Leccion II Curso Reparacion Ecus.unlocked

LECCION 2 – Curso Reparación de Ecus

CURSO DE REPARACION DE COMPUTADORAS AUTOMOTRICES Manual del Alumno – Primer Nivel

Lección 2: 2.1-Transistores NPN, PNP , encapsulados y montajes. 2.2-Transistores 2.2-Transistore s Darlingto Darlington n y FETs. Transisto T ransistores res IGBT. 2.3-Reguladores de tensión a 5 V. 2.4-Reemplazos de componentes, búsqueda en la Internet. 2.5-Mediciones de estos componentes en forma práctica con multímetro. 2.6-Métodos para localizar componentes, parámetros a observar en reemplazos.

 Al terminar esta Lección Ud. deberá ser capaz capaz de:

- Reconocer transistores TBJ, Darlington, Mosfet e IGBT y enteder sus diferencias. diferencias. - Entender para que sirve un Regulador de Tensión y conocer modelos utilizados en ECUS  Automotrices. - Sabe medir con multímetro diferentes tipos de transistores TBJ y probar Mosfets e IBGT. I BGT. -Conocer los parámetros mas importantes para reemplazos de transistores según su función. -Saber localizar componentes en la web.

2.1- Transistores Bipolares - COMPONENTES ACTIVOS. Dentro de lo que respecta a la electrónica de módulos en automotriz la gran evolución de los sistemas se presento cuando se implementaron en los controles los Semiconductores. Estos componentes tienen un gran numero de virtudes porque simplifican los circuitos , sus propiedades permiten que cambien su características de operación como ningún otro material lo podría hacer , para brindar un ejemplo muy simple se podría decir que este tipo de elementos podría comportarse en un momento similar a un alambre de cobre que conduce la corriente eléctrica y en otro momento se podría comportar en un plástico que no conduce bien la corriente eléctrica , todo esto lo hace el mismo componente y se podría conseguir este cambio tan notable con solo invertir la polaridad del circuito. TRANSISTOR BJT (BIPOLAR).

Cise Electrónica – Jose M. Bustillo 3243 – ( 1406 ) Capital Federal – Buenos Aires – Argentina 5411 4637-8381 Cise Electronics Corp. 12920 SW 128th street – Suite 4 – Miami – Florida 33186 – USA ( 786 ) 293-1094 293-1094 http://www.cise.com

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Cuando se selecciona un transistor se debe conocer el tipo de encapsulado, así como el esquema de identificación de los terminales. También se deberá conocer una serie de valores máximos de tensiones, corrientes y potencias que no debemos sobrepasar para no destruir el dispositivo. El parámetro de la potencia disipada por el transistor es especialmente crítico con la temperatura, de modo que esta potencia disminuye a medida que crece el valor de la temperatura, siendo a veces necesaria la instalación de un radiador o aleta refrigeradora. Todos estos valores críticos los proporcionan los fabricantes en las hojas de características de los distintos dispositivos. Una forma de identificar un transistor NPN o PNP es mediante un polímetro: Este dispone de dos orificios para insertar el transistor, uno para un NPN y otro para el PNP. Para obtener la medida de la ganancia es necesario insertarlo en su orificio apropiado, con lo que queda determinado si es un NPN o un PNP.

Zonas de funcionamiento del transistor bipolar: 1. ACTIVA DIRECTA : El transistor sólo amplifica en esta zona, y se comporta como una fuente de corriente constante controlada por la intensidad de base (ganancia de corriente).Este parámetro lo suele proporcionar el fabricante dándonos un máximo y un mínimo para una corriente de colector dada (I c); además de esto, suele presentar una variación acusada con la temperatura y con la corriente de colector, por lo que en principio no podemos conocer su valor. Algunos polímetros son capaces de medir este parámetro pero esta medida hay que tomarla solamente como una indicación, ya que el polímetro mide este parámetro para un valor de corriente de colector distinta a la que circulará por el BJT una vez en el circuito.

2. SATURACIÓN: En esta zona el transistor es utilizado para aplicaciones de conmutación (potencia, circuitos digitales, etc.), y lo podemos considerar como un cortocircuito entre el colector y el emisor.

3. CORTE:  el transistor es utilizado para aplicaciones de conmutación (potencia, circuitos digitales, etc.), y podemo podemos s considerar considerar las corrientes que lo atraviesan prácticamente nulas (y en especial I c).

