Anteriormente los televisores LCD trabajaban directamente con la tensión de línea, es decir la fuente conmutada recibía en promedio 160Vcc del B+ no regulado, con esto no hay ningún problema salvo el consumo de corriente.
Con las recientes normas de ahorro de energía se incorpora el circuito PFC (factor de corrección de potencia) de tensión, con lo que se logra un ahorro de energía sustancial, esto significa que ahora la tensión de 160v de B+ no regulado se incrementa en promedio a 400Vcc, por que razón, recuerda la ley de ohm “a menor voltaje mayor corriente, a mayor voltaje menor corriente, le inserto parte de la definición de la ley de ohm.
La ley de Ohm dice que la intensidad que circula entre dos puntos de un circuito eléctrico es proporcional a la tensión eléctrica entre dichos puntos. Esta constante es la conductancia eléctrica, que es lo contrario a la resistencia eléctrica.
La intensidad de corriente que circula por un circuito dado, es directamente proporcional a la tensión aplicada e inversamente proporcional a la resistencia del mismo.
Que significa lo anterior, que el consumo de energía se reduce, por lo tanto vera en televisores LCD y plasma que la tensión de B+ no regulado se incrementa aproximadamente a 400Vcc regulado, dicha tensión se entrega a los circuitos de las fuentes conmutadas que generaran las tensiones necesarias.
La sección de fuente de standby puede trabajar sin problemas con la tensión de linea, pues el consumo es mínimo, pero la fuente principal consume suficiente energía por lo que se tiene que aumentar la tensión de fuente para disminuir el consumo de corriente.
Pues bien en este articulo describiremos el funcionamiento básico de estos circuitos, el sistema no tiene nada de nuevo, si usted a reparado monitores a TRC de computadora habrá visto que había que cambiar la tensión de alimentación al flyback de acuerdo a la resolución, a mayor resolución mayor tensión, pues bien esto lo hacia un circuito del tipo PFC.
En la imagen siguiente puede ver un circuito básico a bloques de un circuito PFC.
Y bien que es un PFC y que significa Corrección del factor de potencia
Teoría.
El factor de corrección de potencia (PFC=Power Factor Correction) es el proceso o la forma de recuperar la energía de la corriente eléctrica antes de su conversión a tensión directa.
Hay 3 formas de recuperar la energía.
Sin PFC: Se extrae la energía mediante pulsos en el momento más alto de la senoide, desperdiciando mucha energía y generando mucha distorsión en la línea eléctrica por los ruidos generados en los pulsos (en forma de potencia reactiva). Se extrae aproximadamente el 50% de la energía de la onda entrante.
Con PFC pasivo: Mediante un circuito con elementos pasivos se va siguiendo la forma de onda, aprovechando más energía que con el método anterior, pero sin seguir a la onda exactamente. De esta manera se sigue a la onda con un cierto rizado... y se extrae del 70-80% de la energía de la onda entrante.
Con PFC activo: Se utiliza un circuito activo que sigue casi perfectamente a la senoide (al fin y al cabo es una senoide conocida, 110V ó 220v a 50 ò 60 HZ según norma del país) aprovechando casi toda la energía de la onda (del 94 al 99%).
Para la explicación utilizaremos un integrado controlador PFC el L6562 de 8 terminales tipo DIP
En la imagen siguiente puede ver el diagrama a bloques y nombre de sus terminales.
En la imagen L6562_1 el encapsulado y nombres de sus terminales
Descripción de terminales
El block multiplicador (pin 3) altamente lineal incluye un circuito especial, capaz de reducir la distorsión de la corriente de entrada de CA. Permite la operación de red de amplia gama con un extremadamente bajo THD, incluso en un rango de carga grande.
Una causa importante de esta distorsión es la incapacidad del sistema para transferir energía eficazmente cuando el voltaje de línea instantáneo es muy bajo, este efecto se magnifica por el condensador de alta frecuencia de filtro colocado después del puente rectificador, que retiene algo de tensión residual que hace que los diodos del puente rectificador sean polarizados inversamente y el flujo de la corriente de entrada sea detenido temporalmente.
La tensión de salida es controlada por medio de un amplificador de error de voltaje y una precisión 1% A 25 ° C de referencia de tensión interna.
El dispositivo ofrece un consumo extremadamente bajo menor a 70 μA antes de la puesta en marcha y menos de 4 mA funcionando e incluye una función de bloqueo adecuado para IC remoto ON / OFF.
El controlador entrega una salida adecuada para alimentar un mosfet de potencia o IGBT.
Encendido del PFC
Puede ser de 2 maneras o mas, la mas común en fuentes conmutadas es alimentar el terminal VCC por medio de un transistor switchado, la segunda es por medio de iniciar el PFC por medio de una red resistiva directo del B+ no regulado a través de un relay, la segunda opción requiere retroalimentación para sostener el Vcc, otra es a través de un opto acoplador, en la imagen siguiente puede ver ejemplos simplificados.
El PFC normalmente tiene conectadas el resto de sus terminales permanentemente así que con solo habilitar la tensión de VCC debe iniciar su trabajo.
