En la figura 1 vemos el diagrama en blo- ques de este tipo de fuente que se caracteri- za por la presencia de un transformador del tipo flyback, lo que indica la necesidad de usar una frecuencia elevada para su funcio- namiento, prescindiendo de la frecuencia baja de 50 o 60Hz, típica de las fuentes de alimentación convencionales.
El funcionamiento de este tipo de fuente puede explicarse de la siguiente manera. Se aplica una tensión de +B proveniente de un circuito rectificador al primario del transfor- mador flyback T11 y después a la pata 1 del procesador IC11.
El retorno al circuito rectificador se efec-
túa por medio del resistor R11. El resistor R21 suministra la tensión inicial de arran- que a la pata 9 de IC11. Un regulador inter- no suministra la tensión +B que necesita IC11. Un oscilador y modulador interno del tipo PWM (Pulse Width Modulation) sumi- nistra la señal a un circuito de excitación proporcional de drive. La forma de onda resultante es aplicada a un circuito interno de drive. La señal de drive sale por las patas 4 y 5 de IC11 y es aplicada a la etapa final por medio de la pata 3. El circuito de salida excita el transformador flyback T11 por la pata 1. Una tensión derivada del secundario B es rectificada por el diodo D21 y reem- plaza la tensión de arranque aplicada a la pata 9 de IC11.
Una tensión de referencia rectificada por el diodo D22 es sensada por medio de la pata 8 para inhibir el funcionamiento del integrado. Un circuito sensor de exceso de corriente monitorea la corriente que atravie- sa R11. Si la corriente es excesiva, un cir- cuito cerrojo se activa e impide el funciona- miento por medio de un circuito interno de sobre- tensión OVP (Over Voltage Protection) y otro de protección térmica TSD (Thermal Shut Down).
Una corriente primaria excesiva es sensada por la pata 6. Este circuito termi- na el ciclo del oscilador si la corriente primaria resul- tase excesiva. La regula- ción de la tensión es facili- tada por medio de una rea- limentación de una tensión de referencia por medio de un aislador óptico Q31 conectado a la pata 7.
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ODERNOSApéndice
Figura 1 - Diagrama en bloques de una fuente con fly-back.
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El Circuito del Rectificador
En la figura 2 vemos el circuito del recti- ficador. El fusible F1 de 1,6 amperes prote- ge la fuente contra corrientes excesivas.
El protector de sobrecargas D2 desvía la corriente causada por picos de tensión en la red, quema el fusible F1 y protege el circuito. El inductor L1 y el capacitor C1 ayudan a aislar línea de la red alterna del ruido de R.F. generado por la fuente. L1 ayuda tam- bién a reducir el golpe de corriente de encendido sobre el puente rectificador D1.
Los capacitores C2 y C3 establecen un potencial de refe- rencia de la masa aislada con respecto a la línea de alterna.
R1 impide la formación de cargas en la masa aislada al descargar constantemente el terminal común.
Los inductores LB1 y LB2 impiden que el ruido de con- mutación se introduzca en la masa aislada.
D1 es un rectificador de onda completa.
C11 filtra la tensión conti-
nua rectificada y suministrada al regulador conmutado.
Circuito de Conmutación de Salida de la Fuente
En esta fuente de alimentación el circui- to de salida de la fuente está incorporado en el controlador IC11. En la figura 3. vemos este sector del circuito. El transistor interno TR2 es usado como driver-amplificador intermedio. El circuito de excitación pro- porcional suministra una señal de pulsos cuadrados a su base. Esta señal es amplifi- cada y aislada y sale por la pata 5 de IC11.
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Figura 2 - El circuito rectificador.
Figura 3 - Circuito de conmutación.
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Cuando el circuito de excitación propor- cional aplica un "HIGH" a la base de TR2, permite que la salida en la pata 4 quede flo- tando. A su vez cuando aplica un "LOW" a la pata 4, también aplica un "LOW" a la base de TR2. El resistor externo R14 permi- te que la salida de señal de TR2 en la pata 5 sea combinada con la salida de señal de excitación proporcional en la pata 4. Ambas señales se combinan y se acoplan a la pata 3 de IC11 por medio de R15 y C13. Esta señal actúa como driver para el transistor interno de conmutación TR1.
