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LW1DSE > TECH 23.09.17 02:23l 244 Lines 15275 Bytes #999 (0) @ WW BID : 155-LW1DSE Read: GUEST Subj: Fuentes Conmutadas #28 [CP437] Path: IW8PGT<CX2SA<N0KFQ<LU4ECL<LU4ADN<LU7DQP Sent: 170922/2359Z @:LU7DQP.#LAN.BA.ARG.SOAM #:19737 [Lanus Oeste] FBB7.00i From: LW1DSE@LU7DQP.#LAN.BA.ARG.SOAM To : TECH@WW [¯¯¯ TST HOST 1.43c, UTC diff:5, Local time: Sun Aug 20 10:41:06 2017 ®®®] ÉÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍ» º FUENTES DE ALIMENTACION CONMUTADAS º º Por Osvaldo LW1DSE º ÈÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍ¼ En este caso, vamos a analizar un poco a una de las topolog¡as m s antiguas de fuentes conmutadas, que con algunas mejoras a£n se la sigue uti- lizando. A decir verdad, dado el escaso costo que tiene hoy por hoy un con- trol por PWM integrado de la serie UC384X (42, 43, 44 y 45) lo hace injustifi_ cado tanto desde el punto de vista de la cantidad de materiales utilizados como por la confiabilidad que poseen estos £ltimos. Se trata del oscilador de bloqueo utilizado como fuente conmutada. B sicamente opera como un convertidor Fly Back, pero en el que las funciones de oscilador, PWM y etapa de potencia se hallan integradas en una etapa £nica compuesta por dos BJT's, o m s modernamente, un BJT de peque¤a se¤al, y un MOSFET de potencia. + oÄÄÄÄÂÄÄÄÄÄÂÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄ¿ ÚÄÄ´>ÃÄÄÄÄÄÄÄÄÄÂÄÄÄÄÄoÄÄÄÄÄ¿ + ³ ³ ³ ³ D1 ³ ³ ³ ± øÛ º Û ³ ³ ³ ± Rg L1 Û º Û L2 ³ ³ ³ ± Û º Û ³ ³ ³+ ³ ³ ³ø + ³ Co ³ Rc ÄÄÁÄÄ ³ MF1 ³ÄÄÙ | ³ ÄÄÁÄÄ ± ÄÄÂÄÄ ÃÄÄÄÄÂÄÄÄÄÄÄ´<Ä¿ | ³ ÄÄÂÄÄ Eo ± ³- ³ ³ ³ÄÄ´ | ³ - ³ ± ci ³ ³ ³ ÚÄÄÄÄÄÄ´ | ³ ³ ³ ³ ³ ³ ³ ³ | ³ ³ ³ ³ ³ ³ ± Rs ± | ³ ³ ³ ³ ÀÄÄ³ ³ ± ± | ³ ³ ³ ³ Q1 ÃÄ(ÄÄÙ ± | ³ ³ ³ ³ Ú<Ä³ ³ Rb ³ | ³ ³ ³ - ³ ³ ³ ³ | ³ ³ ³ oÄÄÄÄÅÄÄÄÄÄÁÄÄÄÄ(ÄÄÄÄÄÄÂÄÄÙ | ÀÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÅÄÄÄÄÄoÄÄÄÄÄÙ ÄÁÄ ³ ³ | ÄÁÄ - GND1 ³ ÀÄÄ¿ |M GND 2 ³ ³ ³ Û º Figura 1: El oscilador de bloqueo ³ Û º en su m¡nima expresi¢n. ³ Û º ³ - + ø³ ÀÄÄÄ´ÃÄÄÄÄÙL3 Ca La figura 1 muestra un circuito elemental de un oscilador de bloqueo destinado a su uso como fuente de alimentaci¢n conmutada. Funciona de la siguiente manera: al aplicarle tensi¢n al circuito, la resistencia Rg (de valor ohmico normalmente muy elevado, de cientos de KOhms a un par de MOhms) torna conductor al MOSFET MF1. Se establece de esta manera, una rampa de corriente que crece linealmente con el tiempo, llenando el GAP del n£cleo de los inductores acoplados L1, L2 y L3. Esta variaci¢n en sentido positivo del flujo magn‚tico aparece como una DDP en los bornes de L3 que se acopla capa- citivamente (por Ca) hacia la compuerta de MOSFET, el cual se hace cada vez m s conductor por efecto de la realimentaci¢n positiva proporcionada por el devanado L3. Esa rampa aparece como una ca¡da de tensi¢n diente de sierra en el resistor de source de MF1, (Rs), y cuando alcanza el valor de .6 a .8V, hace que el BJT Q1 conduzca, r pidamente llevando al gate del MOSFET a masa y haciendo que termine la conducci¢n del mismo. El colapso del campo magn‚tico induce en