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Fontes chaveadas para principiantes – Parte II

Fontes Chaveadas para principiantes – Parte  II

 

 

 

    “Não há nada mais prático que uma boa teoria”

                     James MAXWEL

Na primeira parte do artigo Fontes Chaveadas para principiantes eu fiz uma rápida revisão geral sobre alguns conceitos importantes sobre fontes de um modo geral e apenas introduzi superficialmente o princípio de funcionamento das fontes chaveadas.

Na segunda parte pretendo aprofundar mais um pouco a parte conceitual e tratar das medidas básicas que o técnico precisa fazer ao tentar reparar uma fonte chaveada.

Vou me prender, pelo menos por enquanto, no tipo de fonte mais usada atualmente que é o tipo flyback.

Ao ver a palavra flyback o técnico menos avisado pode pensar logo naquela peça usada para gerar a alta tensão nos televisores CRT.

Então, que fique logo bem claro que “flyback” não é a peça, cujo nome correto é transformador de saída horizontal, e sim um conceito de funcionamento de um circuito.

Se você parar para pensar um pouquinho verá que o circuito de saída horizontal de um televisor com CRT e a maioria das fontes chaveadas têm muito em comum no que tange ao princípio de funcionamento de ambos.

Que tal uma comparação?

Vou deixar para você como lição de casa. Pegue um esquema qualquer de um televisor de CRT e dê uma olhada no estágio de saída horizontal e tente perceber o que tem de comum entre ele e alguns circuitos de fontes chaveadas, isso talvez ajude a você perder o trauma sobre elas.

O diagrama em blocos

No meu ponto de vista a melhor maneira de se começar a estudar e entender o funcionamento de um circuito é através de seu diagrama em blocos.

A partir dele podemos identificar no circuito completo qual a função de cada componente e a partir daí associar sua função com a falha que o circuito está apresentando (se é que realmente tem uma falha).

Este é, a meu ver, o melhor método de reparo. Começar pela analise antes de pegar o multímetro e o ferro de solda e sair destruindo a placa de circuito impresso.

Vamos olhar o diagrama em blocos da figura 1 e começar por entender o que significam as expressões “HOT” e “COLD” que aparecem no diagrama da figura 1.

Fig.1 - Diagrama em blocos Fonte Chaveada

Fig.1 – Diagrama em blocos Fonte Chaveada

O lado esquerdo dentro do retângulo vermelho é chamado HOT (“quente”) porque está do lado da rede elétrica e, portanto não está isolado, já o lado direito, dentro do retângulo cinza é chamado de COLD (“frio”) e está isolado da rede.

Fig. 3 - Medindo tensão do lado HOT

Fig. 3 – Medindo tensão do lado HOT

O reparador deve estar sempre atento a isto na hora de colocar o negativo do voltímetro para fazer medições na fonte.

As medições do lado HOT devem ser feitas colocando-se o negativo do voltímetro no terminal do capacitor de filtro ligado à ponte retificadora.

Jamais faça medições do lado COLD usando o “ground” do lado HOT ou vice-versa, pois além dos valores encontrados estarem errados, em alguns, você poderá destruir o instrumento, principalmente ser for do tipo analógico.

Para as medições do lado COLD qualquer ponto como blindagens ou “terras” de conectores RCA, por exemplo, pode ser usado para colocar a ponteira negativa.

Fig.2 - PCIde uma Fonte Chaveada

Fig.2 – PCIde uma Fonte Chaveada

Uma recomendação importante

Fig.4 - NÃO faça isso!

Fig.4 – NÃO faça isso!

Os técnicos antigos (como eu) aprenderam que devia se descarregar os capacitores pelo “método da centelha”. Fechar um curto entre os terminais do capacitor e aí é claro que ele descarregava a tensão armazenada nele à custa de uma bela faísca e, às vezes, até fundindo parte da chave.

Não sei quem foi o “gênio” que teve está ideia na época, mas era assim que era ensinado.

Nos aparelhos “queixo duro” do tempo das válvulas e até mesmo dos primórdios dos transistores, embora a prática não fosse muito “saudável” até não trazia, em geral, grandes consequências, mas no tempo dos digitais você pode estar arrumando encrenca onde não existia se fizer uma atrocidade destas.

A maneira correta de se descarregar um capacitor destes é colocando um resistor em paralelo com os terminais do capacitor.

Sugiro que você tenha na sua bancada um resistor de 20kohms com uma dissipação de, no mínimo, 20W com duas garras jacaré para esta missão como se vê na figura 5.

Fig. 5 - Resistor para descarga de capacitores

Fig. 5 – Resistor para descarga de capacitores

Pode-se usar também uma lâmpada incandescente para 220V, mas mesmo assim é preciso um pouco de cuidado. Se a rede elétrica for de 220V a tensão armazenada no capacitor pode chegar a 310V e aí até uma lâmpada para 220V pode não resistir a “tortura”.

Voltando ao funcionamento do circuito

Depois desta paradinha para tratar de algumas dicas e cuidados preliminares sobre reparação, que se aplicam a qualquer tipo de fonte, retornemos ao nosso tema principal que é entender o funcionamento de uma fonte chaveada destrinchando a função de cada bloco do diagrama da figura 1.