4. ACTIVA INVERSA: Esta zona se puede considerar como carente de interés.

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Cuando se selecciona un transistor se debe conocer el tipo de encapsulado, así como el esquema de identificación de los terminales. También se deberá conocer una serie de valores máximos de tensiones, corrientes y potencias que no debemos sobrepasar para no destruir el dispositivo. El parámetro de la potencia disipada por el transistor es especialmente crítico con la temperatura, de modo que esta potencia disminuye a medida que crece el valor de la temperatura, siendo a veces necesaria la instalación de un radiador o aleta refrigeradora. Todos estos valores críticos los proporcionan los fabricantes en las hojas de características de los distintos dispositivos. Una forma de identificar un transistor NPN o PNP es mediante un polímetro: Este dispone de dos orificios para insertar el transistor, uno para un NPN y otro para el PNP. Para obtener la medida de la ganancia es necesario insertarlo en su orificio apropiado, con lo que queda determinado si es un NPN o un PNP.

Zonas de funcionamiento del transistor bipolar: 1. ACTIVA DIRECTA : El transistor sólo amplifica en esta zona, y se comporta como una fuente de corriente constante controlada por la intensidad de base (ganancia de corriente).Este parámetro lo suele proporcionar el fabricante dándonos un máximo y un mínimo para una corriente de colector dada (I c); además de esto, suele presentar una variación acusada con la temperatura y con la corriente de colector, por lo que en principio no podemos conocer su valor. Algunos polímetros son capaces de medir este parámetro pero esta medida hay que tomarla solamente como una indicación, ya que el polímetro mide este parámetro para un valor de corriente de colector distinta a la que circulará por el BJT una vez en el circuito.

2. SATURACIÓN: En esta zona el transistor es utilizado para aplicaciones de conmutación (potencia, circuitos digitales, etc.), y lo podemos considerar como un cortocircuito entre el colector y el emisor.

3. CORTE:  el transistor es utilizado para aplicaciones de conmutación (potencia, circuitos digitales, etc.), y podemo podemos s considerar considerar las corrientes que lo atraviesan prácticamente nulas (y en especial I c).

4. ACTIVA INVERSA: Esta zona se puede considerar como carente de interés.

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El transistor PNP es complemento del NPN de forma que todos los voltajes y corrientes son opuestos opue stos a los del transistor NPN. Para encontrar el circuito PNP complementario: complementario: Se sustituye el transistor NPN por un PNP y se invierten todos los voltajes y corrientes. Un ejemplo de la configuración de este tipo de transistores el la imagen inferior que muestra la geometría e identificación de sus pines tal cual como es representado en el manual correspondiente de cada fabricante.

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En el esquema se pueden identificar la Base el Colector y el Emisor. En el caso de este tipo de transistores la capacidad de conmutación es baja comparada con los transistores de compuerta aislada. Un transistor de este tipo comúnmente llevara entre sus terminales una corriente usual de 1A y voltajes de 60 V.

Encapsulados y Montajes: El TO-92:  Este transistor   pequeño es muy utilizado para la amplificación de pequeñas señales. La asignación de patitas (emisor - base - colector) no está estandarizado, por lo que es necesario a veces recurrir a los manuales de equivalencias para obtener estos datos.

El TO-18:  Es un poco más grande que el encapsulado TO-92, pero es metálico. En la carcasa hay un pequeño saliente que indica que la patita más cercana es el emisor. Para saber la configuración de patitas es necesario a veces recurrir a los manuales de equivalencias.

El

TO-39:  Tiene le mismo aspecto que es

TO-18, pero es más grande.

 Al igual que el anterior tiene una saliente que indica la cercanía del emisor, pero también tiene la patita del colector pegado a la carcasa, para efectos de disipación de calor.

El TO-126:  Se utiliza mucho en aplicaciones de pequeña a mediana potencia. Puede o no utilizar disipador   dependiendo de la aplicación en se este utilizando. Se fija al disipador por medio de un tornillo aislado en el centro del transistor . Se debe utilizar una mica aislante

El TO-220: Este encapsulado se utiliza en aplicaciones en que se deba de disipar potencia algo menor que con el encapsulado TO-3, y al igual que el TO-126 debe utilizar una mica aislante si va a utilizar disipador, fijado por un tornillo debidamente aislado.

TO-92

TO-18

TO-39

T0-126

TO-220

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El TO-3: Este encapsulado  se utiliza en transistores de gran potencia. Como se puede ver en el gráfico es de gran tamaño debido a que tiene que disipar bastante calor. Está fabricado de metal y es muy normal ponerle un "disipador" para liberar la energía que este genera en calor. Este disipador no tiene un contacto directo con el cuerpo del transistor, pues este estaría conectado directamente con el colector del transistor (ver siguiente párrafo). Para evitar el contacto se pone una mica para que sirva de aislante y a la vez de buen conductor térmico.

El disipador  de fija al transistor  con ayuda de tornillos adecuadamente aislados que se introducen el los orificios que estos tienen. (ver figura arriba) En el transistor con encapsulado TO-3 el colector esta directamente conectado al cuerpo del mismo (carcasa), pudiendo verse que sólo tiene dos pines o patitas. Estas patitas no están en el centro del transistor  sino que ligeramente a un lado y si se pone el transistor como se muestra en la figura, al lado izquierdo estará el emisor y la derecha la base.

