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La fuente de alimentación en televisores Toshiba

Funcionamiento de fuentes conmutadas resonantes con STR-Z2753

La presente es adaptación de un artículo de Armando Mata Domínguez, publicado en la revista Electrónica y Servicio , reproducido aquí con la autorización del autor y la editorial de la revista.

En el presente artículo analizaremos la operación de la fuente de alimentación de los televisores Toshiba modelos CE19H15, CF19H32, CL20G30, CL29G30, CL29G50, CZ19M21 y otros, que utiliza el circuito integrado STR-Z2753, la cual es una fuente conmutada del tipo resonante, que se encargada de proporcionar los voltajes necesarios para la operación normal de esos TV.
Comprender su funcionamiento, facilitará la tarea de localización de fallas que puedan presentarse y su reparación, tanto en esos modelos, como en otros que utilicen una fuente similar, por ejemplo con el STR-Z4214.

Estructura de la fuente de alimentación resonante

Las fuentes conmutadas del tipo resonante ofrecen la ventaja de operar con un consumo mínimo de energía, además de que por lo general emiten muy poco ruido.
El diagrama básico, en bloques, de esta fuente regulada del tipo resonante, se muestra en la figura 1 y se compone de las siguientes partes principales:

• Circuito de entrada, formado por el cable de línea, un fusible y algunos circuitos de absorción.
• Circuito rectificador que incluye diodos y un capacitor o condensador de la red de filtro.
• Circuito de conmutación, formado por un circuito oscilador, un sistema de conmutación y un filtro resonante.
• Circuito de voltajes secundarios, basado en diodos y filtros.
• Circuito de retroalimentación (o realimentación), en el que destaca la presencia de un optoacoplador como elemento principal para la regulación de los voltajes proporcionados por la fuente de alimentación.

Para comprender de la mejor manera posible la operación e importancia de cada uno de estos circuitos (y, por consiguiente, de la fuente de alimentación en su conjunto), analizaremos detalladamente cada uno.

1. Circuito de entrada

a) En el circuito de la figura 2, podemos ver el fusible F801, el cual se abre cada vez que hay un consumo excesivo de energía causado por un corto total o parcial en los circuitos del televisor.

b) El varistor D899 es del tipo de óxido metálico, y se utiliza para absorber los incrementos de voltaje que de manera imprevista se presentan en la línea, por ejemplo, cuando cae un rayo o cuando el voltaje de línea de corriente alterna (CA) aumenta drástica y repentinamente.

c) La combinación, del capacitor (o condensador) C801 y el transformador T801 se emplean como red de filtro de oscilación anormal o de ruido y sirven para suprimir los “transitorios” que se producen cuando el equipo es encendido o apagado; así se eliminan las interferencias que haya en la imagen del televisor o en cualquier otro equipo conectado a la misma línea de la red eléctrica.

d) En las líneas de alimentación de CA se conectan los capacitores C812, C813 y los llamados gap, que son sistemas de protección.

e) Dado que estos elementos también quedan conectados a chasis, actúan como dispositivos auxiliares del filtro de oscilación; y de acuerdo con ello, eliminan las interferencias de radiofrecuencia que pudieran dañar la calidad de las imágenes desplegadas en pantalla.

f) El circuito de desmagnetización, del TRC (Tubo de Rayos Catódicos o cinescopio) último componente del circuito de entrada, utiliza un termistor PTC después del relevador (o relé) SR81.

2. Circuito de rectificación

Este circuito, localizado inmediatamente después del circuito de entrada, tiene la función de rectificar la corriente alterna y producir corriente directa (CD o CC) a partir de los 120 o 220 VCA que recibe de la línea de alimentación (vea la figura 2)

a) El puente de diodos rectificadores D801 y el condensador C810 llevan a cabo una rectificación plana, mientras que el resistor R810 amortigua los cambios irregulares de corriente que ocurren cuando el televisor es encendido.

b) El transformador de standby (espera) T840 entrega una tensión de CA de bajo valor, la cual es rectificada por el puente de diodos D840 para obtener 12 VDC. Este voltaje se emplea para alimentar al relevador (relé) que controla el encendido y el regulador de cinco voltios Q840; este último proporciona la alimentación de +5V al microprocesador, la memoria del tipo EEPROM y el circuito receptor infrarrojo del control remoto.

c) El circuito de RESET, que se aloja en el regulador Q840, suministra la orden de reinicio al microprocesador, al proporcionar un voltaje de 5 voltios, inmediatamente después del voltaje de alimentación.

d) El diodo D801 y el capacitor C810 integran el sistema de rectificación propiamente dicho, del cual se obtiene un voltaje de corriente continua de aproximadamente 160 voltios (o 300 en modelos para red eléctrica de 220VAC) que es filtrada para tener un porcentaje de rizo mínimo.

