Manutenção de fontes chaveadas - principais partes e defeitos relacionados das...
Douglas Morais | comentários
FONTE DE UM COMPUTADOR
O circuito delas se parece bastante, por isso o conhecimento do circuito da fonte facilitará a compreensão e reparos.
Esse é o esquema de uma fonte das mais simples.
A partir de agora, vamos estudar cada estágio da fonte, citando os possíveis defeitos ao longo do texto..
Essa é a parte da entrada da fonte. A maioria das fontes são exatamente iguais nessa parte, e em alguns casos não há o filtro de linha com bobinas e capacitores na entrada. Comopodemosver,depoisdofusívelháumtermistor ou varistor. A utilidade dele nesse circuito é amenizar o pico de corrente no momento em que se liga a fonte, para não danificar os diodos, os capacitores ou a chave, que iria deteriorar os contatos em pouco tempo devido ao faiscamento.
Após o termistor, há um filtro formado pelos componentes T1, C1, C2, C3 e C4, que tem por função evitar que o ruído gerado pelo chaveamento da fonte não seja propagado pela rede elétrica. Além disso, o filtro desvia para a terra os eventuais picos de tensão vindos da rede, por isso é importante sempre instalar o fio terra. S1 é a chave seletora 110/220 volts. Na posição 220 ela fica aberta e não tem nenhuma função no circuito. A tensão da rede será retificada e carregará os dois capacitores em serie com cerca de 150 a 170 volts cada um, conforme a rede.
Com a chave na posição 110V, o retificador passará a funcionar como um dobrador de tensão, fazendo com que igualmente cada capacitor se carregue com 150 a 170 volts, numa rede de 110 Volts. Algumas fontes têm um circuito de comutação automática com relé. Algumas fontes possuem em paralelo com os capacitores eletrolíticos (C5 e C6) um par de varistores, que entram em curto caso a fonte receba uma tensão acima do suportado, causando a queima do fusível e protegendo o resto do circuito contra maiores danos. Geralmente esses varistores ficam envolvidos em um pedaço de luva termo encolhível.
- Não liga fusível queima quando é trocado: Ponte retificadora em curto, capacitores do filtro de linha em curto, varistores em curto. Também pode ser causado por curto no circuito chaveados.
- Não liga fusível queimado, mas não torna a queimar se for trocado: Termistor aberto, ou ponte retificadora aberta.
- Não consegue manter as tensões na saída estabilizadas: Capacitores do dobrador de tensão secos.
Aqui temos a área da fonte onde acontece boa parte dos defeitos, sejam eles defeitos visíveis como a explosão dos transistores, ou invisíveis, como a abertura dos resistores de partida. Essa topologia de conversor com dois transistores usada na maioria das fontes é conhecida como "forward em meia ponte". Veja imagem ao lado>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>
O enrolamento que aparece no lado direito do desenho é o primário
do transformador principal, e T2 o transformador de acoplamento.
Reparando-se na ligação do T2, ele é ligado em serie com o primário
do transformador principal, topologia essa que forma um circuito
auto-oscilante. Esse circuito oscila por conta própria até que a tensão
no secundário seja suficiente para alimentar o circuito de
controle e ele passe a controlar o chaveamento dos transistores
através do transformador T2. R3 e R6 são os resistores comumente
chamados de resistores de partida. Eles servem para aplicar uma
corrente mínima na base dos transistores, para que eles possam iniciar
a oscilação. O valor mais comum para eles é 330K. Q1 e Q2 são os
transistores do circuito chaveados. Existem vários transistores para essa função, sendo os mais comuns: MJE13007, MJE13009, 2SC4242, NT407F, 2SC2335, 2SC3039, 2SC4106 e 2N6740. Eles chaveiam alternadamente, numa freqüência de 60 a 70 KHz.
Essa é a área da fonte onde acontece boa parte dos defeitos. São eles:
- Fonte queimando fusível: Transistores em curto ou com fuga. Na maioria dos casos de queima dos transistores, os resistores e diodos ligados nas suas bases também queimam.
- Não liga, tem tensão nos capacitores do dobrador e os transistores estão bons: Resistores de partida abertos.
- Às vezes liga, às vezes não: Um dos resistores aberto.
- Aquecimento excessivo dos transistores: Capacitores de acoplamento (C7 e C8) secos. Acontece com fontes muito velhas.
Aqui temos a parte da saída da fonte, onde raramente
aparecem defeitos, salvo nos casos de travamento da ventoinha. Veja imagem ao lado >>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>
No lado esquerdo do desenho, temos os enrolamentos secundários do transformador principal. Após ele, existem os diodos retificadores das saídas de +5 e +12 volts (esses diodos ficam no dissipador ), e alguns diodos menores que retificam a tensão das saídas negativas. A tensão pulsante que sai do transformador é maior que a tensão das respectivas saídas. Os pulsos nas saídas dos retificadores de 5 volts têm uma amplitude media de 10 a 14 volts, e os das saídas de 12 volts variam entre 24 e 28 volts. Aplicando essa tensão de forma pulsada na bobina L1 e controlando a largura dos pulsos, temos a regulação da tensão na saída. L1 é a bobina toroidal que fica depois do dissipador dos diodos. Na verdade são varias bobinas enroladas no mesmo núcleo. Ela serve para armazenar a energia que o transformador manda pulsadamente e entregá-la para os capacitores. A razão de serem todas enroladas sobre o mesmo núcleo é manter a uniformidade das tensões nas saídas, independentemente da corrente que está sendoexigidadecadaumadelas.Seessabobinaqueimar, é preferível reaproveitar os semicondutores da fonte e jogar o resto fora, pois os capacitores com certeza também estarão imprestáveis devido a sobre-tensão que sofreram.
