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MODELOS: LM-U2350A, LMS-U2350 LM-U4050A, LMS-U4050, LMS-U4050W LM-U5050A, LMS-U5050, LMS-U5050W, LMS-U5050S
La tecnología actual ofrece circuitos de alto rendimiento y de regulación más estable, tal es el caso de las fuentes conmutadas, quien se dedica al servicio de reparación de equipos electrónicos estará familiarizado con las fuentes conmutadas en televisión, monitores e incluso en los ordenadores, todos estos equipos son de un consumo de baja potencia que oscila en promedio entre unos cuantos mili- amperios a 1.5 amperio en televisores de 29/32”. Hasta hace un tiempo atrás los modernos componentes de audio usan una fuente a base de transformador de bajada, la cual es pesada y solo regulada en sus tensiones bajas por medio de reguladores lineales (a transistores y reguladores lineales del tipo 78XX, 79XX), 3.3, 5, 9, 12v y en algunos casos la tensión negativa que alimenta el DISPLAY, las tensiones para la etapa de potencia no es regulada. Las fuentes reguladas lineales son eficientes en circuitos de mediana potencia y tienen un rendimiento aproximado menor al 70%, el resto se pierde en calor, en la siguiente tabla vemos algunas características de estas fuentes:
Como puede notar las fuentes conmutadas tienen más a favor que en contra, de hecho hay mas factores como el ahorro de energía que exigen algunos países, por esto es que algunos fabricantes de componentes están incorporando fuentes conmutadas en sus equipos, como es el caso de LG, Panasonic; Samsung y otros.
En la imagen puede ver el frente del equipo LG en el que basaremos el estudio.
Los dispositivos usados por esta fuente son usados en otras series de modelos de LG e incluso en otras marcas como Panasonic, así que si aprende como funcionan estas fuentes podra entender la de otros modelos
Fuente de alimentación completa
Como puede ver en la imagen anterior en la parte superior izquierda se encuentra la fuente no regulada, en la parte derecha superior tenemos la fuente de stand by formada por el transformador 903 y el C.I.902 un circuito modulador de 8 terminales del tipo PMW (modulador por ancho de pulso), a su izquierda vemos el transformador T902 y el C.I.931 generador de la tensión de B- 65V, a su izquierda tenemos el T901 y el C.I.921 generador de la tensión de B+65V, en la parte derecha están los conectores 902 por el cual ingresan los pulsos de control para el encendido de la fuente alta y en su caso las tensiones para el reproductor de discos compactos, y 903 salida de tensiones para el reproductor de discos, y en la derecha inferior el conector CN901 el cual conecta a la placa principal de los amplificadores de potencia entregando la tensión de fuente simétrica de 65V y un voltaje de 9v para la habilitación de los amplificadores de potencia, si este ultimo voltaje falta los amplificadores de potencia no funcionaran.
En la figura 2 puede ver la fuente conmutada acoplada a los amplificadores de potencia, una forma cómoda y segura de probar la fuente así como los amplificadores de potencia
Como es común en la mayoría de componentes no es posible hacer mediciones en la placas de fuente y salida de audio, pero de esta manera se puede revisar con cierta comodidad, observe en la parte inferior derecha se aprecia un puente de alambre en CN902 entre los terminales 2 a 6, téngalo en cuenta pues es el puente que usaremos para simular el pulso de encendido para la fuente y prueba de los amplificadores de audio, para activar el P-CTR (START) colocaremos un puente entre los terminales 5 y 6 lo que activara los reguladores switcheados, así como el circuito que alimenta el display, para una prueba completa de la fuente deberá conectar los 2 puentes.
Filtro de linea
Uno de los inconvenientes de las fuentes conmutadas es su sensibilidad a los picos de voltaje, por lo que deben protegerse con circuitos supresores de ruido, los cuales también sirven para evitar que el ruido que generan la conmutación de las fuentes se monte en la línea de C.A. Afectando a otros equipos.Como puede ver en la siguiente imagen contiene 3 circuitos supresores formados por LF901 a 903 (LF linefilter o filtro de línea) y sus condensadores asociados, los cuales funcionan para bloquear tanto frecuencias bajas como las altas, también evitan que ingresen los ruidos de línea como evitan que se monte en la línea el ruido generado por el conmutador, así mismo la placa contiene el fusible de línea y el VDR VR901 que protege la entrada de línea de picos altos de tensión, el fusible se abrirá por vejes, sobrecarga de corriente instantánea, y por sobre corriente provocada por la sección de fuente no regulada, incluyendo corto en los embobinados del transformador, el VDR así mismo se puede dañar por vejes o por una subida de tensión que supere sus características.