2.2-Transistor Darlington, Mosfet e IGBT: En muchos módulos de control electrónico se utiliza un transistor denominado darlintong, el cual lo podemos analizar como dos transistores convencionales BJT unidos, obteniendo así mas capacidad de conmutación de corriente, en el escrito inferior se da el fundamento físico que demuestra esta operación, son unas ecuaciones muy sencillas que pueden ampliar el concepto de este transistor. El transistor Darlington es un tipo especial de transistor que tiene una alta ganancia de corriente. Está compuesto internamente por dos transistores bipolares que se conectan es cascada. Ver la forma en la figura.

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El transistor T1 entrega la corriente que sale por su emisor a la base del transistor T2. La ecuación de ganancia de un transistor típico es:

IE= â x IB (Corriente de colector es igual a beta por la corriente de base). Entonces analizando el gráfico: Ecuación del primer transistor es:

IE1 = â1 x IB1 (1), Ecuación del segundo transistor es:

IE2 = â2 x IB2 (2) Observando el gráfico, la corriente de emisor del transistor (T1) es la misma que la corriente de base del transistor T2. Entonces

IE1= IB2 (3) Entonces utilizando la ecuación (2) y la ecuación (3) se obtiene:

IE2 = â2 x IB2 = â2 x IE1 Reemplazando en la ecuación anterior el valor de IE1 (ver ecuación (1)) se obtiene la ecuación final de ganancia del transistor Darlington.

IE2 = â2 x â1 x IB1 Cise Electrónica – Jose M. Bustillo 3243 – ( 1406 ) Capital Federal – Buenos Aires – Argentina 5411 4637-8381 Cise Electronics Corp. 12920sw 128 th street – Suite 4 – ( 33186 ) – Miami – Florida – USA ( 786 ) 293-1094 http://www.cise.com

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LECCION 2 – Curso Reparación de Ecus Como se puede deducir, este amplificador tiene una ganancia mucho mayor que la de un transistor corriente, pues aprovecha la ganancia de los dos transistores. ( las ganancias se multiplican). Si se tuvieran dos transistores con ganancia 100 (b = 100) conectados como un transistor Darlington y se utilizara la formula anterior, la ganancia sería, en teoría: â2 x â1 = 100 x 100 = 10000. Como se ve es una ganancia muy grande. En la realidad la ganancia es menor. Se utilizan ampliamente en circuitos en donde es necesario controlar cargas grandes con corrientes muy pequeñas.

Muy importante: la caída de tensión entre la base y el emisor del transistor Darlington es 1.4 voltios que resulta de la suma de las caídas de tensión de base a emisor del primer transistor B1 a E1 (0.7 voltios) y base a emisor del segundo transistor B2 y E2 (0.7 Voltios). En los manuales de los componentes podemos encontrar una representación para este transistor como muestra la imagen inferior.

El encapsulado es una de las características en las que este transistor cambia respecto a los convencionales BJT. Con las hojas de información DATASHETS es muy fácil identificar sus terminales. En el caso de requerir sus propiedades normales de operación este mismo catalogo provee la información normal de operación, o los valores máximo de parámetros de funcionamiento como serian por ejemplo.    

Voltaje C – E Corriente Colector normal y máxima. Frecuencia de Trabajo Máxima. Temperatura Máxima de Trabajo.

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En el cuadro inferior se muestra una transistor tipo DARLINTONG.

tabla usual para una referencia especifica de un

Transistores de Efecto de Campo: El transistor de efecto de campo (FET = Field-Effect Transistor) es un dispositivo de tres terminales que se emplea para una amplia variedad de aplicaciones que coinciden, en gran parte, con aquellas correspondientes al transistor BJT. La diferencia principal entre las dos clases de transistores es el hecho de que el transistor BJT es un dispositivo controlado por corriente, mientras que el transistor JFET es un dispositivo controlado por voltaje.

En otras palabras, la corriente Ic la es una función directa del nivel de IB. Para el FET la corriente ID ser una función del voltaje VGS aplicado a la entrada del circuito, en cada caso la corriente de la salida del circuito se controla por un parametro del circuito de entrada, en un caso un nivel de corriente y en otro un voltaje aplicado  Así como hay transistores bipolares NPN y PNP, existen transistores de efecto de campo de canal-n y canal-p. Sin embargo, es importante tener en cuenta que el transistor BJT es un dispositivo bipolar (el prefijo bi- revela que el nivel de conducción es una función de dos portadores de carga, electrones y huecos). El FET es un dispositivo unipolar que depende únicamente ya sea de la conducción por electrones (canal-n) o por los huecos (canal-p). El termino "efecto de campo" en el nombre elegido amerita una explicación. Todos estamos familiarizados con la habilidad de un imán permanente de atraer limaduras de metal sin necesidad de un contacto físico directo. El campo magnético‚ de un imán permanente actúa sobre las limaduras y las atrae hacia el imán a través de un esfuerzo por parte de las líneas de flujo magnético, para mantenerlas a tan corta distancia como sea posible.

