CURSO DE FUENTES CONMUTADAS - LECCION 10REPARACION DE FUENTES PHILIPS Y JVC

Las fuentes de videocaseteras actuales suelen ser muy económicas y construídas con muy pocos componentes discretos. En esta entrega explicamos el funcionamiento y la reparación de una de estas fuentes utilizadas en máquinas Philips y JVC.

INTRODUCCION

La fuente explicada que hoy nos ocupa pertenece a las videocaseteras indicadas en la tabla de abajo

MARCA MODELO

JVC HR-J411EN

JVC HR-J414EN

JVC HR-J416EN

Philips VCR-354

Esta fuente es ya clásica en videocaseteras, cuyo consumo es relativamente bajo: 25W (comparado con el consumo de un TV que se estima en 75W). Para obtener un buen funcionamiento con tan poco consumo no se requieren circuitos integrados especiales.

Utilizando una llave de potencia a transistor bipolar se puede resolver la fuente con dos transistores de señal y un transistor de potencia (considerando sólo la sección primaria, es decir el oscilador básico y la sección de control PWM). En muchos casos, esos dos transistores de señal se resuelven en un solo transistor de alto beta. Si se utiliza una llave a mosfet (como en nuestro caso) sólo se requiere un transistor de señal de beta normal, habida cuenta de las características de excitación del mosfet.

Nuestra fuente presenta las siguientes características:

Tipo: transferencia indirecta Llave: MOSFET de potencia Medición: en destino Oscilación: autooscilante Arranque: atenuador y capacitor Aislamiento galvánico: por optoacoplador

Esto nos permite catalogarla de acuerdo a lo estudiado en nuestro curso de fuentes pulsadas para estudiar su funcionamiento detallado.

FUNCIONAMIENTO

En la figura 1a y b, podemos observar el circuito completo de la fuente. Al conectar la fuente a la red, se genera un escalón de tensión sobre el capacitor principal C810 que alimenta el borne superior del primario del transformador de pulsos. Al mismo tiempo se genera un escalón de tensión de aproximadamente 50V sobre el resistor R615 conectado al electrolítico principal por R804 y R805. Este escalón es diferenciado por C812 y aplicado a la compuerta del mosfet (en ese momento Q802 está cortado porque en el secundario no hay energía y el transistor del optoacoplador PC801 no recibe luz).

La tensión aplicada a la compuerta es suficiente para que el mosfet conduzca, reduciendo su tensión de drenaje. Como el terminal de fuente está conectado a la masa caliente por un resistor de pequeño valor (R808 de 0,39 Ohms) esto significa

cerrar el transistor llave por un instante. Comienza a circular una rampa ascendente de corriente por el bobinado primario, que se dirige hacia masa y genera una tensión positiva sobre el bobinado de realimentación (3-2) de acuerdo al sentido del bobinado. Observe que la señal de realimentación se conecta entre el terminal de fuente y la compuerta, pero debido a R808 es como si prácticamente estuviera conectado a la masa caliente.

Si no consideramos a Q802, la fuente permanece en este estado de conducción hasta que se cargue el capacitor C821 a través de R810 y R615 (considere que la carga de C812 será 20 veces más lenta que la de C821, así que podemos considerar que casi no se carga en cada ciclo de oscilación).

Este período de actividad libre es suficientemente largo como para que la tensión de salida de 12V sobre C857 supere cómodamente este valor. Pero cuando el valor supera los 12V, el diodo LED del optoacoplador se enciende y se aplica un pulso positivo a la base de Q802 que lo hace saturar.

De este modo se corta la tensión de la compuerta y la llave de potencia se abre antes de tiempo regulando la tensión de salida.

A diferencia de otros circuitos en donde la regulación se consigue por un modulador PWM que tiene siempre dos señales de entrada (una rampa y una tensión continua proporcional a la tensión regulada de salida), en este caso no existe la continua regulada por el transistor del optoacoplador. En su lugar, la tensión aplicada a la base del transistor PWM es una señal de tipo trapezoidal a la que se le cambia el nivel de arranque del trapecio, haciendo que el transistor del opto conduzca más o menos. Ver la figura 2.

Este circuito, diseñado en el laboratorio virtual WB Multisim puede correr en la PC y demostrar cómo cambiando el valor del preset que representa al fototransistor del optoacoplador, se observa que la forma de señal del osciloscopio varía permitiendo que el transistor conectado sobre C818 haga conducir al transistor PWM (Q802) un poco antes o un poco después, ajustando de ese modo la tensión de salida de los secundarios.

La sección de medición está compuesta por el transistor Q851, con su emisor conectado a la masa fría y su base al divisor R858 y R854 a través del zener D851. El divisor está conectado a la tensión M12V que sale de la plaqueta principal. Ver la figura 3.

