Fuentes Conmutadas v. Inverter

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Funcionamiento de una fuente de alimentación conmutada V. Inverter En este artículo veremos la parte más importante de una fuente de

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alimentación conmutada: el inverter. En esta etapa, la corriente continua se convierte en una especie de corriente alterna alterna,, necesaria necesaria para que para que funcione funcione el transformador. transformador.

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Seguro que la palabra inverter te recuerda a algo. Quizás a las máquinas de soldadura por arco, o al aire acondicionado de última generación. Pues bien, se trata de lo mismo. Un inverter es un convertidor de corriente continua a corriente

alterna. Justo lo contrario que el diodo.  A diferencia de un rectificador de diodos, un circuito para convertir la corriente continua en alterna es algo más complicado. Necesitamos generar impulsos de corriente con un oscilador . Para ello nos podría bastar con un transistor y un condensador. En una fuente de alimentación necesitamos controlar la corriente, cualquier factor externo podría hacer que la tensión o la intensidad variasen de forma no deseada. Esto podría provocar  averías, incluso daños graves. Para conseguir controlar la corriente se utilizan circuitos integrados que hacen todo el trabajo difícil. El objetivo es que la tensión de salida de la fuente sea muy estable, y no se descontrole aunque haya cambios de carga muy bruscos.

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Para generar la corriente alterna, lo que hacemos es cortar y dejar  pasar corriente muchas veces por segundo. INICIOun interruptor  BLOG CURSOS/LIBROS Podemos imaginar  que se conectaAPLICACIÓN y desconectaSUSCRIBIRME

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constantemente. El resultado es una forma de onda rectangular . En lugar de un interruptor, usamos un transistor , que permite trabajar a grandes velocidades, pudiendo cambiar su estado en pocos nanosegundos. En la práctica, los transistores utilizados suelen ser MOSFET e IGBT, porque sus características son más apropiadas que los transistores

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transformador  debe trabajar a una frecuencia fija.

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Para regular la tensión y la corriente de salida se utiliza un generador 

PWM. PWM son las siglas de Pulse Width Modulation, que traducido significa

Modulación por Ancho de Pulsos . El concepto es muy simple: si el interruptor está conectado durante más

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tiempo, dejará pasar más corriente, y si está menos tiempo ocurre lo contrario. Para entenderlo mejor, te lo mostraré de forma gráfica.

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Fig. 1 – Ondas moduladas por PWM

En la figura 1 puedes ver dos ondas con la misma frecuencia y distinto PWM. La línea roja representa el valor eficaz de la tensión, una vez rectificada y filtrada.

El regulador PWM Las fuentes de alimentación conmutadas incorporan generalmente un

circuito integrado que realiza la regulación PWM, además de muchas otras funciones, como la protección contra cortocircuito, contra sobretensiones, corrección de errores, arranque suave, etc. Vamos a centrarnos en su función como controlador del transistor , porque el resto de añadidos varía enormemente según el fabricante y modelo. Básicamente, el regulador genera una señal PWM en función de la  de la anónimas fuente. y para el funcionamiento de la web. Continuar navegando indica que estás de acuerdo. Uso cookiesde para estadísticas tensión salida

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Cuando la tensión de salida supera el valor deseado, estrecha los pulsos de corriente, y así el transformador recibe menos energía. Al caer la tensión de salida realiza la función contraria. INICIO

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De este modo, la tensión de salida se mantiene constante, aunque varíe la carga aplicada. Para ciertas aplicaciones, donde la carga varía muy rápidamente, el circuito debe tener una respuesta inmediata para prevenir altibajos en la salida. El regulador también puede incorporar una entrada que se conecta a una resistencia shunt, para medir la corriente que consume el equipo.

