Nuestros lectores ya conocen el modo de analizar una fuente separada en cuatro bloques. El bloque de arranque, el bloque oscilador, el bloque de medición y el bloque de control. El bloque de medición puede estar situado en el origen (zona caliente o primaria) o en destino (zona fría o secundaria). Cuando está situado en destino la información del bloque debe trasladarse a la zona caliente a través de un dispositivo que acople la tensión continua y presente aislamiento galvánica como el optoacoplador. Cuando el bloque medidor se encuentra en el origen opera sin ayuda de ningún dispositivo y entonces la fuente es mas económica.

En la figura 1 se puede observar el circuito completo de la fuente F41/a con su bloque medidor, que se encuentra en parte ubicado en un circuito híbrido llamado JUO114.

Como se puede observar, el bobinado de referencia (aquel que genera la tensión a regular) se encuentra sobre el bobinado 3 – 1 (la pata 3 es el terminal de la masa caliente o virtual del primario). Observe que la tensión del bobinado de referencia se rectifica con el diodo D332 que carga a los electrolíticos C327 y C325 en serie con una tensión negativa de 28V (no sabemos por qué el fabricante utilizó dos capacitores de 10µF en serie en lugar de uno de 4,7µF; suponemos que lo hizo por algún problema de disponibilidad o de costos).

Esta tensión negativa, ingresa al híbrido para su medición y su conversión a una señal PWM, que varíe el tiempo de actividad libre del oscilador básico construido alrededor del transistor Q311 (llave de potencia de la fuente). El verdadero regulador de esta fuente es el transistor T1 del híbrido que opera en una disposición del tipo comparador de tensión. Los transistores T2 y T3 operan como amplificadores de la señal del comparador utilizando una fuente de tensión intermedia de –5,2V (obtenida de la derivación 2 del transformador de pulsos, que es a su vez, la derivación de realimentación).

El bloque de arranque está aquí circunscripto a sólo dos componentes; los resistores R311 (120K) y R312 (270K) que hacen circular una pequeña corriente por el transistor llave para que comiencen las oscilaciones. La sección secundaria solo posee diodos rectificadores y capacitares electrolíticos desde donde se obtienen tensiones continuas de 16, 26, 130 y 180V. Sobre los diodos se pueden observar las correspondientes redes antirradiación, que en algunos casos poseen inductores de bajo valor para un mejor filtrado.

Es perfectamente evidente, que un bobinado acoplado al primario genera una tensión (que si no existiera regulación) variaría conjuntamente con la tensión de red. Imagínese una fuente pulsada con una PWM fija. Al bobinado primario se le agrega un secundario desde el que se toma la energía para la etapa de deflexión horizontal con un diodo y un capacitor. Esta fuente se alimenta con una tensión continua obtenida desde la red, a través de un puente de diodos.

Si la tensión de red cae, la tensión rectificada por el puente también lo hace y el transistor llave transfiere menor tensión al secundario. En consecuencia cae la tensión enviada a la etapa de salida horizontal. Ver la figura 2.

Si se conecta otro bobinado con la misma cantidad de vueltas que el secundario, ambos bobinados pueden fabricarse en forma bifilar y se consigue un elevado acoplamiento entre ellos. De cualquier modo, aun si el tercer bobinado no es bifilar, en él se va a generar una tensión alterna que debidamente rectificada, tiene la misma tensión continua que nuestra fuente para la etapa de deflexión horizontal. Lo más importante es que sobre esta salida se producen la mismas variaciones de la tensión de salida con la tensión de red.

Para que el lector no tenga dudas al respecto, le recomendamos bajar el archivo de la figura y correrlo con su computadora, comparando la tensión de salida sobre C354 y la tensión negativa sobre C4+C6. Observe que realizamos dos cambios para que la simulación funcione mejor; por un lado bajamos 10 veces la capacidad de salida para acelerar el proceso de cálculo del Workbench, que demoraba varios minutos aún con un Pentium III de 500 MHz. El otro cambio fue agregar un resistor de 20K sobre C4+C6, que simula el consumo de la sección de medición y control del JUO114.

La transferencia entre salida y referencia es evidente y prácticamente no necesita demostración. Si cae la tensión del primario, debe caer la tensión del secundario. La variación de la tensión del bobinado agregado al modificar la carga ya es algo un poco mas difícil de entender, pero de hecho basta con analizarlo del siguiente modo. Si cae la tensión sobre la salida para el horizontal, también debe caer la tensión en el correspondiente bobinado y lo mismo ocurrirá con cualquier bobinado acoplado a él. Por carácter transitivo también caerá la tensión sobre el capacitor asociado al bobinado agregado y nuestra fuente tendrá una tensión de referencia que podemos conectar galvánicamente a la masa caliente.