El circuito es una simulación en Multisim, en donde la fuente a controlar que es la M12V, está representada por la batería V2 y el preset R2. Si el lector posee un laboratorio virtual puede armar este circuito y probarlo modificando el preset. Comience con el cursor contra masa. Observará que en esa condición, el transistor Q802 está cortado porque su tensión de base es igual a cero. Por supuesto que el led estará apagado. Si comienza a aumentar la posición del cursor observará que al llegar a 12,5V el led se enciende de golpe. Esta es la condición de regulación que nos garantiza que la salida se mantendrá regulada.

La fuente tiene además, varios secundarios que no ameritan mayores comentarios por ser simples rectificadores rápidos en algunos casos con filtrado capacitivo para evitar irradiaciones.

La salida de 12V posee un diodo protector de 18V que se pone en cortocircuito si la tensión supera ese valor. El capacitor C858 se utiliza para acoplar a la base del transistor Q851 (comparador) cualquier resto de zumbido de 100Hz que pueda tener la tensión de salida regulada. Ese acoplamiento modula la señal PWM, de

modo tal que reduce el zumbido de salida.

El optoacoplador PC802 no tiene relación alguna con el funcionamiento de la fuente. Se lo utiliza para enviar pulsos de red al microprocesador, ya que el reloj de tiempo real que éste posee, está sincronizado con la frecuencia de red.

Observe que el led está conectado entre la masa caliente del primario y uno de los polos de entrada. De este modo siempre posee una tensión de 110V de CA disponible para encender el led. Esta tensión genera una corriente del led determinada por R802 + R803. El zener D805 opera como protector del diodo led y para evitar que éste tenga una elevada tensión en inversa.

Los componentes R809, C813, D809 y D810 forman la red de smooting del bobinado primario que limita el sobrepulso sobre el mosfet. El capacitor C813 se carga a un valor algo superior que la tensión de fuente no regulada, de modo que cuando el transistor se corta, la tensión apenas puede superar los 650V aproximadamente.

Esta tensión queda determinada por el período de actividad de la fuente y por el valor de la capacidad (C813) y la resistencia de descarga de la red (R809).

FALLAS TIPICAS

A continuación indicamos la fallas más comunes de esta fuente en orden de importancia y dificultad de reparación.

1) El mosfet y el transformador de pulsos:Una gran proporción de la fallas de esta fuente se debe al transformador de pulsos. El fenómeno de esta falla no puede determinarse con exactitud, pero las máquinas presentan el transistor mosfet en cortocircuito entre drenaje, fuente y compuerta; pero luego de cambiarlo y controlar el oscilador básico, la sección de medición y la de control se observa que la fuente sigue sin oscilar.

Una observación visual meticulosa sobre el transformador de pulsos, indica una barra marrón clara sobre la cinta blanca que cubre el bobinado. En ese lugar se encuentra el bobinado de base, que evidentemente sufrió un recalentamiento. Lo que resulta difícil de determinar es si la falla del bobinado terminó quemando el mosfet o si la falla del mosfet recalentó el bobinado.

Un análisis del circuito nos indica que la compuerta está conectada al bobinado de base por intermedio de un capacitor de .1μF y aunque la misma quede conectada directamente al drenaje, no puede hacer circular corriente continua hacia el bobinado de base.

El hecho es que un cambio del transformador vuelve las cosas a fojas cero y la fuente arranca sin inconvenientes.

El transformador debe ser reemplazado por un componente original de Philips o JVC, ya que los intentos de desarmarlo sin romper el núcleo y el carretel fueron infructuosos y entonces no se puede proceder a su desarme para el rebobinado.

2) El capacitor de arranque:El capacitor C812 de 2,2μF x 50V trabaja en un lugar donde se genera una temperatura elevada. Por esa razón esos capacitores se secan y pierden capacidad. En determinado momento la corriente de arranque no alcanza para que comiencen las oscilaciones.

Nota: por lo general los capacitares se dañan haciendo que se incremente la resistencia de la unión entre el terminal y las chapas de aluminio.

Esto significa que una medición de baja corriente (téster digital con medidor de capacidad) suele indicar que el componente está en buenas condiciones.

Por eso se recomienda su reemplazo directo o una medición con un medidor de impedancia de capacitores.

3) Resistor Shunt cortado o desvalorizado:Por lo general, cuando se pone en cortocircuito, el mosfet circula una corriente muy intensa por el resistor shunt medidor de corriente de primario.

