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Fuentes conmutadas. Adaptación a nivel componentes: IC serie KA5Q

Es una realidad, en ocasiones no existen los componentes de repuesto, y esta, una solución.
En el presente artículo utilizamos como tema el intercambio y adaptación del circuito integrado “serie KA5Q” en la fuente de alimentación adaptado a diversos receptores de TV, esta vez nos referimos al “Parker ultra Slim”, pero podrían ser otros modelos de Sanyo, Samsung, Phillips, Crown, etc.

El circuito analizado para adaptar es el chip de la “serie KA5Q,” de la firma Fairchild para sustituir al STR-W6556 y otros de diferentes configuraciones electrónicas según la potencia disipada, el circuito integrado es un estándar para fuentes, diseñado específicamente para receptores de televisión, es un conmutador casi resonante, controlado por la modulación del ancho del pulso “PWM,” orientado para generar los voltajes de salida requeridos utilizando una configuración peculiar que recuerda el circuito de un transformador de salida de línea, tomando el pulso de retorno del transformador troceador con que lograr las diversas tensiones en el secundario del transformador.

Este circuito integrado está orientado para interconectarlo con una mínima cantidad de componentes externos, es por eso que posee solo 5 pines que haremos referencia, por ser un dispositivo muy popular y estar integrado en cientos de modelos de TV.

El circuito integrado serie KA5Qxxxxx
Esta familia o serie de circuitos integrados comprende varios tipos. Algunos de ellos y su aplicación más común, por ejemplo:

KA5Q0765RT (TV de 14")
KA5Q12656RT (TV de 20", 21")
KA5Q1265RF (TV de 25", 27", 29")
KA5Q1565RF (TV de 27", 29", 34")

Todos ellos con la misma distribución en los pines, pero con diferencia en la potencia que puede manejar. Al final en la segunda imagen aparece el diagrama básico de conexión y la referencia para su instalación que describiremos. Antes veamos la función de cada pin a conectar.
La distribución y función de los pines es la siguiente.

1. Drenador (Drain).
Es la tensión de entrada que pertenece a la etapa dentro del chip, del transistor de conmutación: un MOSFET canal N que sucede a la bobina primaria del transformador, se mueve con una tensión en el rango máximo de 650V y posee un diodo de seguridad contra la tensión inversa, colocado entre el “drenador y el surtidor” que puede medirse entre los pines 1 y 2.

Reemplazo de circuito integrado STR-W6556

2. Negativo o GND.
Es el punto de tensión negativa, retorno o común, donde inciden todas las corrientes que se mueven en el circuito.

3. Alimentación o VCC.
Es la tensión de alimentación del circuito integrado. La tensión típica promedio se sitúa sobre los 14V y la tensión máxima en 30V. Mientras que la potencia disipada del circuito integrado ser según la versión, puede desde 47W, 98W, 180W hasta los 200 Watts.

4. Retorno o Feedback (FB)
El feedback es localizado para el control de la tensión de salida en la fuente conmutada, es una referencia o señal de retorno (FB) proveniente de un circuito regulador, generalmente conectado a través de un optoacoplador para aislar galvánicamente la etapa de la tensión de salida llamada fría, con la etapa de suministro de tensión de la etapa caliente o de red. Modulando a través de este pin la amplitud del pulso “PWM” para corregir linealmente la tensión de salida de la fuente.

A través del pin 4, el KA5Q posee un modo de funcionamiento en ráfaga, si la corriente en la salida de la fuente aumenta en exceso: a través del optoacoplador la tensión de realimentación pasa a tierra y el dispositivo entrará en el modo ráfaga. En este caso la tensión de salida cae hasta que el voltaje “Vcc” suministrado al chip a través del devanado de retroalimentación se reajuste, por lo que el dispositivo permanecerá en este modo hasta que la tensión sea alrededor de 12V. En funcionamiento normal, la tensión del bobinado es de aproximadamente 14V, suficiente para encender el chip. En el modo de ráfaga o burst, el voltaje podría estar entre 7V y 12V.

5. Sincronismo (Sync)
Este pin es la entrada del sincronismo necesario para que el dispositivo conmute y opere con un mínimo de 11V, detectando el momento cuando la corriente del secundario a través de la bobina de retroalimentación ha caído a cero, es en este instante que conmuta, de esta forma es más eficiente el chip y no generará ruidos. Es el momento cuando encenderá el circuito integrado después de un retardo preestablecido, dado por el condensador C1 de 3.3nf a 50V y la resistencia de 600 ohm.