Durante la parte de "apagado" de la señal, la pata 4 está conectada a masa a tra- vés del excitador proporcional y el capacitor C13 se descarga a través de D11.
Cuando vuelve la parte positiva del "encendido" de la señal, TR1 conduce a medida que C13 se carga. El emisor de TR11 está conectado a masa por medio de la pata 2 de IC11. La conducción de TR1 conecta a masa la pata 1 y permite que cir- cule corriente a través del bobinado prima- rio del transformador T11.
El Arranque de la Fuente
Inicialmente, cuando se enciende el equipo, la tensión de +B es suministrada a la pata 9 de IC11 por medio de los resistores R21 y R24.
La tensión de +B forma una rampa en la pata 9 a medida que el capacitor C21 se carga. Tan pronto la tensión llega a 7,6 volt, el circuito de arranque en el IC11 se activa y suministra tensión al regulador interno.
El regulador interno aplica tensión a los circuitos del osci- lador y driver de IC11. La ten- sión generada en el bobinado B es rectifica- da por el diodo D21 y filtrado por C21. La tensión +B resultante es usada para alimen- tar a IC11, eliminando la necesidad para R21 y R24 cuando se establece el modo fun- cional. En la figura 4 vemos el circuito correspondiente.
El Oscilador
El circuito del oscilador recibe su tensión de +B del circuito del regulador interno. Los tiempos de este oscilador se fijan por los cir- cuitos de temporización "T-ON" y "T-OFF". El oscilador forma rampa a medida que el capacitor interno C1 se carga a través de R1. Esta rampa decae a medida que el capacitor C2 descarga por R2.
Este proceso forma una onda triangular que se aplica al excitador proporcional que la transforma en una onda cuadrada. La pata 8 suministra realimentación desde el trans- formador T11. Esta señal de realimentación sincroniza el periodo de corte del oscilador con el colapso del campo magnético del
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ODERNOSFigura 4 - El circuito de arranque de la fuente.
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transformador usando dos comparadores internos. Los comparadores Op1 y Op2 son referenciados por 0,75 volt y 1,4 volt, res- pectivamente.
La Regulación de la Fuente
Esta fuente de alimen- tación usa la modulación por ancho de pulso para obtener una tensión de salida constante. Al acortar el tiempo de la formación
de rampa (tiempo de encendido) se reduce la potencia aplicada al transformador duran- te cada ciclo de trabajo. Esto reduce las ten- siones de salida, en cambio el aumento del tiempo de encendido resulta en un aumento en las tensiones de salida. El resistor interno R1 y el capacitor interno C1 determinan la constante de tiempo de la rampa. El valor de C1 es de 0.0033µF y el valor de R1 es ajus- tado en fábrica como para obtener un tiem- po de rampa mayor que el necesario, lo que resulta en una tensión de salida excesiva. Se agrega una red externa, formada por R31, Q31, R32 y D32.
Esta red asiste al resistor interno R1 para lograr una carga más rápida de C1. Así se reduce el tiempo de la rampa. La variación de la resistencia de este circuito modifica el tiempo de la rampa.
Esta variación se logra por la variación de la conducción del transistor en el acopla- dor óptico Q31. La resistencia de Q31 es inversamente proporcional a la intensidad de la luz que incide en su base. Un diodo LED en el interior de Q31 suministra la intensidad de luz sobre la base del transistor
para producir las tensiones de salida desea- das. En la figura 5 podemos observar los detalles de este circuito.
La Limitación de la Corriente del Primario
Para proteger la fuente de alimentación de la destrucción por corriente exclusiva, se agrega un circuito de limitación de la corriente del primario. Cuando el transistor Tr1 es conmutado para conducir, la corrien- te circula por el bobinado del primario del transformador T11. Cuanto más tiempo el transistor Tr1 conduce, mayor será su corriente. A medida que la corriente aumen- ta, la caída de tensión sobre R11 también aumenta. Esta caída de tensión es aplicada a la pata 6 de IC11 a través de un divisor de tensión consistente de R13 y R12.