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LECCION 2 – Curso Reparación de Ecus Para el FET se establece un campo eléctrico por medio de las cargas presentes que controlaran la trayectoria de conducción del circuito de salida, sin necesidad de un contacto directo entre la cantidad que controla y la que es controlada. Cuando se introduce un segundo dispositivo con un rango de presentado con anterioridad, existe una tendencia natural características generales de uno contra el otro. Cuando se introduce un segundo dispositivo con un rango de presentado con anterioridad, existe una tendencia natural características generales de uno contra el otro

aplicaciones semejante a otro a comparar algunas de las aplicaciones semejante a otro a comparar algunas de las

Construcción de los Fets El JFET es un dispositivo de tres terminales, siendo una de ellas capaz de controlar el flujo de corriente entre las otras dos. En nuestra explicación sobre el transistor BJT se utilizó el transistor npn a lo largo de la mayor parte de las secciones de análisis y diseño, con una sección dedicada a los efectos resultantes de emplear un transistor  pnp.

JFET  el dispositivo de canal-n  aparecerá como el dispositivo Para el transistor predominante sobre todo en los controles realizados en los diferentes modulos especialmente el PCM. La construcción básica del JFET de canal-n se muestra en la figura inferior.

Observe que la mayor parte de la estructura es el material tipo n que forma el canal entre las capas difundidas en material tipo p. El extremo superior del canal tipo n,se conecta mediante contacto óhmico a la terminal denominada como drenaje (drain) (D), mientras que el extremo inferior del mismo material se conecta por medio de contacto óhmico a la terminal llamada la fuente (source) (S).

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Los dos materiales tipo p se encuentran conectados juntos y al mismo tiempo hacia la terminal de compuerta (gate) (Q). Por tanto, esencialmente el drenaje y la fuente se conectan en esencia a los extremos del canal tipo n y la compuerta, a las dos capas del material tipo p. En ausencia de cualquiera de los potenciales aplicados, el JFET tiene dos uniones p-n bajo condiciones sin polarización. El resultado es una región de agotamiento en cada unión, como se ilustra en la figura anterior, que se parece a la misma región de un diodo bajo condiciones sin polarización Recuérdese también que una región de agotamiento es aquella región carente de portadores libres y por lo tanto incapaces de permitir la conducción a través de la región. Este tipo de transistores permiten que los módulos de control puedan controlar cada vez mas circuitos con alta corriente, a este efecto se le denomina ganancia, en el momento de diagnostico de uno de estos componentes podemos encontrar que no existe caída de tensión en la excitación de su base. Presentando generalmente voltajes cercanos a 5V a través siempre de una resistencia. El principal de estos transistores se denomina Semiconductor.

MOSFET

M:  Metal O:Oxido S:

En la grafica inferior se puede apreciar la presentación comercial de unos de estos transistores en ella se puede apreciar la denominación de sus terminales y también su configuración externa donde es importante recalcar la característica de compuerta Aislada, el encapsulado en el caso Automotriz es tipo To 220 – 200 – 2P – 3P

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LECCION 2 – Curso Reparación de Ecus Pero las diferencias principales se generan en cuánto a poder de conmutación en donde este tipo de transistores puede tener mayor ganancia en la tabla inferior se presenta una especificación general para este tipo de transistor. Es importante observar por ejemplo el valor de corriente máximo y pulsante entre Drain – Source , y el voltaje máximo soportado en estos terminales.

En el valor de corriente se encuentra que en condiciones normales puede comandar 20 A y en conmutación pulsante llegaría hasta 80 A y en el Voltaje D – S sin problemas 450 V con lo cual un sistema de encendido podría ser activado por este componente, en la grafica de los terminales se puede apreciar que el montaje del componente es superficial SMD.

Transistores IGBT. El transistor IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) es un componente utilizado cada vez mas en aplicaciones automotrices en el cual la conmutación de altas corrientes es un requisito importante, este tipo de transistores aprovechan la ventaja de un transistor MOSFET y un transistor BJT (Bipolar). En el caso de la excitación de este transistor se utiliza una compuerta aislada tipo MOSFET con lo cual se controla la conmutación por voltaje, y no por corriente llevando esto mucha eficiencia a la llave electrónica. En el caso de la llave electrónica se usa un transistor BIPOPOLAR con lo que se gana conmutación sin el valor de resistencia descripto en los transistores Mosfet.