Fig. 2 – Esquema de la sección de conmutación

En el esquema de la figura 2 puedes ver cómo se conectan los distintos elementos. El circuito integrado puede alimentarse directamente a través de una Uso cookies para estadísticas anónimas y para el funcionamiento de la web. Continuar navegando indica que estás de acuerdo.

resistencia (de un valor bastante alto), ya que interiormente incorpora

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un circuito estabilizador de tensión. En otros casos se alimenta desde un bobinado auxiliar  del BLOG SUSCRIBIRME transformador,INICIO o a través de unaCURSOS/LIBROS pequeña fuente APLICACIÓN de alimentación lineal.

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La resistencia shunt , que une el transistor con la masa, suele tener un valor menor a un ohmio, para no afectar al resto de componentes. También suele ser bastante gruesa (en muchos casos se conectan varias resistencias en paralelo), porque toda la corriente del circuito pasa a través suyo. El optoacoplador  entrega una señal proporcional a la tensión de salida. Veremos este componente con más detalle en un próximo artículo.

Fig. 3 – Señales en el transistor de conmutación

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Cuando el transistor no está conduciendo, la tensión que le llega a través del bobinado del transformador es igual a la de entrada, porque las bobinas en corriente continua se comportan como un conductor. INICIO BLOGde laCURSOS/LIBROS Esta tensión tiene la forma figura 3A.

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Si aplicamos a la base o puerta (dependiendo del tipo utilizado) del transistor una señal PWM, éste conducirá de forma sincronizada con esta señal. Cuando el transistor está conduciendo, la tensión en sus patillas es cero, porque quedan conectadas al negativo. En este momento, la bobina del transformador  recibe toda la tensión de entrada, al quedar conectada entre DC+ y DC-. Por lo tanto, absorbe toda la corriente que necesita. Cuando el transistor deja de conducir, la bobina se descarga. De este modo, la bobina se carga y descarga cíclicamente, por lo que la forma de la corriente sería una especie de onda triangular . En definitiva, hemos conseguido entregar corriente alterna al transformador, con la que ya puede funcionar.

El regulador PWM en la práctica Como he dicho antes, hay muchos modelos distintos de reguladores, cada uno con unas características distintas. Es importante consultar los datasheet para ver sus particularidades. En estos mismos datasheet podemos ver cómo funciona el circuito integrado, la función de cada pin,ylas intensidades Uso cookies para estadísticas anónimas paratensiones, el funcionamiento de la web.yContinuar navegando indica que estás de acuerdo.

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frecuencias de trabajo, algún esquema sencillo, y las formas de onda más importantes. BLOGy entendiendo CURSOS/LIBROS APLICACIÓN deSUSCRIBIRME Con toda esta INICIO información, el comportamiento la

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corriente, podemos medir y diagnosticar cualquier avería. En este caso, como ocurría con el PFC, es interesante poder contar  con un osciloscopio para ver las señales, aunque existen trucos para poder realizar la mayor parte de mediciones sin él.

Te toca a ti Es el momento de que busques una fuente conmutada. Un cargador, la fuente de un PC, etc. Trata de identificar las distintas secciones de las que hemos hablado, verás que no es difícil. Localiza el circuito integrado, comprueba su numeración y busca el datasheet. En los próximos artículos veremos el resto de secciones, y las fuentes de alimentación conmutadas no tendrán secretos para ti. Si este artículo te ha ayudado, ahora te toca a ti ayudar. Hay que alimentar el karma. Puedes ayudarme dejando tu comentario (más abajo), así puedo mejorar. También puedes ayudar a tus amigos y contactos compartiendo en las redes sociales. Uso cookies para estadísticas anónimas y para el funcionamiento de la web. Continuar navegando indica que estás de acuerdo.

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Funcionamiento de una fuente de alimentación conmutada IX. Funciones adicionales

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Eugenio Nieto  Ayudo a técnicos del mantenimiento y la reparación a diagnosticar averías con más eficacia. Comparto conocimiento través de mis libros y INICIO miBLOG CURSOS/LIBROS APLICACIÓN cursos. Con mi aplicación FidesGeM los técnicos pueden gestionar y planificar sus reparaciones, mantenimiento preventivo y almacén de repuestos. Más. . .