Tan pronto como la pata 6 se polariza más negativo que la tensión interna de refe- rencia de -1 volt, la salida del amplificador operacional interno va a HIGH, terminando la parte de ON del ciclo del oscilador. Esto se repite en cada ciclo del funcionamiento.
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Figura 5 - Circuito del oscilador y regulación.
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Circuitos de Protección
En el procesador IC11 se encuentra incorporado un circuito cerrojo, como vemos en la figura 6. Este cerrojo permite detener el funcionamiento de la fuente de alimentación en caso de suceder defectos. Un sensor de corte térmico activa la com- puerta OR, OR1 si la temperatura del inte- grado excede el límite prefijado de 150°C. Esto activa el cerrojo que a su vez bloquea el oscilador y detiene la fuente.
La tensión de +B aplicada a la pata 9 de IC11 es monitoreada por un protector de sobretensión (OVP = Over Voltage Protector). Si el +B alcanza el nivel indese- ado de 10 volt, el circuito OVP activa la compuerta OR y apaga la fuente de alimen- tación.
La tensión de cresta no filtrada es deri- vada del transformador T11 y es aplicada a la pata 8 de IC11 a través de D22 y es moni- toreada por el comparador OP3. Si la ten- sión de cresta alcanza a 5,1 volt, el compa- rador activa la compuerta OR y apaga la fuente.
Cuando el apagado ocurre, el cerrojo permanece bloqueado hasta que la tensión desaparece o la corriente a través del cerro- jo se reduce a menos de 500µA.
Las Fuentes del Secundario de T11
La tensión de las fuentes derivadas del secundario del transformador T11 puede variar debido a las variaciones en la fuente de 6 volt que se usa como realimentación para la regulación. Por este motivo, es importante que cada una de estas fuentes de tensión sea regulada en forma individual. Los 12 volts que salen de la pata 17 de T11 son filtrados y aplicados al colector del regulador Q31. Este transistor es usado como conmutador y como regulador. Cuando la línea del encendido (POWER ON/OFF) se encuentra en LOW, Q34 está apagado. Por lo tanto QR33 es apagado y no llega ninguna polarización a la base de Q31. Se observa este circuito en la figura 7.
Esto produce el corte de Q31 y el apaga- do de la fuente de 9 volt. Cuando se encien- de el equipo, Q34 y Q33 empiezan a conducir y suministran una polariza- ción a la base de Q31 a tra- vés de los resistores R31 y R32. Esta polarización es fijada por el diodo Zener D32 en 10 volt. El transis- tor Q31 conduce y sumi- nistra 9,3 volt en su emi- sor.
Con la fuente de 9 volt encendida y regulada por el diodo Zener D32, resul- ta importante encender y regular también la fuente de -9 volt. Además, es muy
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ODERNOSFigura 6 - Las protecciones de la fuente.
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importante que este nivel se mantenga en concordancia con el nivel de +9 volt. Cuando la tensión de 9 volt sube o baja, la tensión de -9 volt tam- bién debe subir o bajar en concordancia.
En la pata 18 de T11 existe una tensión rectificada y filtrada de -13 volt. La polari- zación para el transis- tor de regulación Q41 es suministrada por el resistor R42 y el tran- sistor Q42. Cuando la tensión de 9 volt apa-
rece en el emisor de Q32, éste conduce y enciende Q42. El transistor Q42 polariza Q41 para conducir y la tensión de -13 volt aparece en su emisor. Como en el divisor de tensión R43, R36 y R35 aparece una tensión negativa más alta en un extremo y una ten- sión positiva más baja en el otro, esta pola- rización hace conducir Q43. La conducción de Q43 reduce la polarización en la base de
Q41. Esto reduce la tensión de salida de Q41 y lo ajusta a -9 volt. Inversamente, una disminución en la tensión de -9 volt produ- ce una reducción en la conducción de Q41 y restaura los -9 volt. Un incremento en el nivel de 9 volt produce la menor conducción de Q43 y la mayor conducción de Q41. Esto balancea el incremento o la reducción de +9 volt y -9 volt en forma recíproca. ☺☺
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Figura 7 - Las tensiones del secundario de la fuente.
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