todos los bobinados una tensi¢n de polaridad opuesta, provocando la conducci¢n del diodo D1 (y de otros que pudieran existir) y entregando tensi¢n a la(s) carga(s). Ese mismo efecto tambi‚n se repite en L3, el cual acopla la variaci¢n en sentido negativo a la compuerta del MOSFET, haciendo que por efecto de la misma conducci¢n de Q1 el capacitor se cargue con la polaridad indicada y manteniendo al MOSFET bloqueado. A medida que el inductor se va descargando, va cediendo y perdiendo energ¡a de campo magn‚tico. Cuando ‚sta es lo suficientemente baja, el diodo deja de conducir. Entonces, se establece una condici¢n oscilatoria amortiguada con la energ¡a remanente, en sentido negativo en el Drain del MOSFET, que a su vez es positiva por el lado de compuerta. Para este momento, Ca tambi‚n ha perdido gran parte de su carga porque ha ingresado corriente por Rg desde la entrada. Estas dos situaciones convergen en un punto haciendo que el gate del MOSFET se vea polarizado como para entrar nuevamente en conducci¢n, repiti‚ndose indefinidamente esta misma secuencia de hechos. Rb limita la corriente de base de Q1 a un valor seguro para ‚l, y suele ser de entre 100 ê a 1Kê. Las l¡neas de puntos con la letra M denotan acoplamiento magn‚tico entre los arrollamientos. As¡ de simple como se lo ve, este sistema carece de importancia, pues no existe manera de gobernar la tensi¢n de salida. Existe cierta regulaci¢n desde el momento que si la tensi¢n de entrada baja, se va a demorar m s tiempo en alcanzar el punto de conducci¢n de Q1, de manera que el producto volts por segundo en L1 tiende a mantenerse constante; si la carga aumenta la corriente drenada, se descarga m s r pidamente el inductor, forzando al comienzo de un nuevo ciclo m s r pidamente. Obviamente, en este tipo de fuente no se puede hablar formalmente de un PWM, pues es la frecuencia de la oscilaci¢n la que se var¡a, y no el duty cycle de la misma. Son pues, de frecuencia variable. S¡, en cambio, se las puede llegar a catalogar como de "On Time constante", pues si la tensi¢n de entrada es fija, el tiempo de conducci¢n se mantiene mas o menos constante. Pero no hay forma de ajuste de la tensi¢n de salida. Ergo, es regulada, pero no regulable. Para ello, es necesario hacerle ligeras modifi_ caciones. Se puede efectuar regulaci¢n sobre el circuito primario directamente, o mediante un optocoupler, desde la salida. + oÄÄÄÄÂÄÄÄÄÄÂÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄ¿ ÚÄÄ´>ÃÄÄÄÄÄÄÄÄÄÂÄÄÄÄÄoÄÄÄÄÄ¿ + ³ ³ ³ ³ D1 ³ ³ ³ ± øÛ º Û ³ ³ ³ ± Rg L1 Û º Û L2 ³ ³ ³ ± Û º Û ³ ³ ³+ ³ ³ ³ø + ³ Co ³ Rc ÄÄÁÄÄ ³ MF1 ³ÄÄÙ | ³ ÄÄÁÄÄ ± ÄÄÂÄÄ ÃÄÄÄÄÂÄÄÄÄÄÄ´<Ä¿ | ³ ÄÄÂÄÄ Eo ± ³- ³ ³ ³ÄÄ´ | ³ - ³ ± ci ³ ³ ³ ÚÄÄÄÄÄÄ´ | ³ ³ ³ ³ ³ ³ ³ ³ | ³ ³ ³ ³ ³ ³ ± Rs ± | ³ ³ ³ ³ ÀÄÄ³ ³ ± ± | ³ ³ ³ ³ Q1 ÃÄ(ÄÄÙ ± | ³ ³ ³ ³ Ú<Ä³ ³ Rb ³ | ³ ³ ³ - ³ ³ ³ ³ | ³ ³ ³ oÄÄÄÄÅÄÄÄÄÄÅÄÄÄÄ(ÄÄÄÄÄÄÂÄÄÙ | ÀÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÅÄÄÄÄÄoÄÄÄÄÄÙ ÄÁÄ ³ ³ ³ | ÄÁÄ - GND1 ³ ³ ÀÄÄ¿ |M GND 2 ³+ ³ ³ ÄÁÄ ³ Û º Figura 2: El oscilador de C1 ÄÂÄ ³ Û º bloqueo mejorado. ³- ³ Û º ³ ³ - + ø³ Z1Ã´\ÃÄÁÄÄÄ´ÃÄÄÄÄ´L3 ³ Ca ³ ³ ³ ÀÄÄÄÄÄ´>ÃÄ±±±ÄÄÙ D2 R1 En la figura 2 vemos una mejora substancial en la prestaci¢n de un oscilador de bloqueo, con s¢lo 4 componentes adicionados. D2 carga a C1 negativo por el lado inferior durante la descarga del inductor, obteni‚ndose as¡ una tensi¢n negativa de unos -7 o -10 volts de corriente cont¡nua sobre C1. Si la tensi¢n de ruptura del zener Z1 se escoje dentro de esos valores, tan pronto como la fuente quiera pasarse de tensi¢n, tambi‚n lo har la acu- mulada en C1. Entonces, el zener Z1 conducir y adicionar una parte de la tensi¢n negativa desarrollada sobre C1 al gate del MOSFET, disminuyendo el tiempo de encendido, la energ¡a acumulada en L1, y con ella, la tensi¢n de salida. Es decir, se mejor¢ la regulaci¢n. El resistor R1 limita los picos de carga de C1 a valores adecuados para el diodo D2. Tuve oportunidad de reparar numerosas fuentes ATX en las cuales el capacitor C1, de un valor de 1æF 50V, se secaba por el exceso de temperatura al que era sometido (montado muy cerca del discipador o de alg£n resistor de potencia), o por una falla del ventilador. En tal caso, la tensi¢n en sus bornes cae dr sticamente y al cabo de pocas horas, la fuente colapsa por perder regulaci¢n. La tensi¢n de stand by (cable violeta) pasa de los 5V nominales a 9 o 10 Volts destruy‚ndose toda la l¢gica de arranque del motherboard (TTL). Es decir, la falla de un componente de menos de 1 centavo de d¢lar, acarreaba el reemplazo de mother, micro y memoria por unos nuevos. Un verdadero desastre en cuanto a un mal dise¤o y elecci¢n de la calidad y valores de los materiales. + oÄÄÄÄÂÄÄÄÄÄÂÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄ¿ ÚÄÄ´>ÃÄÄÄÄÂÄÄÄÄÄÂÄÄÄÄÂÄÄÄÄÄoÄÄ¿ + ³ ³ ³ ³ D1 ³ ³ ³ ³ ³ ± øÛ º Û ±R4 ³ ±R2 ³ ³ ± Rg L1 Û º Û L2 ± ³ ± ³ ³ ± Û º Û ± ³ ± ³ ³+ ³ ³ ³ø ³ + ³ Co ³ ³ Rc ÄÄÁÄÄ ³ MF1 ³ÄÄÙ | ³ ³ ÄÄÁÄÄ ÃÄÄÄ¿ ± ÄÄÂÄÄ ÃÄÄÄÄÂÄÄÄÄÄÄ´<Ä¿ | ³ ³ ÄÄÂÄÄ ³ ³ ± ³- ³ ³ ³ÄÄ´ | ³ ³ - ³ ±R3 ³ ± ci ³ ³ ³ ÚÄÄÄÄÄÄ´ | ³ ³ ³ ± ³ ³ ³ ³ ³ ³ ³ | ³ ³ ³ ± ³ ³ ³ ³ ³ ± Rs ± | ³ ³ ³ ³ ³ ³ ³ ÀÄÄ³ ³ ± ± | ³ ³ ³ ±P1 ³ ³ ³ Q1 ÃÄ(ÄÄÙ ± | ³ ³ ÃÄÄÄ>± ³ ³ ³ Ú<Ä³ ³ Rb ³ | ³ ³ ³ ± ³ ³ - ³ ³ ³ ³ | ³ ³ ³ ³ ³ ³ oÄÄÄÄÅÄÄÄÄÄÅÄÄÄÄ(ÄÄÄÄÄÄÂÄÄÙ | ÀÄÄÄÄÄÄÄÄÄ(ÄÄÄÄÄÅÄÄÄÄÅÄÄÄ)ÄoÄÄÙ ÄÁÄ ³ ³ ³ | ³ ÄÁÄ ³ ³ - GND1 ³ ³ ÀÄÄ¿ |M ³ GND 2 ³ ³ ³+ ³ ³ ³ ³ ³ ÄÁÄ ³ Û º ³ ³ ³ C1 ÄÂÄ ³ Û º ³ ³ ³ ³- ³ Û º ³ VR1³ ³ ³ ³ - + ø³ ³ ³ ³ ³ ÃÄÄÄ´ÃÄÄÄÄ´L3 ³ K ³A ³ ³ ³ Ca ³ ÀÄ´>ÃÄÄÄ´<ÃÙ ³ ³ ÀÄÄ³ ³ / ³ ³ ³ Ã <ùùù³ùùùùùùùùùùùùùù PCD RÀÄÄÄÄÄÙ ³ Ú<Ä³ ³ luz ³ ³ PCT ³ ÃÄÄÄÄÙ ³ ÀÄÄÄÄÄ´>ÃÄ±±±ÄÄÙ Figura 3: El oscilador de bloqueo mejorado con una D2 R1 regulaci¢n. En esta figura vemos como se implementa una regulaci¢n de la tensi¢n de salida. VR1 es un regulador lineal shunt (Paralelo o derivaci¢n) del tipo del TL431. Su referencia se ajusta mediante el preset P1 de manera que siempre tenga 2.5V entre ese terminal y su nodo, conectado a masa. Multiplicando la tensi¢n de referencia por por el valor de desmultiplicaci¢n que proporciona el divisor resistivo R2, R3 y P1 se ajusta la tensi¢n de salida de nuestra fuente. Como P1 forma parte de ese divisor, permite ajustar dicha salida. VR1 demandar una corriente mayor o menor por