• Author / Uploaded
• Maria Vallaro

Citation preview

105

A.P.A.E. Asociación de Profesionales y Amigos de la Electrónica

Boletín Técnico

Matrícula N° 14307

03 de Julio de 1999

4762-3773

¿SABÍA USTED?

Un Rectificador llamado

«PUNTA VALOR

PICO” Colaboró APAE

Casi todos los circuitos electrónicos se alimentan con corriente continua (CC). Un rectificador (Fig.1) es un dispositivo electrónico encargado de suministrar dicha corriente continua a partir de una alterna.

Sus partes fundamentales son:

Figura 1

1º.- El generador de corriente alterna que puede ser de muy diversa naturaleza en función de la corriente, tensión, frecuencia y forma de onda. Ejemplos: directamente de la línea de 220VCA, de un secundario de un transformador, ya sea de esta línea CA, de la salida de una fuente conmutada o de los secundarios del Fly Back, en baja o alta tensión, etc. 2º.- RS; una resistencia en serie, constituida por un resistor de bajo valor, para limitar picos de corriente o como resistencia fusible, que puede estar ubicada antes del diodo o después de el, o en el retorno , además de la resistencia propia de los conductores, alambres y contactos etc; esta última siempre presente, la primera puede o no aparecer en el circuito. 3º.- D; el diodo rectificador si es en media onda; podrán ser más de uno, en el caso de rectificadores de onda completa, dobladores, etc. 4º.- C; el capacitor de filtrado que podrá ser de unos pocos nanofaradios o cientos de microfaradios, en función de la corriente que deberá suministrar y de la frecuencia del generador. 5º.- RC; resistencia de carga, que puede estar representada por un resistor pero que generalmente está constituída por el consumo del circuito conectado a dicha fuente.

Tensión Suministrada por la Fuente: El capacitor es el encargado de suministrar la tensión filtrada a la carga; para ello debe recibir la energía a través del diodo rectificador. Quiere decir que dicho capacitor debe cumplir dos funciones : recibir y suministrar; veamos como se realizan estas funciones. 1°a) En el primer instante el capacitor está descargado y representa un cortocircuito para el generador y por ende para el rectificador; la corriente de carga dependerá de la tensión del generador en el momento de conectarse, de la capacidad del filtro y de la resistencia en serie. Esta condición se da ocasionalmente (en el encendido o tras una breve interrupción del suministro ) por eso se la llama corriente pico transitoria. Si la resistencia en serie (Rs) fuera de 0Ω la corriente sería infinita, cosa imposible pues siempre hay sistencia en serie aunque nomás sea la de línea.

re-

Si la resistencia fuera de 1Ω y la tensión en el instante de conectar el equipo fuese de 300V, la corriente sería de 300V/1Ω=300 Amp; con una resistencia de solo 10Ω, la corriente sería de 300V/10Ω=30 Amp, y si fuese de 100Ω, de solo 3 Amp. Parecería una solución fácil colocar una resistencia de valor elevado pero, si la corriente consumida por el circuito fuese elevada toda la tensión se “quemaría” en dicho resistor y como resultado un rendimiento desastroso. Es necesario pues mantener el valor de Rs a un mínimo posible. Los fabricantes de equipos de calidad se esmeran en llevar a Rs a valores exiguos, utilizando diodos especiales que soporten corrientes pico transitorias de 100 o más Amp. Y aún anularla reemplazándola por un tiristor conectado a un detector de cruce “0”, como en el TV Philips chasis MK2. 1, Boletín de APAE

105

1°b) Tiempo de carga. (después del arranque inicial).Nos referiremos al caso en que el generador tenga salida sinusoidal (figura 2a) En la figura 2a. representamos el circuito donde las flechas indican el sentido (convencional) de circulación de la corriente periódica de carga (Ip); cuando la tensión del generador supere a la tensión presente en el capacitor de filtrado C, el diodo D conducirá durante el tiempo t1 (fig.2b). Figura 2b Figura 2a La corriente pico estará limitada por Rs (ya tratada en el punto 2 anterior), recargará al capacitor C y alimentará a la carga Rc. El tiempo t1 dependerá del ripple y éste del valor del capacitor C, de la Carga Rc, de la frecuencia del generador y también de Rs, que con C forma un integrador. Si el ripple aumenta, aumenta el tiempo de conducción del diodo (t1’) y viceversa. 2º.) Tiempo de descarga. (Figura 3.) Evidentemente el tiempo (t2) de descarga del filtro es muy superior al tiempo de carga (Fig.3). También depende del ripple, pero en este caso inversamente proporcional, esto es: a mayor ripple menor tiempo de descarga y viceversa; esto es absolutamente lógico ya que sí a mayor ripple aumenta el período de conducción del diodo, Figura 3b Figura 3a deberá disminuir el de descarga del filtro ya que el tiempo total se mantiene constante. El tiempo (Período) depende exclusivamente de la frecuencia del generador. La corriente consumida por la carga Im (corriente media) es la suma de la corriente suministrada por el diodo durante el tiempo de conducción del mismo, más la corriente suministrada por el capacitor en el segundo tiempo; la corriente en el capacitor es inversa. En el primer tiempo se carga el capacitor, mientras que en el segundo se descarga.