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Jose Abel Ramirez Melendez dice 10/02/2015 en 01:46

INICIO APLICACIÓNyo soy SUSCRIBIRME Gracias Eugenio por tu BLOG trabajo yCURSOS/LIBROS por compartir información

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eléctrico y me dedico al mantenimiento eléctrico, refrigeración, aire acondicionado en edificios y mi deseo es aprender mas en electrónica para reparar las tabletas electrónicas y aprender mas en mantenimiento industrial. GRACIAS EUGENIO.

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Eugenio Nieto dice 10/02/2015 en 18:00

Hola Jose Abel. Estás en el lugar adecuado. Un saludo!

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Ricardo G. Stocker Perez dice 09/05/2017 en 11:06

Eugenio Nieto: Yo creo que ni siquiera te das cuenta lo que lograste . 1) la estructura y la dinámica de tu página 2) tu opinión en lo académico 3) ect. No soy electrónico pero aprendí a usar un osciloscopio. Lo otro que aprendí es que si alguien no sabe explicar algo Uso cookies para ,esestadísticas porque noanónimas sabe . y para el funcionamiento de la web. Continuar navegando indica que estás de acuerdo.

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Tu lo hiciste y lograste hacer mi meta más corta. Te comparo con Prometeo. INICIO CURSOS/LIBROS APLICACIÓN SUSCRIBIRME Titán amigo BLOG de los mortales, honrado principalmente por 

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robar el fuego de los dioses en el tallo de una cañaheja, y darlo a los hombres para su uso .

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Nerjose Dominguez dice 08/12/2015 en 02:26

Eugenio si tu karma es saber si tu pedagogía es buena, le digo hermano que las estrategias de aprendizajes son muy muy buenas, Dios lo bendiga Hermano, saludos

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Eugenio Nieto dice 22/12/2015 en 23:41

Gracias Nerjose. Saludos

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Luis Marvez dice 05/01/2016 en 01:44

Simplemente excelente mi amigo. De todo corazon. le deseo muchisimos exitos y muchas gracias por este trabajo. Felicitaciones. Uso cookies para estadísticas anónimas y para el funcionamiento de la web. Continuar navegando indica que estás de acuerdo.  Citar Comentario

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Eugenio Nieto dice 30/07/2016 en 17:04 INICIO

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Gracias Luis

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Nelson Vargas dice 23/03/2016 en 05:07

Eugenio estoy verdaderamente agradecido con todo lo trasmitido hasta aquí, en tus exposiciones sobre el funcionamiento de las fuentes conmutadas, debido a la facilidad de las explicaciones y el dominio que muestras sobre los asuntos tratados. Te deseo el mayor de los éxitos para que así continúes ayudándonos a ser mejores profesionales,

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Eugenio Nieto dice 30/03/2016 en 19:20

Gracias a ti por formar parte de la comunidad. Saludos

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Isidoro Ramírez Hernandez dice 03/07/2016 en 03:31

Eugenio: Soy ingeniero electromecanico ya jubilado,casualmente encontré y me Uso cookiestus paraartículos estadísticas anónimas y para el funcionamiento de la web. Continuar navegando indica que estás de acuerdo.

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SABER MÁS encantó la forma tan fácil y simple en que los explicas y aunque ya no

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trabajo en la empresa, trato de mantenerme actualizado sobre los principios de los nuevos sistemas que se están utilizando. Te agradezco por tu trabajo que estas INICIO BLOG CURSOS/LIBROS realizando al compartir tus conocimientos

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y felicitarte por ayudar a quien busca el conocimiento. Isidoro.

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Eugenio Nieto dice 30/07/2016 en 17:06

Muchas gracias Isidoro. Saludos

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lenin dice 17/07/2016 en 23:04

Hola hermano muy buena tu explicacion, soy de venezuela, quisiera comprar ese libro, gracias

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Eugenio Nieto dice 30/07/2016 en 17:08

En Venezuela es complicado hacer pagos online. Necesitas una tarjeta de crédito para conseguir el ebook. La versión en papel es más complicada, porque no hay distribuidores en Venezuela. Saludos Uso cookies para estadísticas anónimas y para el funcionamiento de la web. Continuar navegando indica que estás de acuerdo.

