatos son conectados a la línea de alimentación, RY602 aplica el voltaje a través del termistor THP601, hacia la bobina desmagnetizadora. Pasados 5 segundos, el relevador se desactiva. Simultáneamente con la desmagnetización, se aplica potencia al circuito oscilador, el cual produce los voltajes +7 V y +17 V permanentes. El voltaje de +17 V se aplica al regulador de +12 V (IC202) en la placa P3, correspondiente al segundo sintonizador PIP, y el voltaje de +7 V va hacia el regulador de +5 V en la placa A. Esta fuente de 5 V es la que alimenta al control principal en la placa M, al segundo sintonizador PIP en la placa P3 y a la memoria EEPROM en la placa Y2. Estas tres secciones están alimentadas siempre que el aparato se encuentre conectado a la línea.. 3 4.

(35) C602. NORM. 2.2 !. R602. DG COIL. T601. DG. THP601. F601 T602 6.3A DG COIL RY602 EXISTEN 3 TIERRAS EN ESTA UNIDAD = HOT AC GND = COLD GND = CHASIS GND. R620 8.2M R618 10 ! 1/4 W. C603. C622 .005. SE ENCUENTRAN ASI:. R619 .33 ! 1W. FUSIBLE NO INFLAMABLE. D609. R604 Q602. D608. R605 Q601. D605. R606 Q604. D604. R606 Q603. + 150V A Q601/C. IT = 56maAC (TV OFF). D601. F602 3.15A. C607 D603. R609. C674. C606 D602. R605. C673. C608 D611. R611. C675. C609 D610. R610. C675. R603. 5. 9. 3. 4. 8. 7. 6. + C604 1000. T603. T603. T603 8. C614. C615. 6. T605. 8. 5. 3 1. R623. C611 .01. D607. L653. C661. L654. C662. G-4 2. 3. G-4. G-4 6. CORRIENTE DE LINEA DE 135V DESDE R671. STBY +7V. PR1 PWR TRANS T604 PINS 12,13. R681. D663. D662 R684. OFF. R676. RY601. ON. VDR602. D665. AL TRANSFORMADOR PRIMARIO DE POTENCIA T604/11. TARJETA G. 2. 11 12. ACOPLAMIENTO. 1 C601 .005. R601 3.9 !. T603 +150V DE F602 C612. C613. ETAPA REGULADORA DE CORRIENTE Q652; Q553. AL RELEVADOR POWER ON/OFF RY601. STBY +17V A 12V REG IC202 P3/K BRD. STBY +7V A +5V REG IC205 A Bd.. Centro Japonés de Información Electrónica. 3 5. Fuente permanente. Figura A2. Apéndice. Circuitos de fuentes conmutadas en televisores Sony.

(36) Apéndice. Circuitos de fuentes conmutadas en televisores Sony. Es importante la circuitería demagnetizadora en el bloque de potencia, debido a que una falla en esta etapa puede inhabilitar al aparato. Concepto El corazón de la fuente permanente es el oscilador que funciona continuamente mientras el aparato esté conectado a la línea de 120 Vac. Este oscilador está formado por dos pares de arreglos de transistores conectados como push/pull, excitando al transformador T605. Un par de transistores excitadores, Q601 y Q602, se encienden y apagan alternativamente, aplicando una señal de excitación casi senoidal en un extremo del transformador T605 (terminal 8). El otro par de transistores, Q603 y Q604, también actúan de igual forma, excitando el otro extremo del transformador (terminal 6). El control de tiempo de estos cuatro transistores está dado por T603. La conmutación de éstos se aplica al primario de T605, una señal de +140 V, a 141 KHz con forma casi senoidal. Las salidas de los secundarios son rectificadas y producen los voltajes de +7 y +17 V, y se envían a las placas P3 y A. Operación Cuando el aparato se conecta por primera vez a la línea, el voltaje de AC se aplica al puente rectificador D601 después de atravesar el filtro de ruido, compuesto por T601, T602, C602 y C603. El voltaje a la salida del puente (alrededor de +150 Vdc) se aplica a través del fusible F602 a los colectores de Q601 y Q603, y también llega cruzando por R606 a la base de Q603, y cruzando R605 a la base de Q601, encendiéndolos. Cuando Q603 se enciende, su voltaje de emisor crece hasta alcanzar los 150 V, y entra a T605 por su terminal. La corriente fluye por el primario de T605 de su terminal 6 a la 8 y a través de las terminales 1 y 2 de T603. Este voltaje creciente se aplica al emisor de Q601, a C613, al colector de Q602 y a R604. Inicialmente, C613 aterriza este voltaje, permitiendo completar el flujo de corriente. Pero note también que el voltaje alimenta a R604, la cual va hacia la base de Q602 y lo enciende, completando el trayecto de. TEORIA Y SERVICIO ELECTRONICO. corriente hacia tierra. El alto voltaje en el emisor de Q601 polariza en reversa su unión B-E y lo apaga. Cuando el voltaje a través de los embobinados primarios de T603 alcanza su máximo durante este ciclo, no se induce corriente en los otros embobinados. Esto se debe a que no existe intercambio de energía entre primario y secundario si no hay variaciones en la corriente de entrada. Como no hay cambios posteriores, tan solo aparece una corriente de DC continua. Cuando el campo magnético dentro de T603 se colapsa, provoca que los transistores que se encuentran encendidos se apaguen, generando oscilación. Como Q603 y Q602 se han apagado, Q601 se enciende gracias a su voltaje de base que viene de R605. Al momento de encenderse Q601, aparecen los 150 V en su emisor. Este voltaje se aplica a T603 (terminales 2 y 1) y a T605 (terminal 8), comienza a aparecer en la terminal 6 de T605, y se aplica al colector de Q604, a C615 y a R606. C615 permite inicialmente el paso de corriente hacia tierra, pero mientras se carga, el voltaje aumenta en R606, alimentando la base de Q604 y encendiéndolo, con lo que se completa el trayecto de corriente hacia tierra. Ahora que la corriente a través del primario de T605 se ha invertido, también sucede lo mismo con la que circula en el primario de T603, generando en sus secundarios unos pulsos que apagarán a Q601 y a Q604, iniciándose así el ciclo. Por lo tanto, el dispositivo que realmente controla la oscilación es T603. Los diodos de alta velocidad en la base de los cuatro transistores Q601-604, se colocan para protegerlos de los voltajes inversos que generan los embobinados al momento de desenergizarlos. Los condensadores entre colector y emisor en estos mismos transistores son para suprimir los picos de voltaje que pudieran exceder las especificaciones del dispositivo y dañarlo. La corriente que fluye dentro del transformador de fuente permanente T605 acoplado de primario a secundario, se aplica a los rectificadores D663 y D665. El primero está en serie con el embobinado secundario de T605 (terminales 3 y 5) para producir un voltaje permanente de +7 V que pase a través de R676 y L654. Esta fuente. 3 6.