Veamos cómo funciona básicamente la fuente, en la siguiente imagen vemos el circuito filtro de línea (LINE FILTER), (también llamado supresor de ruido), en la cual vemos las 3 secciones de transformadores con sus respectivos condensadores, su funcionamiento es simple, el transformador con sus respectivos condensadores conforma un circuito sintonizado, los cuales reaccionas a ciertos rangos de frecuencias, así mismo los transformadores están embobinados en contra-fase eliminando por su misma inductancia picos de ruido, la sección cuenta con el fusible de protección el cual se abrirá en caso de una sobre corriente generada por los componentes de entrada así como de los componentes de la fuente primaria, así mismo contiene el varistor VR901 que protege a la fuente de tensiones mayores de línea, si se rebasa su valor este se pondrá en corto dañando el fusible de línea dejando imposibilitado el equipo
Fuente de STAND BY
Esta fuente usa el integrado modulador STR-A6252 tipo DIP de 8 terminales, incorpora protecciones de sobre-corriente (OCP), sobre-carga (OLP), Sobre-voltaje (OVP), bajo voltaje (UVLO) y apagado por temperatura, su frecuencia de operación es del orden de los 50 KHZ., así mismo incorpora el sistema de arranque suave (SOFT START), como algunos tipos de circuitos integrados Modulados por ancho de pulso (PWM) incorpora internamente un divisor de tensión para el arranque llamado POWER CELL (Celda de poder), por lo que este circuito carece del clásico sistema de arranque por medio externo
Mencionamos algunas aplicaciones en que se usa este integrado STR-A5262A
Cargadores de baterías. Teléfonos celulares, cámaras digitales, cámaras de vídeo, sistemas de luz de emergencia, etc.
Fuentes de Standby. TV TRC, TV proyección, TV LCD, TV PDP, PC de escritorio, sistemas de audio.etc.
Fuentes pequeñas SMPS. Impresoras de inyección, reproductores/grabadores de DVD, aire acondicionado, refrigeración, maquinas lavadoras, etc.
Y las propiedades de sus diferentes tipos.
NOTA: no son intercambiables, puesto que trabajan a diferentes frecuencias y son de diferente RDS, esto seria fatal pues la tensión de salida sera muy diferente a la original generando daños a otros componentes como a los zener de protección.
STR-A6252 circuito interno
Sección de arranque (funcionamiento)
En el diagrama siguiente tenemos el circuito de arranque, como se menciono en el párrafo anterior este integrado no emplea circuito de arranque exterior, incorpora un circuito llamado POWER CELL el cual cumple la función de alimentar al bloque interno de arranque, este circuito no solo sirve para iniciar la primera oscilación, cumple el propósito de arrancar la oscilación en cada pulso, veamos como.
Los terminales del drenador (7 y 8) están alimentados permanentemente a través del transformador de carga en este caso del transformador T903 a través de los terminales 1 y 3, como ve en la imagen anterior el bloque de POWER CELL esta simbolizado por un SW el cual al inicio por defecto está cerrado entre los terminales 7 y 8 Drenador al terminal 5 Vcc. Cuando el terminal de Vcc alcanza una tensión aproximada de 12v se inicia el pulso de oscilación, con lo cual el mosfet conduce a saturación completa cerrando el circuito del terminal 3 de T903 a tierra generando la carga del primario de T903, al terminar el pulso positivo inicia la caída negativa con lo que el mosfet se va al corte, a la vez que el SW de POWER CELL se abre dejando sin alimentación al terminal 5 Vcc, en ese momento el bobinado primario se descarga sobre los bobinados secundarios y auxiliar, el cual a través del terminal 4 y vía R942 y D942 alimenta ahora al terminal de Vcc a un potencial de 15.1V, al seguir descargándose el primario va disminuyendo el potencial de inductancia por lo que también va disminuyendo la alimentación del terminal de Vcc, al llegar el potencial de Vcc a unos 10v nuevamente el bloque de POWER CELL se cierra para alimentar el terminal 5 Vcc a través de la tensión del DRENADOR (7 y 8) con lo que al alcanzar una tensión aproximada de 12v se iniciara un nuevo pulso de oscilación repitiéndose el proceso mencionado indefinidamente a una frecuencia aproximada de entre 45 a 55 KHZ. La tensión de Vcc tiene otras funciones en el sistema de protección como veremos más adelante.