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Ramon Colmenares dice 22/08/2016 en 06:54

Hermano un saludo, de verdad que buena pagina la que tienes aca, muy interesante vas directo al punto y a mi parecer el lenguaje es muy bueno, no se si tendra que ver el hecho que soy ingeniero electronico, debido a ciertas circustancias me encuentro ahorita trabajando como tecnico y especificamente en la parte de reparacion de fuentes conmutadas, nunca habia trabajado antes con fuentes y la verdad a pesar de mi titulo el tema no lo habia profundizado, la verdad hasta ahora son muchas dudas las que tengo pero poco a poco leyendo tus articulos las voy despejando, aunque por ahora me queda una mas o menos importante y que desde que estoy con las fuentes no la he respondido aun, hasta ahora se que el voltaje de entrada sera siempre 110 o 220v dependiendo la red que utilizemos, yo trabajo con 110 (soy de Venezuela y actualmente viviendo en Panama), me llama la atencion que luego del rectificador el voltaje sube un poco llega hasta 150 o 170 dependiendo del circuito, lo que no entiendo son dos cosas, que todas las fuentes a partir de aqui trabajan con alrededor de 380v, ¿por qué necesitan de este voltaje? y la otra pregunta ¿Quién sube este voltaje?, las fuentes con las que trabajo alimentan unas pantallas LED de esas que se utilizan para eventos como conciertos y cosas asi, son fuentes que tienen salidas de 5VDC@55A una corriente elevada ya que son LED de alta intensidad, he logrado describir bien todas las etapas que dices y creo que la falla se encuentra en este punto de oscilacion ya que no veo frecuencia a la entrada del transformador, lo malo es que no cuento con un osciloscopio y se me hace dificil determinar esto si tienes algun consejo adicional te agradezco encarecidamente, al mismo tiempo que te felicito por el blog y en especial por este tema de fuentes que esta bien elaborado. Uso cookies para estadísticas anónimas y para el funcionamiento de la web. Continuar navegando indica que estás de acuerdo.  Citar Comentario

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Eugenio Nieto dice 29/08/2016 en 00:02 INICIO

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La corriente alterna, al rectificarse y filtrarse siempre tiene una

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tensión mayor. Si haces la prueba con una fuente lineal, a partir de un transformador de 9Vac conseguirás una tensión rectificada y filtrada de 12Vdc o más. Por lo tanto no es que la fuente genere esta tensión a propósito, sino que simplemente es la que se obtiene sin necesidad de más componentes. La etapa inverter es la que convierte de nuevo la continua en una corriente pulsante, que para el transformador es similar a una corriente alterna. Lo ideal para verificar esta corriente es un osciloscopio, aunque hay trucos, como este. De todas formas, si lo utilizas profesionalmente, un osciloscopio es una herramienta económica y casi imprescindible. Saludos

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 Angel Velasquez dice 11/01/2018 en 19:09

“me llama la atencion que luego del rectificador el voltaje sube un poco llega hasta 150 o 170”  Amigo, esto sucede a causa del capacitor; pues, este se carga al valor absoluto de la señal rectificada. Si tu voltaje luego de rectificado es 110 seria (110*1.41, 1.41 es el resultado de sacarle la raiz cuadrada al 2, para sistemas monofasicos) . Saludos. Uso cookies para estadísticas anónimas y para el funcionamiento de la web. Continuar navegando indica que estás de acuerdo.  Citar Comentario

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Jose Angel Delgado dice 03/09/2016 en 13:40 INICIO BLOG CURSOS/LIBROS

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Buenas Eugenio, muy buen material bien explicadito y la verdad parece todo hasta sencillo, pero tras leer esto me surge un par de dudas. 1º ¿ Que relación de espiras suelen tener estos transformadores ? 2º ¿ Porque al aumentar la frecuencia se reduce el tamaño del transformador, que estaba limitado el tamaño si trabajamos a 50Hz o 200Khz ? Mil Gracias y sigue así gran trabajo.