Sólo debemos agregar que cuando se trabaja con diodos reales, que tienen resistencia interna, se produce una caída de tensión de salida que no tienen correspondencia con la caída de la tensión alterna de salida y por lo tanto no podrá ser transferida al bobinado agregado. Esto implica que la tensión de nuestro bloque medidor de tensión varía menos que la tensión de salida ante variaciones de tensión de red. Posteriormente completaremos la fuente; utilizando la tensión continua rectificada desde el bobinado agregado para variar la señal PWM. De ese modo lograremos que la fuente regule, encontrando que la regulación contra variaciones de carga no es muy buena pero es perfectamente utilizable en TV.

Al bobinado agregado se lo suele llamar bobinado de referencia y es bastante común que se lo utilice también como bobinado de realimentación positiva para el oscilador. En ese caso suele tener una relación de espiras distinta de 1:1 con respecto al bobinado de salida. Esto significa un empobrecimiento del acoplamiento pero que no genera problemas importantes.

En la figura 1 se puede observar que el bloque medidor está compuesto principalmente por D302, C327+C325, T1 y los materiales anexos que forman un comparador de tensión.

Para un mejor análisis armamos el circuito del bloque en un WB Multisim, agregando el circuito del generador PWM incluyendo la base del transistor llave. Ver la figura 3.

En el bloque medidor la tensión más importante es la que llamaremos U3, presente sobre los capacitares electrolíticos de medición (C327+C325). Esta tensión es de –28V cuando la tensión de salida es de 130V. Debe existir una proporcionalidad extrema entre estas tensiones para que la fuente regule perfectamente.

La tensión U3 se medirá posteriormente en un transistor con disposición comparadora. En el emisor del transistor se coloca un zener de 7,5V y un resistor de polarización que lo mantiene conduciendo, generando de este modo la tensión continua de referencia de nuestra fuente. Como sea, el emisor tendrá una tensión fija de 7,5V a pesar de las fluctuaciones de la tensión U3 y esta tensión es el punto de comparación de nuestra fuente; si esa tensión varía, la fuente la acompañará y variará la tensión de salida.

En el punto medio del preset se obtendrán aproximadamente 8,2V cuando el mismo esté ajustado y la tensión U3 tendrá el valor nominal de –28V. Este punto puede considerarse como el punto de transición de la tensión de salida de colector.

En efecto, el colector está conectado a los –28V por intermedio de un divisor resistivo (y un capacitor de pequeño valor) de modo que cuando la tensión de base de T1 se encuentra un poco por arriba de 8,2V, el transistor se satura y el divisor entrega una tensión muy baja a los transistores amplificadores T2 y T3 (que los mantiene cortados). En cambio si la tensión de base del comparador está levemente por debajo de 8,2V, el mismo está cortado y el divisor entrega tensión alta que hace conducir a los transistores amplificadores.

¿Cuál es la fuente que mantiene conduciendo a los transistores T2 y T3 conectados en cascada?
Es una fuente especialmente formada, tomando tensión de la derivación de realimentación.

Observe que D333 y C330 generan una tensión de –5V que alimenta a T2 en forma directa y a T3 a través de R329.

Lo que aún no se entiende bien, es cómo se genera una PWM en la base del transistor llave (como explicaremos más adelante); es decir cómo es que la conducción de T2 y T3 se sincroniza con la señal del oscilador de autobloqueo variando su periodo de actividad libre. Observe que en este caso los transistores amplificadores hacen algo más que llevar la tensión de base a masa para cortar al transistor llave. En efecto, cuando conducen envían la base a –5,2V asegurando realmente el corte rápido del transistor.

Como se puede observar, se trata de un oscilador de autobloqueo discreto construido alrededor de un transistor bipolar NPN del tipo 2SD1403. El dispositivo de arranque está constituido por dos resistores conectados a la tensión principal no regulada y la red de realimentación está constituida por el resistor R335 el diodo D335 y el capacitor C333. Sintéticamente existen dos caminos de circulación de corriente de base; el directo a través del diodo para hacer conducir la base (corriente hacia la base) y el inverso para descargar el capacitor equivalente interno de base, que está saturado de portadores. El diodo presenta una alta resistencia a la circulación de corriente desde la base a masa y entonces viene en su ayuda el capacitor con la resistencia en serie que permiten una importante circulación de corriente hacia un potencial negativo, que es el que presenta el terminal 2 del transformador de pulsos en el momento en que deseamos cortar la fuente.

Un circuito integrado para fuente de alimentación debe ser un dispositivo preciso y confiable, ya se trate de un híbrido o de un monocristalino. El JUO114 es factible de fallar como cualquier otro semiconductor y a la hora de remplazarlo el reparador puede tener un bonito problema porque el repuesto original es imposible o muy difícil de conseguir.

Por razones de espacio continuaremos explicando el funcionamiento de esa fuente pulsada en la próxima entrega. Allí analizaremos el funcionamiento dinámico de este híbrido, para que el lector comprenda cómo es que traduce las variaciones de la tensión de -28 V en variaciones de tiempo de actividad en la señal de base del transistor llave.