Ligado entre o primário do chopper e o capacitor de filtro temos o transistor chaveador e o bloco que costumo denominar de “partida e sustentação”.

Para que o chaveamento do transistor comece é preciso que ele recebe uma polarização no gate. Lembre-se que FETs são polarizados com tensão. No circuito da figura 6 quem faz isto são os resistores que estão no retângulo azul.

Se um destes resistores estiver aberto ou alterado para maior o circuito não parte, ou seja, o chaveamento não começa.

Supondo que o circuito partiu e o transistor está chaveando, agora precisamos manter ou sustentar este chaveamento.

E quem vai fazer isto é o próprio circuito. Na figura 6, isto é feito com o auxílio do enrolamento do primário do chopper que está identificado pelo retângulo na cor violeta e os componentes a ele associado.

Fig. 6 - Fonte

Fig. 6 – Fonte

Como saber se está havendo o chaveamento?

Supondo que você já constatou que não há nenhum curto, pois ao ligar a fonte através da lâmpada série esta não acendeu com brilho intenso, então talvez seja hora de descobrir se está havendo o chaveamento.

A melhor maneira de ver isto, sem dúvida, é com o osciloscópio, mas não fique triste se você ainda não tem um. Vamos improvisar.

Com um voltímetro digital ou analógico da escala DC meça a tensão no terminal do enrolamento primário do chopper que está ligado ao capacitor de filtro.

Você já sabe que neste momento deve usar o “hot ground” com negativo do voltímetro.

Dependendo de a rede elétrica ser 127 ou 220V você deverá encontrar algo próximo de 179 ou 310VDC, respectivamente.

Estes valores dependerão da rede, portanto é melhor primeiro medir a rede (AC) e multiplicar por 1,41 para descobrir qual o valor DC que você deverá encontrar.

Lembre-se que mesmo que exista algum valor no esquema, ele poderá ser diferente, pois ele depende do valor da rede elétrica que está alimentando o aparelho.

Agora tente medir a tensão no outro terminal do chopper que está ligado ao coletor ou dreno do transistor chaveador.

Se você mediu o mesmo valor que o medido anteriormente no pino do chopper que vai ao capacitor e filtro, então esta tudo bem.

E-R-R-A-D-O!

Isto indica que está tudo mal, pois o transistor não está chaveando.

Se o transistor estivesse chaveando o voltímetro digital ia ficar doidinho e não conseguiria medir nada por causa da frequência alta.

Um voltímetro analógico talvez até ameace um movimento no ponteiro.

E osciloscópio?

Bem, o osciloscópio irá mostrar uma onda quadrada um pouco deformada, caso o transistor esteja chaveando.

Descobri que o transistor não está chaveando, e agora o que eu faço?

Neste caso existem duas possibilidades: – a fonte está com defeito ou não!

Como assim, “pode não estar com defeito”?

Simples.

A maioria (ou todas) das fontes chaveadas têm sistemas de proteção que fazem com que o transistor pare de chavear quando há um curto na carga que ela está alimentando, por isso antes de procurar o defeito uma boa ideia é desligar as cargas para ver se a fonte passa a funcionar.

Entretanto, as fontes, em geral, precisam receber um comando que vem do micro controlador do equipamento para que TODAS as suas tensões de saída sejam liberadas.

Reparou que eu coloquei “todas” com letra maiúscula?

Pelo menos uma tensão tem que existir antes mesmo que a fonte receba o pulso de start do micro, ou seja, a tensão que alimenta o próprio micro que é 5V ou 3,3V.

Neste ponto podemos tomar as seguintes ações:

  • Retiramos as cargas da fonte.
  • Verificamos se a tensão de 5V ou 3,3V aparece.
  • Se aparecer isto indica que a fonte está chaveando, pelo menos parcialmente e, portanto os circuitos de partida e sustentação parecem estar funcionando.

O próximo passo é descobrir onde entra o pulso que vem do micro para liberar as outras tensões da fonte.

Este pulso pode ser nível alto (5V ou 3,3V) ou baixo (cold ground).

Por exemplo, nas fontes de PC aterramos o pino 20 do conector para a fonte partir.

Suponhamos que a fonte partiu quando desligamos a carga. Ainda assim não podemos afirmar que a carga está em curto. Talvez seja hora de usar cargas “artificiais.

O defeito pode estar no circuito de realimentação que colhe uma amostra da tensão de saída e leva para o PWM a fim de controlar o chaveamento da fonte.

Você entende exatamente como funciona o PWM?

Mas isto vai ser assunto da parte III.

Aguarde.

 Outubro

 

 

Técnico em eletrônica formado em 1968 pela Escola Técnica de Ciências Eletrônicas, professor de matemática formado pela UFF/CEDERJ com especialização em física. Atualmente aposentado atuando como técnico free lance em restauração de aparelhos antigos, escrevendo e-books e artigos técnicos e dando aula particular de matemática e física.

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