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Este valor de resistencia presentaría un aumento en la caída de tensión a medida que aumente la corriente ,mientras que en un Bipolar la caída de tensión es constante independiente de cuanta corriente conmute así que se vuelve en una unión perfecta de dos tipos de transistores en un solo encapsulado. Como se trata de una activación por medio de un Mosfet se tendrá Gate en la excitación, y como se tiene un bipolar en la llave electrónica ahí se tendrá Colector para la fuente y Emisor para el circuito a conmutar, en la grafica se puede apreciar este arreglo.

En la estructura interna de este transistor se encuentra una organización química que usa las propiedades de los dos transistores que se comento en el párrafo anterior.

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LECCION 2 – Curso Reparación de Ecus En Automotriz una de las cargas mas complicadas para operar son las cargas inductivas estas son características de los sistemas de encendido por ejemplo.

En este caso la corriente tiene una característica muy interesante porque presenta un aumento a medida que el tiempo de circuito cerrado aumenta, lo que lleva a que el conductor de esta corriente debe tener una muy eficiente conducción de lo contrario colapsaría.

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El oscilograma superior presenta una característica para esta afirmación. Este fenómeno de la corriente viene acompañado en el momento de su corte con un efecto de elevación de tensión. Un pico inductivo, en ese momento la tensión presenta un pico que podría perjudicar una juntura débil, se podría pensar que en el momento del pico inductivo fuese como si un diodo se polarizara de forma inversa. Este valor debe ser un punto importante en la selección del transistor. En la grafica inferior se muestra la imagen de este fenómeno en donde a medida que la corriente va disminuyendo el pico de tensión aparece.

Todos estos valores estarán en la respectiva tabla de manual de los fabricantes de componentes, en la grafica inferior observaremos la identificación de de los pines de uno de estos elementos y la tabla común de valores máximos a soportar por parte de este transistor.

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Es importante apreciar que aunque la corriente continua es de 16 A, la corriente máxima pulsante es de 58 A, en el caso automotriz la mayoría de consumos altos (Casos PCM), se da por corriente que pulsan a alta frecuencia.

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2.3- Reguladores de Tensión: Un regulador tiene como función mantener la tensión de salida “Vo” en un valor predeterminado, sobre el rango esperado de corriente de carga, independientemente de las variaciones de la corriente de la carga, la tensión de entrada al regulador Vi y la temperatura T. Si se quisiera plasmar un regulador en un diagrama de bloques lo más próximo a lograrlo en líneas generales seria lo siguiente:

Cada uno de estos bloques serán explicados posteriormente, antes se quiso hablar de los parámetros más importantes que caracterizan un regulador de tensión; estos son la regulación de carga, la regulación de línea y el coeficiente de temperatura.

Regulación de carga Es el cambio de tensión de salida para un cambio específico de la corriente de carga, manteniendo constantes la tensión de entrad y la temperatura, la formula general es: REG-CARGA (%) = (Vo, cargamin - Vo, cargamáx) x 100% / (Vo, cargamin); donde Vo, cargamin es la tensión de salida con carga mínima (tensión nominal) y Vo, cargamáx es la tensión de salida con carga máxima.

Regulación de línea Es el cambio en la tensión de salida para un cambio dado a la tensión de entrada, manteniendo constantes la corriente de salida y la temperatura la formula general es: REG-LINEA (%) = "Vo / ("Vi x Vo) x 100%; donde "Vo es el cambio en la tensión de salida para un cambio en la entrad "Vi y vo es la tensión nominal de salida. La regulación de línea es comparable a otras especificaciones como el rechazo al ripple o a la regulación de entrada Cise Electrónica – Jose M. Bustillo 3243 – ( 1406 ) Capital Federal – Buenos Aires – Argentina 5411 4637-8381 Cise Electronics Corp. 12920sw 128 th street – Suite 4 – ( 33186 ) – Miami – Florida – USA ( 786 ) 293-1094 http://www.cise.com

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Coeficiente de temperatura Es el cambio promedio en la tensión de salida para cada 1º Celsius de cambio en la temperatura del regulador, usualmente se especifica como: T.C. (% / º C) = +/- (Vomáx - Vomin) / (Vo ref. x Tmáx -Tmin) x 100% Siendo Vomáx la tensión de salida a la máxima temperatura especificada Tmáx, Vomin la tensión de salida a la temperatura mínima Tmin y Vo ref. la tensión nominal de salida especificada a un temperatura predeterminada, en la mayoría de los casos 25º C. Como se dijo un regulador de tensión está constituido por una serie de bloques funcionales que permiten estabilizar la tensión de salida, el diagrama que se mostró antes está formado por referencia, circuito de muestreo , amplificador de error y un elemento de control, en teoría una variación de la tensión de salida Vo es detectada por el amplificador de error al comparar la referencia de tensión y el circuito de muestreo, este amplificador opera sobre el elementote control en serie para restaurar la Vo. Antes de adentrarnos en el tema se debe hacer mención de algunas de estos bloques constituyentes de un regulador en serie.