Esa corriente debería quemar el fusible, pero en muchos casos se quema primero el resistor shunt. Si Ud. encuentra el transistor mosfet en cortocircuito y no se quemó el fusible, mida el resistor shunt que debe tener una resistencia de 0,39 Ohms. Ese resistor tan pequeño no puede ser medido simplemente con el téster digital que generalmente tiene más resistencia en sus cables y en sus puntas de prueba que la resistencia a medir.

En muchos casos el resistor no se llega a quemar, pero se desvaloriza y aumenta de valor. Si aumenta, por ejemplo al doble de su valor, la fuente arranca y corta porque considera que hay una carga excesiva (en realidad la corriente de corte se redujo a la mitad de su valor).

Observe que el terminal de fuente del mosfet no está conectado a la masa del electrolítico C810 sino a la línea de masa virtual del lado caliente de la fuente. Entre esta masa y la masa del electrolítico se coloca el resistor de shunt. Por él circula un pulso de corriente con forma de rampa ascendente, cuyo valor de pico depende de la tensión de red; del consumo de la videocasetera y del rendimiento de la fuente. Ese pico de corriente genera un pico de tensión negativo que forma la base del pulso de tensión aplicado a la compuerta a través del transistor PWM. Si esa tensión es muy negativa, el mosfet se corta y se proteje.

El efecto funciona como un limitador de corriente. Es decir que la tensión de salida no se mantiene, sino que cae para que la corriente de salida se mantenga en un valor determinado.

El hecho concreto que se produce en la máquina depende del valor del resistor shunt. Si tiene valores del orden de la decena de Ohms, la fuente tiene tensiones del orden de 1V y la videocasetera está prácticamente apagada. Si tiene valores de 1 Ohm la tensión de salida puede ser de 10V pero con grandes fluctuaciones en el momento en que la máquina carga el casete o la cinta; esas fluctuaciones pueden llegar a apagar el micro y abortar la operación de carga.

Si Ud. desea medir este resistor de bajo valor, debe hacerlo armando un probador adecuado que le ofrecemos como un apéndice de este informe.

4) Zumbido en audio y barras oscuras en la imagen:Esta falla ocurre cuando la salida de fuente tiene zumbido de 100 o 50Hz. Puede ocurrir que la señal de audio aparezca muy poco afectada, pero que se observen dos o una barra oscura horizontales, con transiciones suaves que están quietas o tienen un movimiento lento en PALN y mucho mas rápido en NTSC si en su país hay red de 50Hz (si Ud. vive en un país con red de 60Hz el fenómeno es el inverso).

Esta falla puede ocurrir por tres componentes. Si sólo se observa una barra en la imagen es porque el puente de rectificadores tiene un diodo cortado y hay rectificación de media onda. Si aparecen dos barras, es porque están secos los capacitores C810 o C858.

5) Regula alto, regula bajo o no funciona:Hasta el punto 4 enumeramos las fallas más comunes que no requieren mayores pruebas. Cuando se hayan seguido esas indicaciones y la fuente siga presentando fallas, se requiere la aplicación del método universal de prueba que indicamos a continuación.

METODO UNIVERSAL DE PRUEBA

Se trata de una secuencia de pruebas conducente a encontrar un componente fallado en forma ordenada y meticulosa que debe aplicarse cuando la fuente no tiene una de las fallas típicas.

Si bien se pueden generar varios métodos de prueba, el autor recomienda el que describimos a continuación por haber sido probado en diferentes oportunidades con absoluto éxito.

1) Etapa de medición:La verificación comienza por la etapa de medición, cuyo circuito ya fue indicado en la figura 3. Comience desconectado el optoacoplador y conectando un led de luz visible en lugar del led del opto. Posteriormente aplique una fuente de tensión variable de 8 y 16V en la salida AL12V. Sin conectar la máquina a la red comience a aumentar la tensión. Observará que con valores inferiores a 12V el led permanecerá apagado y al llegar a 12V (aproximadamente) se enciende y permanece encendido a valores superiores.

Esta sencilla prueba es suficiente para indicar que el sistema de medición funciona correctamente.

2) Etapa de control:Ahora se debe reconectar el optoacoplador y conectar provisoriamente las masas fría y caliente con un cable con dos cocodrilos (cuya presencia sea muy evidente para evitar que queden conectadas permanentemente una vez terminada la prueba). Agregue un resistor de 1K entre el colector del opto y la fuente variable. Conecte un téster digital como óhmetro entre la compuerta del mosfet y la masa virtual (terminal de fuente del mosfet). La polaridad del téster debe ser con el negativo a masa. Comience a probar el circuito con 8V sobre AL12, siempre sin conectar la máquina a la red. Observará que por debajo de 12V el téster indica una resistencia muy elevada, que se reduce manifiestamente al llegar a la tensión de regulación.