su c todo, con lo cual variar la corriente circulando por el LED del PC a ‚l conectado, variando su brillo. Como este se encuentra acoplado ¢pticamente a PCT, el transistor de salida del optoaislador, si la tensi¢n de salida tendiera a aumentar, con ella lo har la corriente que circula por el LED y tambi‚n por el fototransistor, inyectando tensi¢n negativa al gate del MOSFET, disminuyendo el tiempo de encendido, y por consiguiente, la tensi¢n de salida. Es as¡, como se mantiene fielmente ajustada ante las variaciones de l¡nea y por carga. Normalmente, a este tipo de fuentes se las utiliza en potencias de hasta unos 80 Watt, principalmente en monitores de PC algo antiguos (d‚cada del 90) y televisores, y en las fuentes ATX como alimentador de Stand By (unos 10 Watts). Dado que las transiciones parten de cargar y descargar la compuerta a partir de elementos pasivos (resistencias y capacitores), son relativamente lentas y dif¡ciles de controlar, a pesar de lo cual es notoriamente ayudado por el efecto de realimantaci¢n positiva. Esto hace que el rendimiento de la conversi¢n sea relativamente bajo (60-70%). Aplicando un pulso de reducida amplitud a la compuerta en el momento en que est pr¢ximo a empezar a conducir, obligar a comenzar el ciclo antes de lo previsto, con lo cual es posible la sincron¡a f cilmente con, por ejemplo, la etapa de salida horizontal de un TV o monitor. Tomando el pulso de salida del transformador de l¡nea, diferenci n_ dolo y aplic ndolo a la compuerta del MOSFET v¡a un peque¤o transformador de pulsos, se puede hacer que la entrada en conducci¢n del diodo de salida coin_ cida con el inicio del ciclo activo del barrido horizontal, con lo cual el ripple a la salida se puede disminuir de manera notable. En otras palabras, la fuente entrega potencia de salida justo cuando la carga la necesita. Por lo tanto, es posible reducir el valor del capacitor utilizado como filtro a la salida del conversor conmutado. Esto adem s, facilita el ocultamiento de algunas posibles interferencias generadas por la fuente sobre la etapa de video, en el momento en que los c todos del TRC son llevados al corte durante el borrado horizontal. ÉÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍ» º Redacci¢n y dibujos en ASCII por LW1DSE Osvaldo F. Zappacosta. º º Barrio Garay, Almirante Brown (1846), Buenos Aires, Argentina. º º Realizado con Editor de Texto de MSDOS 7.10's (edit.com) en mi AMD's 80486.º º 26 de mayo de 2012. º º Revisado y actualizado 02 de septiembre de 2017. º ÈÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍ¼ Fin del cap¡tulo #28. ÉÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍ» º Osvaldo F. Zappacosta. Barrio Garay (GF05tg) Alte. Brown, Bs As, Argentina.º º Mother UMC æPC:AMD486@120MHz 32MbRAM HD SCSI 8.4Gb MSDOS 7.10 TSTHOST1.43C º º 6 celdas 2V 150AH. 18 paneles solares 10W. º º lw1dse@yahoo.com ; lw1dse@gmail.com º ÈÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍ¼
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11.05.2024 17:36:41l

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