Conclusiones: 1ª- Si la carga disminuye, el ripple disminuye. 2ª- Si la carga disminuye, la caída de tensión sobre Rs disminuye, lo que hace que el capacitor se cargue a un valor más próximo al valor de la tensión pico del generador. 3ª- Si la carga es nula o, lo que es lo mismo, si la resistencia de carga es muy alta, el ripple será nulo y el capacitor

Figura 4a

Figura 4b

se cargará al valor pico de la tensión del generador, independientemente del valor de dicho capacitor. 4ª-En los circuitos de la Fig.4(a) representamos un ejemplo de una fuente positiva y en la (b). de una negativa. La resistencia de 10 MΩ es la resistencia interna de un voltímetro digital. El capacitor de .047uF podrá ser de este valor o mayor, y de una aislación adecuada en función de la tensión a medir. El diodo, acorde con la tensión a medir y de buena recuperación. (Rápido). La indicación en el display del voltímetro digital nos dará el valor de la tensión pico del generador. Colocando el diodo en el interior de una punta de tester y el capacitor entre extremos de la entrada del mismo, habremos construido una “Punta de valor pico”.

Para que sirve y como la utilizamos. La podemos usar para medir tanto tensiones continuas como el valor pico de una pulsante o de una tensión alterna sinusoidal o compleja. Es un excelente complemento para el osciloscopio, en cuanto nos permite leer con precisión los valores máximos. Imprescindible para aquel que no tiene osciloscopio. 2, Boletín de APAE

105

Precauciones: La punta valor pico es un dispositivo para aplicar al tester digital, por lo tanto antes de medir en un punto determinado, deberemos conocer de antemano qué valores posibles de tensión podrán estar presentes. Dichos valores deberán poder ser soportados por el instrumento (TESTER) no superando los valores recomendados por el manual de instrucciones del mismo. Así también , deberán ser soportados por el diodo, el capacitor y la aislación de la punta y el cable de conexionado. Sugerencias: Para el reparador de TV resulta importante poder medir la tensión pico en el colector de Salida Horizontal; en general esta tensión está alrededor de 1000V, pudiendo alcanzar al doble en otros pocos. Por otra parte, en general, los tester digitales están limitados a una tensión máxima de alrededor de 700V.(en FLUKE 8022A la protección por sobre tensión, actúa a los 1000Vpico). Teniendo en cuenta las dos consideraciones anteriores podríamos aceptar que una punta de valor pico de 700V con tolerancias del 100% (1400V) y un dispositivo multiplicador x2,x3 ó x4... sería aceptable.

Construcción de la punta: Para su construcción empleamos los siguientes materiales: 1º- Un tubito de material plástico de 9mm de Øx13cm. (de una lapicera de fibra) 2º- Dos conectores bananas hembra. (rojo y negro). 3º- Una ficha de dos patas macho y hembra. (en negocios de la calle Paraná se encuentran). 4º-Tres fichas bananas. 5º- Un cocodrilo. 6º- Dos metros de cable “flexible’de buena calidad y aislación.(un metro rojo, un metro negro) Figura 3 7º- Dos diodos rápidos BA159 ó similar. 8º- Un capacitor de .047µF x 1500V. 9º- Resistencia de 10 MΩ para alta tensión ó dos de 5 MΩ en serie. 10º- Puntas varias,(gancho, punta fina, cocodrilo) terminados en banana macho.

Algunos ejemplos: 1er. Ejemplo: Medición del ripple de una fuente. Para el reparador que no dispone de osciloscopio, es un medio idóneo que le permite medir el ripple. Veamos: Si representamos gráficamente la tensión de salida de una fuente, podemos observar: (los valores dados se han tomado de un caso real.) 110V. Desde 0 a cc (valor de continua pura) 120V. Desde 0 a Ep. (valor pico.) 115V el valor medido con el tester. Si medimos con la “punta valor pico” y con Figura 5 el mismo tester sin la punta, la diferencia será de 5V, que es la mitad del ripple. 2 x ( Epico – E md. ) = Tensión de ripple pico a pico. Solo un detalle: Desconocemos la frecuencia; sin embargo conociendo el origen podremos sobreentenderla; horizontal, vertical..., no tanto si es de la línea de 220V CA, restará determinar si corresponde a media onda u onda completa, 50 ó 100 ciclos.

