Manutenção em fontes chaviadas

Manutenção em fontes chaviadas

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MANUTENÇÃO EM FONTES CHAVEADAS Edson Rodrigues Soares

Limoeiro do Norte-Ce Setembro de 2008

Esta série de dicas sobre fontes chaveadas destina-se a pessoas que já tenham intimidade razoável com eletrônica e procedimentos básicos de manutenção como testes dinâmicos de circuitos e de componentes. Portanto, os que não têm a base necessária, considerem as informações aqui contidas apenas a título de curiosidade. Além do mais a manutenção desses dispositivos é bastante perigosa, podendo mesmo matar se não forem observadas técnicas de segurança vitais ao lidar com equipamentos que trabalham com altas tensões e possibilidade de armazenamento de energia como é o caso. Vale destacar também que trataremos mais do aspecto prático, desde que o objetivo é auxiliar a manutenção e não o projeto de fontes chaveadas.

A atenção e o conhecimento do que se está fazendo são fatores importantíssimos.

Desconecte sempre o cabo de alimentação ao abrir qualquer equipamento e para fazer medidas estáticas. Se puder adquira um transformador de isolação para rede elétrica. Ao fazer medições no primário descarregue os capacitores de entrada com um resistor (1Kohm/1W deve servir) com o cuidado de não tocar em ambas as pernas. Sempre que precisar tocar nas partes interiores da fonte certifique-se que não exista contato algum com a fonte externa de energia (estabilizador, rede elétrica). Não adianta apenas desligar a chave liga-desliga, pois pode haver retornos da fase da rede. Mantenha a bancada limpa e livre de elementos condutores como restos de solda , parafusos ,etc. No mais , o conhecimento de primeiros socorros por você e das pessoas que convivem com você nunca é demais.

PROCEDIMENTOS INICIAIS PARA TESTE E CONSERTO PARTE-1

De preferência providencie um transformador de isolação. Este nada mais é que um transformador cujo primário é totalmente isolado do secundário e na qual a relação de transformação é igual a um (1)*.Como a transferência de energia se dá apenas magneticamente não corremos o risco de choque devido ao fase da rede que encontra caminho para a terra pelo nosso corpo e ou pela circuitação dos equipamentos em teste. Note que com este procedimento apenas eliminamos o perigo da fase, mas ainda assim teremos entre os fios do secundário o mesmo nível de tensão mortal e necessário para alimentar os equipamentos.

*Na verdade esta relação de transformação pode ser de 2:1 em regiões que fornecem 220V pois nestes locais a maioria dos equipamentos podem ser alimentados também com 110V desde que efetuada a devida comutação na chave seletora de voltagem.Também deve ser observado que estes devem ter potência suficiente para suprir o consumo dos equipamentos a eles plugados.

Outro dispositivo muito útil é o variac: um autotransformador com vários tapes selecionáveis através de uma chave rotativa ou multipolo. Assim podemos aumentar ou diminuir a voltagem de alimentação inicial e observar o comportamento do equipamento a medida em que esta varia. Esta variação se dá em saltos de tensão e depende do número de tapes e relação de espiras. Um voltímetro acoplado a saída nos informa o valor da tensão a cada instante.

Muitos técnicos utilizam também a lâmpada em série. Uma lâmpada de potência conveniente é inserida em série com a alimentação. Além de se tornar um dispositivo de segurança contra eventuais curtos na entrada dos equipamentos ela permite diagnósticos através da indicação do brilho.

Obs.: o auto-transformador não isola a fase.

Os dispositivos anteriores não são obrigatoriamente necessários para iniciarmos a manutenção , porém podem facilitar ou no caso do transformador de isolação salvar sua vida.Vamos agora nos concentrar nas ferramentas e dicas indispensáveis para um bom trabalho.

• Multímetro: ferramenta obrigatória em qualquer bancada. Pode ser utilizado qualquer multímetro , no entanto aqueles que dispõem de capacímetro e frequêncimetro facilitam muito a vida do técnico de manutenção.

isopropílico

• Ferramentas de uso geral: alicate de corte , alicate de bico , chave de fenda e philips de tamanhos variados , pinça , sugador de solda , ferro de solda (um em torno de 30W e outro com potência mais elevada para trilhas mais espesas e dissipadores de calor soldados na placa) , solda , estilete , pincel , álcool

• Estoque de componentes: fusíveis (muitos) , capacitores eletrolíticos de filtro da rede (pelo menos um par de teste -220mF/250V ou 330mF/250V) , soquetes para

CI's , resistores de 2,2ohms , transistores como o 2SC3039 , varistores,CI TL494(pelo menos um).

• Outros: cargas resistivas formadas por resistores de potência, cabo de força, esquema se for acessível (para fontes de PC é quase impossível).

O osciloscópio é um aparelho muito útil, porém, é relativamente caro (um bom osciloscópio) e não está acessível para a maioria dos técnicos. Portanto evitaremos o máximo seu emprego.