Além disso, é bastante difícil achar uma bobina com as mesmas características da original, e se a bobina substituída tiver alguma diferença nas relações de espiras, as tensões na saída ficarão desiguais, podendo, por exemplo, a saída de 12 volts ficarem com 16 volts. É raro os diodos entrarem em curto; geralmente isso só acontece quando eles não têm um bom contato térmico com o dissipador, ou a fonte é submetida a curto. Os resistores e capacitores cerâmicos ligados nos diodos servem para suavizar a comutação deles, diminuindo assim o stress da junção e aumentando a vida útil deles. Os resistores em paralelo com as saídas servem para fazer um mínimo de carga na saída da fonte, para ela poder funcionar mesmo quando ligada fora da CPU. Também ajudam as tensões das saídas de menor corrente a não subirem demais, pois a corrente exigida delas é inconstante e sempre baixa.
- Fonte emite um "tic", mas não liga: Algum dos diodos em curto.
- Funcionamento instável e tensões altas nas saídas: Bobina toroidal em curto.
- Uma das saídas com tensão anormalmente baixa: Capacitores dessa saída secos.
Esse circuito não chega a ser considerado um bloco, mas é interessante falar nele devido aos defeitos que nele acontecem envolvendo esses poucos componentes. A alimentação do circuito de controle é retirada do retificador da saída de 12 volts ( D23 ) nas fontes AT, e da fonte stand-by nas fontes ATX. Como ele é ligado antes da bobina toroidal, no momento que a fonte for ligada e o circuito auto oscilante do primário começar a funcionar, a tensão nele chegará a um valor suficiente para fazer o circuito de controle começar a funcionar bem antes que as tensões nas saídas cheguem aos seus valores nominais.
- Não liga e fica emitindo um ruído.
- Funciona fora do gabinete, mas ao conectar na CPU não consegue partir.
- Liga, mas a CPU não inicializa: Nesse caso, isso acontece porque as tensões nas saídas estão abaixo do normal e / ou o sinal de "power good" está ausente.
- Tensões baixas na saída, emissão de ruído e superaquecimento dos transistores.
Aqui temos a parte mais complexa da fonte e felizmente, com menor incidência de defeitos. Veja imagem abaixo. Esse circuito controla o chaveamento dos transistores do lado primário através do transformador de acoplamento T2, e geralmente se baseia na tensão de saída de +5volts, para regular todas as saídas. O integrado usado na maioria dos circuitos é o TL494, que tem vários "clones" de outros fabricantes, incluindo alguns com nomes bem diferentes, por exemplo:
Ka7500 (Fairchild e outros), IRM302 (Sharp) e M5TP494N (Mitsubishi).
Ele é alimentado pelo pino 12. Os pulsos de controle saem dos pinos 8 e 11, que são os coletores de dois transistores que ele possui internamente, e os emissores são os pinos 9 e 10.
Aqui temos o diagrama
interno do TL494
Os transistores que controlam o chaveamento através do trafinho são Q3 e Q4. Na maioria das fontes se usa o 2SC945, e mais raramente o 2SC1815. Algumas fontes de alimentação chaveada usam um outro transistor comum o 2N2222.
Ele pode queimar quando os transistores do primário queimam. Mesmo uma pequena fuga neles impede a fonte de partir. Geralmente as tensões de referência e controle são aplicadas nos pinos 1 e 2 do integrado. Os pinos 15 e 16 nem sempre são usados, e quando são usados costumam ser ligados a circuitos de proteção, como sensores de corrente ou comparadores de sobre tensão. O pino 4 é a entrada de um comparador que serve para limitar o ciclo ativo. Quanto maior a tensão nele, menor será a largura dos pulsos na saída. Nas fontes ATX esse pino é bastante usado para controlar o liga/desliga da fonte, pois quando a tensão no pino 4 chega a cerca de 4 volts os pulsos na saída do integrado cessam, desligando a fonte. Os pinos 5 e 6 são do oscilador interno, e pelos valores do resistor e do capacitor ligado a eles se define a freqüência de oscilação da fonte, geralmente cerca de 60 / 70 KHz. O pino 14 é a saída de um regulador interno de 5 volts. Se houver a tensão normal no pino 12 e o pino 14 estiver com 0 volts, muito provavelmente o integrado está com defeito.
- Transistores do lado primário queimados, foram substituídos, mas a fonte continua não funcionando: Transistores Q3 e