3) Oscilador Básico:Desconecte todos los diodos auxiliares y conecte un circuito de carga para el bobinado 13-12 de modo de reemplazar a los diodos D852 y D854 y el capacitor C852, que debe tener en paralelo una carga de 12 Ohms 20W. De ese modo se puede probar la fuente por separado del resto de la máquina. Además el led del optoacoplador estará apagado y el transistor de control Q802 no podrá operar reduciendo el tiempo de conducción de la llave.

Como vemos, el oscilador funcionará libre y nos permitirá probar los componentes principales de la fuente.

Por supuesto que al funcionar sin control, se puede quemar el mosfet por

sobretensión.

Para evitarlo, en lugar de conectar la fuente a la red se la debe conectar a una fuente variac electrónico y comenzar a probar con una tensión de 70V sobre el capacitor de la fuente no regulada C810 y si la fuente oscila, se mide la tensión de salida sobre el capacitor agregado en el secundario ajustando la tensión de entrada para 12V. Si la fuente oscila significa que el problema no está realmente en la fuente, sino en alguno de los secundarios.

Mida los diodos con el téster predispuesto como medidor de diodos y si están bien, páselo a óhmetro y mida la resistencia en los puntos donde estaban conectados los diodos. En todos los casos deberá encontrar valores superiores a 100 Ohms. Si todo está bien, conecte los diodos uno a uno para saber cuál es la fuente que genera el problema.

Si no oscila hay que determinar si existe la corriente de arranque. En esta fuente no existe una corriente de arranque permanente como en la mayoría de las fuentes. Por lo tanto no se puede recurrir al simple arbitrio de cortar la realimentación para que no oscile y medir la corriente por el bobinado primario. Aquí se debe recurrir a una medición diferente, que además nos permite verificar el buen funcionamiento del transformador de pulsos.

Desconecte el capacitor de acoplamiento a base C821 para que la fuente no pueda oscilar. Descargue el capacitor del diodo auxiliar agregado y desconecte el resistor de carga. Verifique con el téster digital que el capacitor electrolítico agregado tenga tensión nula sobre sus armaduras y deje el téster conectado allí.

Conecte la fuente a la red y observe que el téster indique una tensión de aproximadamente 1V. Esto significa que la corriente de arranque existe y que el mosfet generó un pulso de corriente por el primario, que se transfirió al secundario cargando el capacitor.

Esa carga se mantiene, en tanto el capacitor utilizado no tenga muchas pérdidas, lo que nos permite realizar la verificación con comodidad. La carga del téster no tiene mayor importancia, porque por lo general, es mayor a 1 Mohm y la constante de tiempo con el electrolítico, que es de 470μF, sería de 470μF x 1 Mohm = 470 segundos.

En caso de que el capacitor aparezca descargado, deberíamos buscar el problema en la red de snubber del primario, que puede tener su capacitor en cortocircuito de modo que al cortase el transistor mosfet porque el capacitor de arranque C812 se cargó a pleno, se genera un pulso de primario que hace conducir a los dos diodos de snubber colocando en el primario sólo una tensión de 1,2V. Como el transformador de pulsos tiene una relación de espiras del orden de 10 veces, la tensión sobre el secundario será de aproximadamente 0,12V y no podrá ser rectificada por el diodo agregado.

Dado que ya realizamos la prueba del transistor conversor PWM Q802, no podemos culpar al mismo de un problema de arranque y las dudas recaen entonces sobre la red de snubber misma. Aconsejamos medir los resistores con el óhmetro sin sacarlos del circuito y si están en buenas condiciones cambiar el capacitor C812 o medirlo con un probador de impedancia de capacitares electrolíticos que realice una medición a elevada corriente.

Por descarte ahora podemos decir que si la fuente no pasa la prueba de arranque, el problema debe estar en el transformador de pulsos aunque haya pasado la prueba visual. Dado su costo, es posible que Ud. quiera realizar una prueba extra.

Deje el téster sobre el secundario, observando que su indicación sea cero. Tome una fuente de CC de 6V, conéctela a la masa viva y con el cable positivo toque sobre la compuerta del mosfet si no aparece tensión sobre el capacitor agregado y ya verificó la red de snubber, significa que el transformador tiene alguna espira en cortocircuito.

Si la prueba de arranque dió positiva (es decir que el capacitor agregado se cargó con aproximadamente 1V o más), el problema debe estar en el bobinado de realimentación o en la red de realimentación. Mida la continuidad del bobinado con el téster, si aún no lo hizo y verifique R810, R811 y R812. Pase el téster a medición de diodos y controle D808 sin sacarlo del circuito impreso.