El bloque de SOFTSTART reduce el stress del mosfet de potencia durante el arranque permitiendo una mayor duración.
R941, D941, C941 y C942 conforman un filtro de supresión de picos llamado comúnmente AMORTIGUADOR conocido también como SNUBER, estos picos se generan en el transformador por causa de la conmutación de switcheo, los picos de tensión generados pueden ser tan altos que podrían destruir o provocar sobrecalentamiento del mosfet.
ZD941 y ZD942 son diodos zener de protección de sobre tensión, D903 rectifica una tensión de 12v para el circuito de encendido de las fuentes de poder.
R943 en el terminal 1 es la resistencia del terminal SOURCE del mosfet, así como la resistencia que genera la caída de tensión de referencia para el circuito de protección de OCP.
La frecuencia de operación es de 50KHZ con una diferencia más o menos de 2KHZ, determinada por el condensador C943, aunque por diseño es de 45KHZ a 55KHZ.
Si usted a reparado este tipo de fuentes notara que cuando la fuente no arranca, ya sea por algún sobre-consumo en la sección secundaria o por algún problema de componentes asociados al C.I. Modulador, la tensión del terminal de Vcc varia de entre unos 8v a 14v en promedio, esto es debido a que solo está presente la tensión de arranque, cuando arranca el modulador consume energía, pero al no haber generación de la tensión de Vcc esta se cae, pero como se apaga el C.I. la tensión de arranque aumenta nuevamente arrancando al C.I., cuando la fuente arranca normal la tensión de arranque es sustituida por la tensión proveniente del bobinado auxiliar, como se explico en el párrafo anterior. Lo anterior nos indica la situación en que se puede encontrar la fuente, por ejemplo una tensión de arranque que no tiene variación nos indica un estado completo de inactividad del C.I. modulador, una tensión variable de la tensión de arranque nos indica que el C.I. Oscila pero por algún motivo lo hace en forma aleatoria, esto puede ser por falta de la tensión de Vcc proveniente del embobinado auxiliar del transformador T903 o bien por activación de protecciones, sobre-consumo en la sección secundaria por corto circuito y así mismo por daño en la sección de salida del mismo C.I. Modulador, cuando la tensión de arranque es muy baja tendremos un daño en el bloque de POWER CELL (muy común en este tipo de integrados) por lo que deberá reemplazar el integrado.
Control de regulación
Para mantener la estabilidad de la fuente esta debe ser controlada en laso cerrado, para ello se utilizan 2 tensiones de retroalimentación, una es la misma tensión de Vcc (terminal 5) la cual sirve para detectar sobre voltaje en base a tensiones de referencia de bloques internos para el control del PWM, la segunda, se toma una muestra de la tensión secundaria de 5.6v proveniente del terminal 8 de T903 y rectificada por los diodos D973, D977 y D978, dicha tensión se aplica al ánodo del diodo emisor del opto acoplador a través de R982 y a través R986 al terminal de control del zener de precisión llamado también AMPLIFICADOR DE ERROR IC976 el cual controla la tensión del cátodo del diodo emisor del opto acoplador PC903, la diferencia de tensión provocara diferentes niveles de encendido del diodo emisor de luz de PC903 que provocara diferentes grados de conducción del foto transistor de PC903, como ve el emisor del foto transistor se conecta a tierra, siendo el colector el elemento de control, el colector no está conectado como en otros circuitos a una tensión proveniente del transformador, se conecta directamente al terminal 4 el cual cumple las funciones de control FB y detector de sobre carga (over load OLP).
El modulo POWER CELL asi como la tensión de Vcc sirven para el control pulso por pulso, el cual detecta el grado de desmagnetización del primario, esto es importante para el buen funcionamiento del integrado.
Como puede notar en el diagrama esquemático del STR-A5262A usa muy pocos componentes externos para su funcionamiento, lo que reduce el tiempo de reparación, ya que al ser un componente de alta integración incorpora internamente casi todas sus funciones, reduciendo los componentes críticos.