Voltaje de referencia: esto constituye una parte fundamental de los reguladores de tensión al proporcionar una tensión de continua, muy precisa y estable con la temperatura y con el tiempo, para minimizar los errores debidos al auto calentamiento, las referencias de tensión proporcionan una corriente de salida moderada, típicamente en el orden de unos pocos miliamperios, están referencias están basadas en diodos zener y transistores bipolares o de salto de banda, Un diodo zener es el dispositivo mas barato y simple para obtener una tensión de referencia más o menos estable. Sin embargo, hay que adaptarse a los valores de tensiones zener presentes en el mercado, además estos presentan fuertes deriva térmica y el ruido de avalancha es muy elevado. Estas limitaciones pueden ser resueltas en parte con la ayuda de un amplificador operacional, resultando un circuito con características de autorregulación. Ejemplo de esta mejora lo constituye el siguiente circuito.

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LECCION 2 – Curso Reparación de Ecus Existen circuitos integrados monolíticos con características similares a la estructura anterior como el REF102 de Burr-Brown que proporcionan una tensión de referencia de tensión de 10 V compensado térmicamente que utiliza un diodo Zener de Vz = 8.2 V, la corriente máxima de salida es de 10mA su estructura interna es lago similar a lo siguiente:

En un los PCM generalmente el Regulador de tensión debe mantener una tensión de salida constante a 5V, independientemente de el valor de entrada que podría variar de valores entre 12 y 15 V. Este tipo de reguladores están construidos a base de monolíticos integrados montado en un encapsulada TO 220 u otra. Esta regulación además ofrece ventajas adicionales como una protección térmica y una protección contra sobre corrientes, en el caso de una sobre temperatura simplemente el circuito se abre.  Algunas ventajas de estos componentes son:     

Salidas de Tensión alrededor de 1 A. No requieren componentes Externos. Protección interna por sobre cargas de temperaturas. Protección interna por sobre corriente. Salida a través de un transistor Safe Area.

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LECCION 2 – Curso Reparación de Ecus El conexionado usual para los pines de estos componentes es como el mostrado en la figura inferior.

Este tipo de componentes también tienen su propia carta de referencia de valores DATASHETS. El cuadro inferior se puede apreciar una de ellas para un regulador muy usual denominado 7805.

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Algunos reguladores de tensión utilizados en Ecus automotrices: TLE4260 - TLE 4471

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2.4-Reemplazos de componentes, busqueda en la Internet: Los componentes electrónicos puede ser fácilmente localizados en catalogos ON Line, por Interent. El problema que se presenta en el caso de las ECUS autmotices es que no siempre en las mismas los componentes se encuentra con códigos comerciales. Muchgas veces los componentes estan con códigos internos de fabricante y si bien estos componentes existen en el mercado, no es sencillo identificarlos. Por ejemplo: Si intentamos localizar el transistor de la figura, marcado con el código 30021, no podremos hallarlo en ningún catalogo.

El componente existe, pero cuando este ocurre, debemos intentar localizarlo por su función. En Internet se pueden localizar componentes utilizando buscadores, basta colocar el código del componete en http://www.google.com o en buscadores de componentes especializados como http://www.datasheetcatalog.com  Al localizar el componente se suele encontrar una ficha técnica, generalmente en un archivo de extensión .pdf. Esta ficha del componente se denomina  DATASHEET. En los DATASHHET aparecen todos los datos de los componentes desde el punto de vista de funcionamiento y aplicaciones. Las características y los parámetros son detallados en forma dedicada. Incluye también los conexionados típicos y las aplicaciones mas usuales del componente solicitado.

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Veamos un ejemplo de una parte de un Datasheet:

Resulta de fundamental importancia conocer algunos parámetros importantes para seleccionar correctamente un componente a la hora de realizar un reemplazo. Sobre todo si el componente esta bajo código y se debe colocar alguno que cumpla con la solicitud según la función que tiene en el circuito.

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2.5-Mediciones de algunos componentes en forma práctica con multímetro: Los componentes que pueden ser medidos en forma muy acertada con el multímetro, son los transistores el tipo TBJ. También puede ser identificado un Darlington. Los transistores MOSFET y los IGBT deben ser medidos con otros medios que se explicaran posteriormente. Estos componentes son de compuerta aislada, por lo que las mediciones de resistencia entre sus terminales no tiene sentido realizarlas.

Se debe primero definir y conocer la construcción y estructura física de un transistor para saber bien lo que vamos a medir. Como todos saben o han escuchado o leído, los transistores “bipolares” se concentran en dos grandes grupos: los N-P-N y los P-N-P, siendo su simbología también muy conocida y vista en cada lugar que se hable de circuitos electrónicos.