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Eugenio Nieto dice 28/09/2016 en 21:09

La teoría de la relación de espiras es similar a los transformadores lineales, aunque desconozco si se tienen en cuenta otros parámetros para calcularlo.  Al aumentar la frecuencia y usar una onda cuadrada se reducen las pérdidas del transformador. La onda senoidal no es tan eficiente, y parte de la corriente no se convierte en energía electromagnética, por lo que se disipa en forma de calor. Yo hago una comparativa un poco “burra”: puedes llenar un depósito de agua con un cubo grande, pero si aumentas la velocidad, puedes usar un cubo más pequeño con el mismo resultado, y cargando menos peso. Lo que entrega la energía a la carga conectada es el condensador  del secundario, así que lo importante es mantenerlo siempre Uso cookies para estadísticas anónimas y para el funcionamiento de la web. Continuar navegando indica que estás de acuerdo.

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cargado. Saludos INICIO BLOG  Citar CURSOS/LIBROS Comentario  Citar Comentario

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Francisco rivera dice 08/09/2016 en 06:11

Eugenio mil gracias X tus explicaciones ,sobre fuentes conmutadas . Son realmente muy buenas

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Eugenio Nieto dice 28/09/2016 en 22:45

Muchas gracias Francisco

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edwin u dice 25/11/2016 en 22:37

Estimado Eugenio, muy didáctica tus explicaciones que pueden alcanzar a la persona menos entendida. Me gustaría saber calcular los transformadores para altas frecuencias y para las diferentes topologías, seguramente lo tienes publicado. To libro se puede comprar  virtualmente?. Gracias de antemano. Envíame tu e-mail

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Magallanes Víctor E. dice 20/12/2016 en 02:05

BLOG APLICACIÓN Hola Eugenio; INICIO a personas comoCURSOS/LIBROS vos hay que sostenerlas con elSUSCRIBIRME aliento

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y agradecimiento, por tomarse el tiempo en poner su conocimiento al alcance de quienes lo necesitan; en un mundo egoísta, sobre todo en el gremio de los electrónicos, donde todos los secretos se esconden para ser ellos los únicos. Gracias y piensa en esto siempre; que a tu generosidad, el universo te lo devolverá con hechos multiplicados.-

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Eugenio Nieto dice 21/12/2016 en 19:49

Muchas gracias Victor. Un abrazo

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Gabino Rojas dice 13/04/2017 en 14:45

Buenos días Sr. Nieto. Soy Gabino Rojas desde Guarenas Venezuela. Muy didácticos sus artículos sobre el funcionamiento de las fuentes conmutadas. En estos momentos estoy tratando de volver a la vida una fuente de un pequeño microcomponente musical Marca UTECH. El equipo se saco de su caja nuevo. Al conectarlo a la red eléctrica funciono perfecto. A las horas lo volvimos a conectar y falló, refirió el cliente. Al abrirlo hago las mediciones de comprobación y no se encuentran los voltajes de salida en el secundario. En el capacitor del filtro del primario se pudo comprobar un voltaje de 170 v rectificado. Se comprobo el mosfet y esta bien pero sospecho del circuito oscilador de

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montaje smd con el codigo LN3949. no ubico su datasheet. Tengo un SABER MÁS https://fidestec.com/blog/fuentes-de-alimentacion-conmutadas-05/

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osciloscopio marca Bk precision de 40 MHZ de doble trazo. Por favor  me podría aportar una idea de como comprobar si este Ic es el causante de la falla. Muchas gracias por su aporte educativo en la red. INICIO Rojas.13-04-2017 BLOG CURSOS/LIBROS atentamente Gabino 8:50am

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FranciscoB dice 14/05/2017 en 23:46