En la siguiente tabla puede ver los valores máximos y mínimos de disparo de las protecciones
Protecciones
OCP. El censado de corriente se lleva a cabo con solo una resistencia de bajo valor, R943 de 0.47 ohm sobre el terminal 1, como puede ver en el diagrama a bloques del STR-A6252A la caída de tensión de R943 se aplica a través del bloque de Blanking al operacional FB/OCP el cual tiene una referencia interna de 0.75v, cuando la caída de tensión en R943 rebasa dicha referencia el operacional actúa sobre el modulo PWM/LATCH apagando al integrado, si la sobrecarga es en la sección secundaria el integrado encenderá y se apagara indefinidamente como se explico en párrafos anteriores pues el sistema es auto start esto quiere decir que si por alguna causa se apaga el integrado este tras unos milisegundos intentara iniciar un nuevo pulso de oscilación.
OLP. El censado de sobrecarga se lleva a cabo por medio del terminal 4, y el bloque de POWER CELL, observe el diagrama a bloques, el operacional OVERLOAD PROTECTION en su terminal no inversora (positiva) tiene una referencia de voltaje, dependiendo de la tensión de su terminal negativa el operacional afectara el bloque TIME el cual alterara el tiempo del pulso tratando de compensar la sobre carga, así mismo afectara el bloque CV/CC/CONTROL el cual en caso de incrementarse la sobrecarga conmutara el bloque de referencia de tensión que alimenta el terminal negativo del operacional OVERLOAD PROTECTION, con lo cual el bloque TIME emitirá la señal para bloquear el driver apagando el integrado, así mismo por si no fuera suficiente a mayor carga la tensión de Vcc aumenta, la tensión de Vcc normal es de 15.1v pero si aumenta considerablemente la carga la tensión en Vcc aumentara, en la prueba realizada se incremento la carga por medio de una resistencia de 50 ohm y la tensión de Vcc subió a 20v en caso de elevarse esta tensión el bloque CV/CC/CONTROL conmutara la tensión de referencia del operacional de OVERLOAD apagando el driver, el integrado reiniciara y tratara de llevar a cabo una nueva oscilación.
OVP. La tensión de OVP se detecta directamente en el terminal 5 Vcc como puede ver el operacional de OVP tiene una tensión de referencia de 32v si la tensión en el terminal 5 rebasa esta tensión de referencia el operacional se dispara apagando el integrado, así mismo puede notar que en el circuito externo de terminal 5 se encuentra un zener ZD941 de protección de 33v el cual se pondrá en corto si la tensión se eleva rápidamente rebasando la tensión de referencia de OVP. En caso de una falla de este tipo es probable que se dañe el zener de protección puesto que si aun no a terminado la desmagnetización la tensión en Vcc continuara aun apagado el integrado, rebasando la característica de tensión zener.
Temperatura. Si el integrado sobrepasa la temperatura máxima preestablecida el integrado se apagara y no reiniciara hasta bajar la temperatura a niveles preestablecidos.
En el terminal 5 Vcc se encuentran conectados a través de R916 los transistores Q902 y Q903, este circuito me es incierto pues permanece inactivo en funcionamiento normal, refiérase a la siguiente imagen.
En la base de Q903 hay 38v, en la base de Q902 hay 32v, en emisor de Q902 hay 15.1v. Con lo cual estos quedan polarizados inversamente, en las pruebas realizadas para ver su funcionamiento se conecto la fuente a un DIMMER y se vario la tensión de alimentación de 90vca a 120vca, se redujeron proporcionalmente las tensiones de los transistores quedando aun en polarización inversa, siguiente, se aumento la carga en la salida de los 5Vcc, con una resistencia de 50 ohm, con lo que la tensión de Vcc subió a 20v con lo cual aun siguen en polarización inversa, así que llego a la conclusión que si la tensión de Vcc se incrementa por causas de falta de control o bien que se incremente la tensión de Vcc por sobrecarga, el transistor Q902 conducirá a tierra, reduciendo la tensión de Vcc que estará determinada únicamente por la resistencia R916 de 82 ohm, con lo que se podría reducir la tensión de Vcc a un nivel suficiente para apagar el integrado, si usted estimado lector conoce bien el funcionamiento de este circuito y desea compartirlo no dude en comunicarse. Como recomendación si la tensión de Vcc fuera deficiente valdría la pena revisar este circuito.
Tip de reparación
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Capitulo 2 LG LM-U5050 Fuentes de poder simétrica.