El retardo en la conmutación se elige para que suceda cuando el voltaje del primario cambia “Vin + Vo”, por lo que el dispositivo se conecta solo en el momento en que existe baja tensión, reduciendo así la pérdida y el ruido. Por tanto, la frecuencia de conmutación es asincrónica, o sea, varía con la carga. Esto reduce el efecto visible de ruido en la imagen de televisión, pues si sucediera el ruido se vería como líneas diagonales en la pantalla.

Relación de vueltas del transformador.
La relación de vueltas del transformador se elige para un retorno estandarizado, porque si la tensión de salida en el devanado principal o B+ es muy alta, mantendrá una tensión reflejada “Vo” reduciendo la carga al circuito afectando el ajuste de tensión, por tanto, es un circuito de retorno casi resonante que, para resolver este inconveniente, en el diseño, aumenta la frecuencia de conmutación según la carga conectada, aunque provoque una reducción de la eficiencia.
La relación de vueltas aproximadas del primario en el transformador calculada será de 54 vueltas, mientras que para la bobina de retorno o realimentación será de aproximadamente 7 vueltas.

Diagrama basico del circuito

Arranque inicial.
Conociendo los detalles de cada pin, puede deducirse que debe de existir una tensión de arranque o cebado con la que encender el chip, para eso se utilizan habitualmente dos resistencias en serie de 68K para lograr un aislamiento capilar cuando la tensión de suministro es de 55Vac, tomado la conexión del puente de diodos en equilibrio en la entrada de red, por tanto, requiere un diodo de rectificación adicional como el 1N4007. O pueden ser dos resistencias de 120K en serie, para obtener un aislamiento capilar en los 160Vcc desde el filtro de la fuente, esto cuando los equipos de TV funcionan con una tensión de red de 110Vac.

Esta tensión inicial, pasa después de rectificada a un condensador de aproximadamente 47uF a 50V con el que activar el arranque en ráfaga o arranque suave en los 20Khz que después del cebado, el que induce una tensión en la bobina de retroalimentación encargada de alimentar el chip a través de una resistencia de drenaje de unos 2.2 a 10 ohm y un diodo 1N4937 al filtro de 47uf a 50v.

Bobina de retroalimentación.
Al circuito como se mencionó, le es necesario un pulso de sincronismo para ajustar el momento de conmutación en fase, además de una referencia o feedback con las que ajustar la tensión regulada de salida a través de un optoacoplador. Por cuanto la bobina de retroalimentación cumple dos funciones, alimentar el circuito integrado, así como también sincronizar el tiempo de conmutación del chip.

Detalles.
El condensador de mica de 680pF a 2Kv es necesario para eliminar la tensión disruptiva en el transistor de conmutación, es imprescindible en el circuito, pero innecesario cuando se sustituye como componente cuando ya está implícito en el circuito. Comprendiendo estos detalles se puede sustituir el dispositivo a nivel de componentes, utilizando la serie KAQ5 sabiendo la relación de pines y observando la configuración electrónica a través del manual de servicio, utilizando como referencia el circuito de la imagen anterior.

Para todos los casos, se procederá antes de la sustitución del dispositivo, la utilización de una bombilla (foco o lámpara) incandescente de 75w como medida de seguridad y protección, intercambiándola por el fusile del TV estando desconectado el circuito de desmagnetización, además de hacer un jumper entre la base y emisor del transistor de salida horizontal, cosa que desactive el circuito de exploración mientras se instala el nuevo dispositivo.

Características de la serie KAQ5.
Para concluir queremos señalar que este circuito integrado posee varias características particulares en su diseño que lo hacen más seguro y práctico, estas funcionalidades son:

Conclusión.
Como se ha descrito, este circuito integrado es un excelente aliado para implementarlo en varios modelos de TV incluidos aquellos donde existe un IC oscilador como drive, con un transistor conmutador aislado en el diseño del circuito, siempre que se respete la configuración original. En los casos donde después de adaptado no logra iniciar el arranque, se ha de pensar en el transformador de la fuente o un corto circuito en la etapa de salida. En los casos donde ha sido incorporado el chip, ha funcionado con excelente calidad.

José Enrique Chávez Rodriguez
Miembro de la IEEE - Cuba
electronica.profesionales @ gmail.com

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