3. Circuito de conmutación

a) Cada vez que se oprime la tecla de encendido, el microprocesador envía un nivel alto de voltaje (5 voltios) a la base del transistor Q830 y hace que el transistor Q843 conduzca hacia la bobina del relevador de encendido. De esta manera empieza a funcionar la fuente principal. Observe que esta fuente es de tipo conmutado de corriente resonante y dispone de una bobina y un capacitor en serie. El voltaje en esta sección se regula mediante la modificación de la frecuencia de trabajo.

b) Entonces, cada vez que el televisor es encendido, la fuente conmutada empieza a operar (figura 3); lo primero que hace, es, a través de la resistencia R861, enviar un voltaje de arranque VSS (Voltage Soft Start), a la terminal 8 del circuito integrado STR-Z2753C; y de esta forma, se activa el arranque del circuito oscilador interno.

c) El circuito integrado STR-Z2753C es un elemento tipo MOSFET, entre cuyas subsecciones destaca la conexión push-pull de los dos transistores de salida (figura 5). En ambos se basa el funcionamiento del circuito resonante, formado por el capacitor C870 y la bobina primaria de T862.

d) Cada vez que sucede la conmutación de los transistores de salida, la bobina primaria de T862 genera un voltaje de corriente alterna en sus devanados secundarios. Dicha conmutación es determinada por los circuitos lógicos y oscilador, alojados en el circuito integrado STR-Z2753C.

e) La frecuencia del circuito queda determinada por el capacitor C862 (conectado en la terminal 4 CT); mientras que el capacitor C869 aplica un voltaje en la terminal 7 del circuito integrado, para que éste produzca un retardo en el momento del encendido; así se evita la activación del circuito de protección contra sobrevoltaje al momento del arranque.

f) Cada vez que el aparato es encendido, el diodo D866 y el capacitor C866 proporcionan un voltaje de nivel alto en la terminal 6 CSS (capacitor de soft start). Esto provoca el arranque suave de la fuente conmutada, misma que, después de originarse la corriente de los MOSFET, comienza a operar con su frecuencia de trabajo normal.

4. Circuito de voltajes secundarios 

a) De las terminales 6 a 11 del transformador T862 (figura 4) se ubican los devanados secundarios; los cuales, junto con los diodos rectificadores D885, D886, D883 y D884 y los capacitores (o condensadores) C889 y C884, proporcionan la alimentación de 13 voltios y el +B de 115 a 135 voltios (dependiendo del modelo) que el televisor requiere para operar.

b) La alimentación total del TV se complementa desde los devanados secundarios del Flyback, que suministran los demás voltajes:

• 200V para los amplificadores de color de salida de video, localizados en la tarjeta de circuito impreso de la base del cinescopio.
• 27V para el circuito de salida vertical
• 12V para el circuito procesador de video; en esta línea de 12V se incluye generalmente un circuito integrado regulador de tres terminales, para generar 9V que se suministran a las etapas de audio y video.
  (más información en La etapa de barrido horizontal en TV )

5. Circuito de retroalimentación

a) Los cambios de voltaje que en las líneas secundarias provocados por variación de consumo o por variaciones del voltaje de línea, pueden corregirse de inmediato, gracias a que las mismas variaciones modifican la corriente del fotodiodo ubicado dentro del optoacoplador Q862 (figura 3).

b) Dichos cambios de conducción modifican la conducción del fototransistor, ubicado también dentro del optoacoplador. Esto hace que se modifique el voltaje de la terminal 5 CONT (control) del circuito integrado STR-Z2753C, lo cual, a su vez, de inmediato cambia la frecuencia de trabajo de conmutación y, como resultado, provoca el reajuste de los voltajes secundarios.

6. Circuitos complementarios 

Con el fin de proteger los circuitos del televisor, contra un excesivo consumo de corriente en sus circuitos electrónicos, incrementos de voltaje o sobrecalentamiento, el circuito integrado de conmutación incluye los circuitos de protección de sobrevoltaje (OVP), de protección de sobrecorriente (OCP) y de protección térmica (TSD), que funcionan de la siguiente manera (ver figura 5).

a) Siempre que se detecta un incremento de voltaje en las líneas de salida de los devanados secundarios, el circuito de protección de sobrevoltaje (OVP) comienza a actuar. Esta prevención tiene razones de sobra, pues tal incremento puede llegar a dañar componentes electrónicos del televisor.

b) Cada vez que se presenta el incremento, el devanado ubicado en las terminales 2 y 3 del transformador T862 proporciona más voltaje de corriente alterna; y este voltaje, al ser rectificado y filtrado por el diodo D864 y el capacitor C868, incrementa la tensión de la terminal 8 VSS del regulador STR-Z2753C.

c) Dicho aumento en el voltaje de corriente alterna, también origina que el circuito Latch apague la fuente y mantiene activada la protección que por un lapso de aproximadamente 20 segundos; como resultado, el equipo queda inoperante.

d) Cada vez que se detecta un exceso de consumo (ocasionado por un cortocircuito o un mal funcionamiento en alguna de las secciones del televisor), el circuito de protección de sobrecorriente comienza a actuar. Al ocurrir esta anomalía, el voltaje de la terminal 11 OC (over current) del circuito integrado STR-Z2753, disminuye debido a que disminuye también la carga del capacitor C867. Esto habilita al circuito interno OCP, lo cual, a su vez, provoca que se bloquee el circuito oscilador y que se apague el televisor.

e) Cuando se registra un aumento de temperatura en el circuito integrado STR-Z2753C, el circuito de protección de detección térmica (TSD), ubicado dentro de él, se encarga de apagar al televisor; así se evita que el regulador sea dañado. El circuito TSD permite el funcionamiento del equipo, siempre y cuando la temperatura del circuito integrado no supere los 150 grados centígrados.

Comentario final 
Es importante resaltar el hecho de que, en cualquiera de los sistemas de protección, el tiempo de bloqueo del aparato (20 segundos), puede reducirse si éste se desconecta y, antes de dicho lapso, se vuelve a conectar a la línea de alimentación.

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