En párrafos anteriores mencionamos que el PFC activo sigue una señal de forma de onda conocida, esta señal se toma de la señal rectificada de linea, no es necesario tomar la muestra de la senoide completa de ambas polaridades, basta con tomar un medio ciclo, la muestra no es necesaria de un valor alto, una senoide de al menos de 1 a 4 voltios es suficiente y en el L6562 debe ingresar por el terminal 3 MULT en la siguiente imagen se ilustra en un simulador virtual el circuito mas común y las formas de onda tomadas a la salida del puente rectificador y en el punto al terminal 3 MULT, en la realidad esto puede ser un tanto diferente, pero con esta imagen usted tendrá la idea aproximada, en algunos circuitos no se usa un puente, se toma la muestra adicionalmente de la corriente alterna a través de un diodo extra y una red resistiva, probablemente sobre la experiencia encontrara otras formas de tomar la muestra de la forma de onda, y por supuesto también es posible tomarla directamente de la linea de c.a. A través de un red resistiva como limitadora, aunque esta ultima no es común, normalmente es a través de tensión rectificada (voltaje de corriente directa pulsante como puede ver en el oscilograma).
C1 no tiene suficiente capacidad para aplanar la imagen, pero si genera una pequeña interferencia en la senoide que es aplanado por un filtro incluido en el terminal 3 MULT del PFC, R1 y R2 son las resistencias limitadoras, al pin 3 llega una senoide aproximadamente de 3Vpp.
Funcionamiento del PFC
En la imagen L6562_cto_básico puede ver el circuito de un PFC. sobre el cual nos basaremos para explicar su funcionamiento.
Se a omitido en el diagrama básico los circuitos tanque para la eliminación de interferencias, tenga en cuenta a la hora de examinar un circuito real.
La tensión de corriente alterna llega al diodo D1 el cual la rectifica entregando una corriente positiva directa pulsante, la cual es aplicada al circuito tanque de filtro (L1, C1 y C2) que servirá para evitar que lleguen los picos de tensión inversa al puente rectificador, la corriente circulara de tierra sobre C1 y C2 hacia el terminal positivo de D1, la unión de L1 con ánodo de D2 es la linea de B+ y habrá ahí un promedio de 160V, cuando el pfc esta inactivo incluso en el cátodo de D3 habrá la misma tensión que la de B+ ya que el bobinado principal de T1 funcionara como un simple reactor de filtro.
Bien recordemos algo de lo anterior, del punto de B+ se toma la muestra de la senoide que se aplicara al terminal MULT a través de la serie de resistencias R7, R8 y R9, su valor es lo suficientemente alto para reducir la senoide a unos 3Vpp
Dependiendo de la configuración del circuito el encendido puede ser controlando únicamente el terminal 8 VCC o bien a través de un relevador el ingreso de la tensión de alterna al puente D1
En ambos casos al instante de dar la orden de encendido el terminal 8 VCC recibirá una tensión mínima de 12V con lo cual el PFC iniciara su trabajo.
Del terminal 7 saldrá la señal para activar la compuerta del MOSFET Q1, su DRENADOR controlara el terminal 1 de T1 en base a la senoide de muestra, la tensión de corriente directa pulsante generada en el terminal 1 de T1 es rectificada por D3 y filtrada por C4 este proceso genera una tensión aproximada a los 400VCD.
D2 amortiguara los picos inversos de la conmutación de Q1 sobre T1 FB evita que oscilaciones parásitas se generen en el DRENADOR, C3 es el condensador de amortiguación que evitara picos elevados que podrían destruir el MOSFET.
De R5 se toma una muestra del consumo de corriente de Q1 la cual se ingresa al terminal 4 CS entrada del comparador PWM la señal se compara con una referencia sinusoidal generada por el bloque MULTIPLICADOR, esta comparación determina cuando se debe apagar el mosfet.
Control.
Para un trabajo preciso el PFC debe ser controlado, para ello se toma una muestra de la linea de B++ a través de una red resistiva R10, R11, R12, y R13 dicha muestra ingresa por el termina 1 INV este es el bloque del amplificador de error, la señal es comparada internamente con una tensión de referencia para el bloque de detección de bajo voltaje, la salida es por el terminal 2 COMP a su ves esta señal es comparada con la señal sinusoidal generada por el bloque MULT.
De T1 terminal 3 se toma una muestra la cual a través de una red resistiva se aplica al terminal 5 ZCD detector de corriente cero, este terminal detecta la desmagnetización de T1, un flanco negativo de la señal es usada para arrancar el MOSFET. En este punto si a estudiado otros integrados controladores de fuentes de alimentación conmutada vera que todos de alguna forma detectan la desmagnetización del transformador, esto da un funcionamiento suave y de mejor performance a la fuente y los circuitos PFC no son la excepción.
Tal ves le parezca algo complicado el funcionamiento de un PFC, en realidad no lo es, para el servicio de reparación basta con tomar algunas mediciones para determinar un daño en el PFC
Reparación.
En una fuente de alimentación que usa circuito PFC la fuente de STANDBY trabaja con la tensión de B+, pero la fuente principal no arrancara si el circuito PFC no arranca, el Integrado controlador de la fuente principal detectara el nivel de tensión B++ si lo detecta bajo entra en función la protección de UVP (under-voltaje-protection) con lo que no arrancara, dependiendo de la configuración de la fuente podría estar completamente muerto el equipo, tener audio con pantalla oscura por falta del encendido del backlight, en la mayoría de los caso el equipo simplemente pasara de led rojo/verde/rojo no arrancando.
Para detectar fallas en la sección del PFC basta con hacer mediciones en puntos definidos, generalmente cuando esta dañado el integrado hay que buscarlo en deshueso pues comercialmente aun no se venden.
Te dejo un árbol de fallas simple como ejemplo, al conocer el funcionamiento sera capas de implementar sus propios métodos de revisión.