Fontes chaveadas normalmente necessitam de carga quando ligadas. Poderíamos utilizar para isso a placa ou dispositivos comumente alimentados por elas quando queremos testá-las. Isso, no entanto pode ser muito perigoso além de não ser muito prático. Se a fonte estiver com algum problema que gere tensões anormais poderemos danificar o dispositivo que ela estiver alimentando.Por isso para os testes utilizamos cargas resistivas confeccionadas com resistores de potência.Utilizando o bom senso podemos calcular essas resistências. Associamos vários resistores de modo que o resultado seja aproximadamente o valor calculado.Resistores de fio são os mais indicados por possuírem maiores valores de dissipação de potência. Por exemplo : se quisermos alimentar a saída de 5V e admitindo que esta possui 5V/20A , poderemos fixar a corrente de carga em torno de 15% da máxima ou mais . Associamos 5 resistores de .22ohms /5W em série e teremos uma resistência equivalente de 1,1ohm /25W ; pela lei de ohm ao alimentarmos a tensão de 5V com esta carga estaremos consumindo 4.5A ou seja 2.7W. Com o cuidado de não ultrapassar a potência individual de cada resistência, podemos fazer infinitas associações de acordo com as nossas necessidades.

Algumas pessoas recomendam utilizar essas cargas em cada saída de tensão diferente. Em fontes de PC podemos utilizar principalmente nas tensões de 12V , 5V e nas atuais fontes ATX também nas saídas de 3,3V por serem as que fornecem mais corrente. Com as cargas conectadas em cada saída apropriada podemos agora verificar se as tensões estão corretas e fazer posteriores medições internas no caso de detectado algum problema.

Uma vez ligada a fonte , muito provavelmente teremos um acúmulo de carga nos capacitores eletrolíticos de filtro da rede, mesmo que ela não esteja funcionando, com uma tensão em torno do valor da tensão de pico => Vp=Vrms:0,707. Esse valor é bastante perigoso para você e seu multímetro.Quando algum problema ocorre impedindo que eles descarreguem por resistores no circuito(descarga essa que ainda é lenta) teremos o valor anterior de tensão presente por várias horas.Faz-se necessário então a descarga manual através de uma resistência adequada. Não utilize um material condutor de resistência muito

baixa (como a chave de fenda). Esse procedimento além de ser irritante para as pessoas em volta, também pode danificar a placa, a chave e dizem o capacitor. Usamos então um resistor preso a fios isolados e o encostamos aos lides do capacitor a ser descarregado. Lembre-se : o cabo de força deve estar desconectado da fonte ou do contrário você terá uma experiência que jamais esquecerá , principalmente se o resistor usado for subdimensionado . Deixando de lado a teoria de transientes vamos fixar o valor desse resistor em torno de 4,7Kohms por 5W ou mais. Quanto maior a potência melhor. Quanto maior a resistência mais tempo para descarregar. Se a resistência e a potência forem muito baixas o resistor "fritará". Após a operação verifique a tensão no capacitor. Repita até que o capacitor esteja completamente descarregado. Em fontes de PC normalmente existe um par destes capacitores , então , faça o mesmo com o outro.

FONTE LIGADA EM TENSÃO ERRADA(110V PLUGADA EM 220V)

Normalmente , as fontes de microcomputadores não apresentam muitos problemas e ao que parece a causa mais comum de pane nesses dispositivos é ao plugar o cabo de alimentação na rede elétrica(principalmente em regiões que fornecem 220 volts) por meio do estabilizador ou no-break.Os usuários simplesmente esquecem o cuidado que se deve ter a qualquer equipamento eletrônico, verificando a tensão de alimentação.Os efeitos da sobretensão podem ter as conseqüências desde um simples fusível queimado (o menos comum) , até danificação de componentes do lado secundário do transformador de chaveamento:

Na figura acima, estão discriminados os componentes que mais sofrem com este tipo de procedimento.Na realidade você pode presumir o ocorrido pelo simples fato cheirar o interior da fonte. Após abrir a fonte, uma inspeção visual poderá revelar logo de cara alguns dos componentes avariados: capacitores eletrolíticos de filtros estourados ,fusível rompido , resistores tostados , transistores ou fets trincados ou com dissipador chamuscado. Algumas fontes têm mecanismos para evitar um estrago maior como por exemplo o uso de varistores em paralelo com a alimentação logo após o fusível.Quando uma sobretenção ocorre , o varistor entra em curto forçando o fusível a abrir e evitando que os circuitos a frente sofram danos. Neste caso basta retirar o varistor queimado (de preferência trocá-lo) e substituir o fusível.