Transistores Bipolares clásicos TBJ: Para comenzar, seleccionamos un tipo de transistor al azar (el NPN). Se puede ver en el dibujo siguiente que lo obtenido es muy similar a la estructura que antes conocíamos del diodo. A la unión N-P preexistente le agregamos un nuevo bloque semiconductor (tipo N), y el conjunto resultante se transforma en un dispositivo de tres terminales de conexión y dos tipos de silicio.

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Bloques que componen un transistor NPN: Si hubiésemos elegido para los extremos el material tipo P (carente de electrones, con exceso de huecos) y para el bloque central uno del tipo N (exceso de electrones), nos hubiera quedado un transistor P-N-P.

Aclaración importante: El dibujo mostrado no tiene nada que ver c on la realidad física de un transistor. Lo hemos dibujado así para que se pueda apreciar las partes que lo componen y que se pueda conocer cómo se denominan.

Si se observa el dibujo, se veran lineas que representan a las dos junturas que se han formado a ambos lados del terminal denominado BASE por la unión de los materiales N y P, respectivamente. Si se asocia esta particularidad física con los diodos, con sus junturas N y P, lo mostrado equivale a esto:

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Equivalencia armada con diodos simples

Entonces, se puede observar que todo se reduce a medir dos diodos. Si se aplica el mismo razonamiento, ahora se podrá descubrir que un transistor NPN equivale a dos diodos conectados en oposición con sus ánodos unidos.

Aclaración importante: Las analogías que se indican entre la composición física de un transistor y los diodos comunes es a modo de ejemplo para que resulte sencillo de analizar lo que se medirá. No significa que si se toman dos diodos y se conectan enfrentados trabajarán como un transistor. NO. Es para que se tenga una idea de que medir un transistor bipolar común tipo PNP o NPN no es ninguna ciencia oculta; es lo mismo que medir dos diodos enfrentados entre sí .

Medición Base-Colector en Medición Base-Emisor polarización directa polarización directa

en Medición Colector-Emisor

Si se observa la galería de imágenes que figura arriba, se comprobará que el terminal llamado BASE  es el que se encuentra a la izquierda del encapsulado. Al centro, se encuentra el COLECTOR  y, a la derecha, el EMISOR. Como resultado, se tiene que al multímetro con su llave selectora colocada en su posición para medir DIODO; en dicho multímetro leemos que: BASE – EMISOR conduce, BASE – COLECTOR conduce, y COLECTOR – EMISOR lógicamente no conduce. ¿Por qué lógicamente? Porque allí no se esta midiendo una juntura en directa sino que al momento de realizar la medición hay que atravesar dos junturas, según el gráfico antes visto.

Una de ellas sí quedaría polarizada en “directa”, pero la otra no; esto hace que la medición sea equivalente a un circuito abierto. Entonces, se puede extraer del análisis hecho que entre COLECTOR y EMISOR nunca habrá conducción en ninguno de los sentidos y en ninguno de los tipos de transistores bipolares NPN o PNP que se intenten medir y controlar.

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Aclaración importante:   No existen sólo dos tipos de transistores bipolares. Como se ha mencionado otros tipos de transistores, en este caso tomamos las mas elementales que son el NPN y el PNP. Con el tiempo y la práctica se descubrirá una cantidad interminable de variantes de combinaciones N y P, que forman transistores de características especiales y que además agregan, dentro del encapsulado, diodos, resistencias y hasta otros transistores creados en el entorno de diseños muy específicos para aplicaciones también muy específicas.

Medición de transistores con multímetro analógico: De la misma forma que se realizaron mediciones con el multímetro digital, también se puede realizar la comprobación de transistores con el instrumento analógico.

Medición Base-Emisor en polarización directa

Medición Base-Emisor en polarización inversa

Medición Base-Emisor en polarización inversa por alta resistencia

En las tres imágenes se puede ver las posibilidades que presenta una medición BASE – EMISOR. En la primera, a la izquierda, tenemos una medición en polarización directa la que, como vemos, conduce normalmente como si fuera un diodo. En la fotografía central, hemos invertido las puntas de medición, y la juntura se ha polarizado en inversa y ha dejado de conducir. En la última imagen, a la derecha, se muestra la situación verdaderamente importante de la nota, que nos permite el instrumento de aguja. Es muy obvio notar que la juntura examinada está excelente ya que tanto en R X 1 como en R X 10K la aguja no se mueve en absoluto. No existen fugas de corriente a través de las junturas.

Aclaración importante:   Cuando se realicen mediciones en alta resistencia, no se deben tocar los terminales del instrumento ya que el mismo indicará la resistencia propia del cuerpo a través de las manos, entregando mediciones erróneas.

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LECCION 2 – Curso Reparación de Ecus Uno se debe acostumbrar ahora a poder determinar fácilmente la identificación de los terminales de un transistor. Es decir, cuál es la BASE, cuál es el EMISOR  y cuál es el COLECTOR. Para facilitar como hemos visto, los fabricantes entregan las famosas hojas de datos o datasheets que te brindan la información completa del encapsulado y de las características eléctricas más importantes del transistor.