2do. Ejemplo: Medición de la tensión de alimentación del filamento del TRC. El filamento del TRC se alimenta desde un secundario del transformador de “línea” (fly-back). Debemos dejar perfectamente sentado que: 1º- La salida de cualquier secundario de un transformador es una tensión alterna; por lo tanto tiene un semiciclo positivo y otro negativo, a diferencia, en este caso , del primario que es una continua pulsante (el colector de salida horizontal se mueve entre 0V, transistor saturado y 900V o más volts, TR al corte.) 2º- Por tratarse de una forma de onda no sinusoidal, sino compleja, la lectura con un tester en alterna sería totalmente errónea.(salvo con un voltímetro digital “RMS absoluto”, que tiene otro precio y aún condiciones de frecuencia, etc.) 3º- La medición se puede hacer con buena aproximación con el osciloscopio midiendo un valor de 22V pico a pico entre extremos de filamento del TRC. 3, Boletín de APAE

105

Medición con la punta valor pico: Existen dos opciones. 1ª. Opción: medición en dos pasos: como la punta termina en dos fichas bananas hembra, permite su inversión; realizaremos una medición del valor positivo y otra del valor negativo, figura 6. La suma de ambos valores es el valor pico a pico.

Figura 6

2ª. Opción: Emplear una “punta valor pico a pico” que no es otra cosa que dos puntas valor pico conectadas de esta manera: Durante el sobre impulso, C1 se cargará por D1 al valor de tensión del semiciclo positivo respecto a masa, C1 “memoriza” esta tensión. Figura 8 En el semiciclo negativo C2 se Figura 7 carga desde masa al valor negativo, la suma de ambas tensiones “retenidas” en los respectivos capacitores, queda aplicada entre extremos del voltímetro digital. 3er.Ejemplo: Medición del sobreimpulso en colector de salida horizontal. Deberemos tener en cuenta lo expuesto en “precauciones” y “sugerencias”; atentos a ello vamos a sugerir y fundamentar alguna modificación de nuestra flamante punta, que dicho sea de paso y a modo de reiteración debe ser absolutamente segura y confiable. Si Ud. es habilidoso su costo le resultará exiguo, pero... todo tiene un precio: ¡hay que usar la cabeza!. Comenzaremos haciéndonos una pregunta: +

¿Qué diferencia de tensión tendremos en el punto M de los siguientes divisores de tensión?.

Figura 9

R1=10MΩ ; R2=10MΩ (resistencia interna del voltímetro) ; Cp= capacidad parásita del voltímetro; C1=0.47µF R1 C1 Te nsión R1 aplicada ; C2= 0.47µF. R2 es la impedancia típica de un voltímetro c.c. M M M digital y como mediremos tensión continua, aparece como Cp Cp resistencia pura. Te nsión R2 m edida R2 R2 En continua pulsante aparecerá la capacidad de entrada. C2 En el divisor (1) el voltímetro (R2) medirá el 50% de la (1) (2) (3) tensión aplicada. En el divisor (2) habrá una diferencia de 0v6 menos, que tratándose de una tensión elevada resultará despreciable. Si se tratase de CA ó continúa pulsante, aparecería en paralelo con R2 la capacidad de entrada del voltímetro digital como una capacidad parásita que desvirtuaría los resultados en función de la frecuencia. En el 3er. Caso (3) R1, C1, R2 y C2 aparecerán como un divisor resistivo capacitivo, con una constante de tiempo de casi medio segundo lo que nos asegura un despreciable ripple aún a 50 c/s y por descontado a 15Kcs ó más. Por lo tanto en el punto (M) tendremos el 50% del valor pico, esto quiere decir que el valor indicado por el voltímetro (R2) deberemos multiplicarlo x2. Para realizar la medición, deberemos conectar la punta y su circuito asociado, con el equipo apagado, para después encenderlo. De esta manera los capacitores se cargarán de manera suave, evitando así sobrecargas que podrían disparar los circuitos de protección. D1

D2

R1

Modificaciones en la punta de la FIG.3, para la medición de tensiones hasta 1500V. Módulo multiplicador x2.(figura 10) Conectar en serie con el cable rojo. En gabinete de plástico debe asegurar una aislación adecuada. Figura 10 Si los diodos colocados en el interior de la punta son de 1000V no será necesario modificarlos, de lo contrario debería agregarse uno ó dos. En general por cada diodo colocado, la medición se verá afectada por la caída en el diodo que siendo de 0v6 x diodo puede resultar despreciable; recordar que los susodichos deben ser de corto tiempo de recuperación (RAPIDOS). Si pretendiéramos alcanzar a 2Kv, deberíamos agregar un segundo módulo y respetar la tensión inversa de los diodos de la punta para esta nueva condición (si es necesario agregar alguno). En todos los casos asegurar la aislación de módulos, punta , cables y la precisión de los resistores. Si han agregado dos módulos, la lectura del tester deberá multiplicarse x3. Debemos recordar que no es prudente superar la tensión de 700V aplicados al voltímetro, de ahí la necesidad de utilizar los módulos divisores. Fin.

4, Boletín de APAE

105