INTEGRADOS DE CHAVEAMENTO UTILIZADOS EM FONTES DE PC

O circuito integrado de chaveamento(PWM) é o coração da fonte chaveada. Alguns circuitos integrados são muito usados em projetos de fontes para PC .Dentre estes o TL494 é sem duvida um dos preferidos. Outro que vez por outra aparece é o SG3524. Falaremos nesta ocasião principalmente destes dois componetes por serem os mais usados. Existem casos em que o problema da fonte se concentra em torno desses componentes. Portanto é sempre bom providenciar a presença deles em seu estoque de reposição.Também providencie soquetes para os ci's , pois eles ajudam muito no caso de um diagnóstico precipitado com a troca do ci. Na figura abaixo está a pinagem do TL494 fornecida pela Texas Instruments com alguns dos sinais mais importantes para o nosso intento que é diagnosticar a falha deste componente ou em torno dele:

Na figura , CT é o pino onde temos o capacitor que define a constante de tempo de oscilação.A onda indicada é fundamental para o funcionamento do CI e deve ser verificada de preferência com um oscilocópio. C1 e C2 são as saídas(coletores dos transistores de saída) do CI.Estes três sinais devem obrigatoriamente estar presentes para podermos descartar de início a hipotése de problemas nesta nesta seção da fonte . C1 e C2 devem ter uma aplitude de pico-a-pico aproximadamente igual a Vcc (pino 12).Vale destacar que o valor da tensão no pino 12(Vcc) deve estar entre 7 e 40 volts (usualmente de 10 a 15 volts)sendo estes valores os extremos da tensão de alimentação do CI e medidos em relação ao pino 7(GND). Obs.:As formas de onda de C1 e C2 são apenas um esboço para facilitar a assimilação. Assim ilustramos abaixo as próprias ondas sugeridas pelo datasheet do fabricante para os mais rigorosos:

Abaixo está a pinagem do

SG3524 , fabricado pela SGS-THOMSON.+VI é o pino de alimentação que deve estar entre 8 e 40V com relação ao GROUND (pino 8). Os sinais são basicamente os mesmos do CI anterior só que agora nos pinos CT , COLLECTOR A e COLLECTOR B.

Existem atualmente dois tipos de fonte de alimentação para PC : a AT e a ATX .A fonte ATX recentemente popularizada já era usada a algum tempo como em estações de trabalho RISC da IBM.Ela apresenta algumas implementações em relação a AT como a tensão de 3,3V e a possibilidade de "desligar a cpu" via software.Podemos facilmente identificar os dois tipos pela aparência do conector principal como veremos adiante.As fontes de alimentação para PC apresentam basicamente três tipos de conectores:para alimentar a placa mãe , para alimentar drives de 3"1/2 e para alimentar dispositivos como discos rígidos e drives de CDROM. O tipo de conector que alimenta a placa mãe do padrão AT é na verdade formado por um par de conectores fêmea com seis pontos de conexão cada.Os fios ligados ao conector identificam a tensão fornecida à placa pelas suas cores.Veja a figura a seguir.

PRETO : terra VERMELHO : +5V BRANCO : -5V AMARELO : +12V AZUL : -12V LARANJA : power good

O padrão ATX usa um conector diferente para alimentar a placa mãe.Com vinte pontos de conexão ,este conector (Molex 39-01-20)é compacto e só permite o encaixe apenas de uma maneira evitando assim a troca de posição.A representação do conector logo a seguir mostra as tensões de cada um dos pontos de conexão.

Os outros dois tipos de conectores(para alimentar drives,winchester,CDROM) são comuns aos dois padrões e usam as tensões de 5V(fio vermelho) e 12V(fio amarelo):

Conserto de fontes chaveadas Fontes chaveadas podem ser perigosas.Leia, entenda e siga as regras de segurança contidas neste documento sempre que estiver trabalhando com fontes , televisões , monitores ou outro equipamento de voltagem semelhante conectados na rede elétrica.

Consertar uma fonte chaveada pode ser bastante econômico.É comum em oficinas de manutenção a troca da placa da fonte ou do módulo inteiro(simplesmente para não perder tempo em procurar o defeito a nível de componente) quando um componente muito barato é o causador do defeito. Muitos problemas com fontes chaveadas são fáceis de achar e baratos para concertar.Não todos , mas surpreendentemente muitos. Este documento lhe proporcionará o conhecimento para lidar com uma porcentagem grande dos problemas que você provalvelmente encontrará em fontes chaveadas comuns encontradas em muitos tipos de equipamentos eletrônicos incluindo PCs, impressoras, televisões, monitores de computador,etc.Permitirá diagnosticar problemas e em muitos casos corrigí-los.Muintos problemas comuns serão relatados e princípios básicos de operação serão usados para permitir deduzir o provável problema e determinar o caminho de ação para o conserto.Caso não ache a solução , mesmo assim terá aprendido muita informação e não será facilmente enganado por um técnico desonesto ou incompetente.

Problemas mais comuns 95% ou mais , dos problemas comumente encontrados em fontes chaveadas são:

• Fonte inoperante,fusível aberto - transistor de chaveamento em curto e outros semicondutores,resistores fusíveis abertos,outras partes ruins.NOTA:a causa do problema pode ser , queda de tensão/surto/descargas atmosféricas ,falha fortuita,ou capacitor eletrolítico do primário com capacitância muito reduzida ou completamente aberto - testá-los antes de ligar a unidade em conserto.

• Fonte inoperante,fusível normal - circuito de partida ruim(resistores de partida abertos) , resistores fusíveis abertos (devido a semicondutores em curto), componentes de controle ruins.

• Uma ou mais tensões de saída fora da tolerância ou com ripple excessivo na frequência da rede (60/50Hz) ou duas vezes a frequência da rede(120/100Hz) - capacitor de filtro principal de entrada AC seco.

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