Consejos para la medición de diodos y transistores: 1-Desconectar uno de los terminales del diodo antes de medirlo. 2-Si es un transistor, se recomienda desconectar dos terminales: BASE  y EMISOR. 3-Utilizar la posición DIODO al medir con un multímetro digital. 4-Si se utiliza un instrumento de aguja, mide en R X 1. 5-Si se tienen dudas al medir una juntura en polarización inversa, utilizar un instrumento analógico en R X 10K. 6-Sólo reemplazar un semiconductor por otro de iguales características.

2.6-Métodos para localizar componentes, parámetros a observar en reemplazos. Cuando se decida reemplazar un componente se deben tener en cuenta ciertos parámetros a los efectos de que si el componente a colocar es un reemplazo, el mismo tenga las mismas características que el componente original. Veamos algunos casos: Resistencias: Lo mas importante es el valor en OHMS y la Potencia. Ejemplo: 470Ω ¼ W Condensadores: Tipo ( Cerámico, poliéster, electrolítico, tántalio, etc,), tensión de trabajo. Ejemplo: Condensador Electrolítico 22 uf x 25V

Capacidad y

Diodos General: Tensión en inversa Vinv. y Corriente en directa Id. Ejemplo: Diodo 1000V 1 A. Diodos Zener: Tensión de trabajo Zener y Potencia. Ejemplo: Zener 20 V 1 W.

Transistores TBJ en NPN y PNP: En estos transistores se debe tener en cuenta lo siguiente: Tipo de capsula, VCE (Tensión Colector – Emisor), IC ( Corriente de Colector) y Hfe o ganancia. Estos parámetros a observar son los mas importantes en el caso de reemplazos de transistores TBJ en ECUS automotrices. Ejemplo: Transistor NPN , capsula TO220, VCE 100 V , IC 8 Amp. Hfe= 40 mínimo.

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Transistores Darlington: Semejante al caso anterior se debe tener en cuenta lo siguiente: Tipo de capsula, VCE (Tensión Colector – Emisor), IC ( Corriente de Colector) y hfe o ganancia. Ejemplo: Transistor NPN , capsula TO220, VCE 100 V , IC 8 Amp. Hfe= 1500 mínimo.

NOTA: Se define al hfe = IC/IB

- Corriente de Colector/ Corriente de la Base.

Transistores Mosfet: Los transistores Mosfet tienen 3 terminales de conexión, GATE, DRAIN y SOURCE en lugar de BASE, COLECTOR y EMISOR. Los parámetros importantes en estos transistores son VDS ( Tensión entre Drain Y Source), ID (Corriente de Drenaje) y un parámetro sumamente importante RDS(on) ( Resistencia en Drain y Source , cuando el transistor esta activado) El RDS es la resistencia que presenta el transistor entre los terminales Drain y Source cuando el mismo esta conectado. De acuerdo a la corriente ID que pase por el Mosfet, esta resistencia interna remanente provocará una caída de tensión en el transistor y su calentamiento. En muchas aplicaciones de Mosfets en ECUS automotrices se debe prestar especial atención al parámetro RDS. Por supuesto es importante también seleccionar adecuadamente el tipo de capsula.

Transistores Mosfet 2SK1517 en un conversor DC – DC de un vehiculo hibrido

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Transistores IGBT:

Los transistores IGBT tienen 3 terminales de conexión, GATE, COLECTOR y EMISOR . Como se menciono esta compuestos por un Mosfet mas un TBJ. Los parámetros importantes en estos transistores son VCE (Tensión Colector Emisor), IC (Corriente de Colector) y un parámetro sumamente importante VCE(on) ( Voltaje en Colector y Emisor, cuando el transistor esta activado), siendo VCE(on) el voltaje de caída en el transistor cuando el mismo esta saturado. Por supuesto es importante también seleccionar adecuadamente el tipo de capsula.

Transistores IGBT GT30J324 en un conversor DC – AC de un vehiculo hibrido

Cuando el componente no se localiza porque tiene un código de fabricante y no su identificación comercial, deberemos seleccionarlo por sus parámetros. Por ejemlo, si debemos reempazar un Mosfet para exitar 4 inyectores que trabajan en forma paralela y considerando un consumo maximo de corriente de 1 A por inyector, y teniendo en cueta que el pico de extratensi[on entre Colectro y Emisor suele llegra a 60 V, podrimaos elegir un Mosfet con ID= 6 Amp. VDS = 100V y el RDS lo mas bajo posible.

Por ejemplo el BUZ72 cumple perfectamente: VDS 100 Volts – ID = 9Amp. Y RDS = 0.25 ohms.

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Se puede ver en su datasheet :

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