Buenos días, Sr.Nieto. Ya soy mayor y siempre he disfrutado de la electrónica …las lámparas, luego el transistor y ahora los circuitos lógicos y lo que le sigue hasta que pueda, pero siempre por afición. Quería exponerle un problema que tengo y del que no he encontrado información. Mi hermana me trajo una fuente conmutada salida 24 V. CD y la salida está en 19 V sin carga ¿……. pero lo más sospechoso es que el transformador “chopper” desde que lo conectas a la red emite un bip, Bip. Bip y cuando lo desconecto el bip decrece en intensidad sonora y en frecuencia hasta desaparecer, tal como si fuera la descarga de un condensador. La reparación de la Fuente no es fundamental, pero como tengo mucho que aprender, me gustaría repararla. Gracias anticipadas

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Eugenio Nieto dice 15/05/2017 en 20:13

Hola Francisco. Lo primero sería conectar una carga.

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 Algunas fuentes se “protegen” si no detectanSABER ninguna carga MÁS https://fidestec.com/blog/fuentes-de-alimentacion-conmutadas-05/

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conectada. Si por ejemplo la fuente es de 24V y 3A, yo pondría una lámpara de 24V y 50W (~2A) o dos de 12V y 20W. INICIO BLOG CURSOS/LIBROS APLICACIÓN SUSCRIBIRME Si después sigue oyéndose ese ruido, podría tratarse de una

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avería en los componentes de regulación de tensión (TL431, optoacoplador, etc.). En el caso de que estas pautas no sean suficientes, ya deberías profundizar en el conocimiento de las fuentes conmutadas, con mi libro, videocurso, o buscando información en internet. En http://academia.fidestec.com están todas las opciones que ofrezco. Espero que resuelvas la avería. Saludos

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Mario dice 30/06/2017 en 09:18

Grandísimo trabajo, explicado de manera muy clara y limpia, y con detalles. Millones de gracias por un trabajo tan excepcional brillante y altruísta.

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 Angel Velasquez dice 11/01/2018 en 19:12

 Amigo Eugenio, Me surge la duda acerca del tipo de onda que entrega el transistor al transformador, en el articulo se afirma ser A/C, aunque pienso que es una señal cuadrada continua, modulada en ancho. Si Uso cookies para estadísticas y para el funcionamiento de la web. Continuar navegando indica que estás de acuerdo. pudiera usted aclararme.anónimas Saludos.

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Jean Carlos dice 11/01/2018 en 21:16

En el inverter que presentas me parece que la corriente en el primario del transformador no llega a ser alterna, porque al final la corriente siempre circulará en el mismo sentido, en tal caso sería una especie de corriente triangular pulsante siempre positiva, aunque la tensión si llega a ser alterna debido a esas pendientes positivas y negativas de la corriente… En todo caso un transformador trabaja con corriente alterna o corriente pulsante igual… gracias por el blog, un saludo

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 Agustín dice 13/01/2018 en 15:50

Hola Eugenio muy buena la informacion que subis, es de mucha ayuda para todos los que quieran incursionar en el tema. Me quedó una duda con respecto al tema de Inverter, entendi calramente que los circuitos que oscilan generan una señal rectangular que conmutaran a los mosfet, ahora bien, esta señal es continua pulsante, mi duda es, en que momento se hace corriente alterna? O sea que cambie de sentido de circulación y no sea solo una continua pulsante rectangular o diente de sierra como dice el articulo, agradecería que me aclaren esa duda. Gracias.

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Eugenio Nieto dice Uso cookies para estadísticas anónimas para el funcionamiento de la web. Continuar navegando indica que estás de acuerdo. 15/01/2018 en y22:02

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Para el transformador, la corriente pulsante es prácticamente lo mismo que la corriente alterna, al no haber una referencia de 0V. El funcionamiento se basa en la creación de un campo magnético INICIO BLOG CURSOS/LIBROS que aparece y desaparece cíclicamente.

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Por eso a veces se usan términos que pueden confundir. Es decir que técnicamente, la corriente no es alterna, porque no invierte la polaridad. Esto no es siempre así. Hay fuentes que tienen un transistor de conmutación positivo y otro negativo, y un transformador con toma central, con lo que sí se genera una corriente alterna real con forma rectangular.

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