Muitos televisores, principalmente os da linha Philips, utilizam fontes chaveadas com o circuito integrado TDA8380 de inicialização rápida. Os técnicos que trabalham com equipamentos providos deste tipo de fonte precisam saber exatamente como elas operam, de modo a facilitar o diagnóstico de eventuais problemas. Neste artigo analisamos o funcionamento de uma fonte usando o TDA8380.(1999)
Diversas são as vantagem obtidas com o uso de fontes chaveadas ou SMPS (Switched-Mode Power Supplies) em aparelhos comerciais. Além da eliminação do pesado transformador de força comum nos equipamentos antigos e que encarece o produto, as fontes chaveadas têm um rendimento muito maior, resultando em menor consumo de energia.
FUNCIONAMENTO BÁSICO
Numa fonte chaveada o tempo de condução de um componente de controle (transistor ou SCR) é variado, de modo que a tensão média na saída se mantenha no valor desejado. Operando numa frequência elevada, pode-se empregar transformadores pequenos com núcleo de ferrite ou mesmo componentes de baixa dissipação para saídas de alta tensão.
No caso, descrevemos uma fonte do tipo flyback assíncrono isolada, que opera numa frequência de 25 kHz.
Esta fonte foi originalmente desenvolvida pela Philips para equipar televisores com tensões de saída de:
145 V/0,65 A - tensão principal
28 V/0,21 A - tensão para os circuitos de áudio
18 V/0,44 A - para circuitos de pequeno sinal
8 V/ 0,31 A - para os circuitos de controle remoto e standby
As tensões de entrada podem ficar na faixa de 180 a 265 V com frequência de 50 ou 60 Hz.
O circuito inclui ainda proteções para caso de sobretensões na saída, sobrecarga, curto-circuito e circuito aberto, no caso de saturação do núcleo do transformador, e ainda para tensões de entrada fora da faixa especificada.
FUNCIONAMENTO
O diagrama de blocos da fonte está ilustrado na figura 1.
As funções dos diversos blocos são as seguintes:
a) Filtro de rede - a função deste circuito é minimizar a poluição da energia que alimenta o circuito, a qual é causada por sinais de RF (RFI), sinais gerados pela própria fonte devido à sua comutação rápida.
b) Retificador de entrada - que retifica a tensão de alimentação e também condiciona para alimentação dos circuitos de chaveamento.
c) Transistor comutador e transformador, - a comutação do transistor converte a tensão DC de alimentação em uma tensão AC no enrolamento primário do transformador de modo que a energia possa ser transferida para os enrolamentos secundários. Este componente tem também como função proporcionar o isolamento dos circuitos alimentados da rede de energia.
d) CI de Controle - trata-se do TDA8380 que aciona diretamente o transistor comutador.
e) Retificadores secundários - que retificam a tensão alternada induzida no secundário do transformador.
f) Circuito de partida - a função deste circuito é fornecer energia para o CI de controle e a excitação inicial para o transistor comutador quando a fonte é ligada. No momento em que as saídas estabilizam, o CI e a etapa de excitação são alimentados por um enrolamento especial do transformador.
Na figura 2 temos o diagrama completo da fonte de alimentação chaveada apresentado configuração comum a muitos tipos de equipamentos de uso comercial.
O princípio básico deste circuito é o conversor DC-DC ou buck-boost como também é conhecido.
Quando o transistor comutador conduz e o diodo é polarizado no sentido inverso, a energia é armazenada no indutor Lp.
Quando o transistor vai ao corte, a tensão no indutor é invertida (pela contração das linhas do campo) e com isso o diodo conduz.
A tensão de saída pode ser controlada variando-se o tempo de condução do transistor comutador, inclusive a quantidade de energia armazenada no indutor. Neste circuito o indutor é o próprio enrolamento primário do transformador.
O resistor R1 é usado para limitar a corrente inicial quando a fonte é ligada, pois, neste momento, o capacitor C13 está completamente descarregado e representando um verdadeiro curto-circuito.
C1, C3 e L1 formam um filtro cuja finalidade é reduzir a interferência gerada pela fonte e que pode se propagar pela rede de energia.
O tiristor V6 forma o circuito de partida rápida alimentando o CI quando a fonte é ligada.
O circuito integrado com os elementos associados gera os pulsos de comutação com duração que depende da tensão de saída. A saída de comutação é feita pelos pinos 1 e 2, que correspondem ao emissor e coletor do transistor excitador.
O pino 3 é um sensor de desmagnetização para o transformador.
O sensor de tensão do CI corresponde ao pino 7, que está ligado ao secundário do transformador, controlando o ciclo ativo.
A entrada para o modulador de largura de pulso é feita no pino 9, que está conectado ao pino 8, que corresponde à saída do amplificador de erro interno. Esta conexão externa possibilita a ligação de dispositivos de compensação externa de frequência que, no caso, consistem de R2 e C2.
O oscilador tem sua frequência determinada por C4, que está ligado ao pino 10.
A sincronização de operação é feita pelo pino 11.
Para prevenir o funcionamento falho do transistor existe uma rede de amortecimento que consiste de V9, C17, R22 e R23. Esta tem por finalidade amortecer as oscilações que são geradas no enrolamento do transformador na comutação.
A proteção contra sobre corrente é feita monitorando-se a tensão pelos resistores R27 e R14.
Na figura 3 temos as formas de onda que devem ser observadas no transistor comutador (corrente e tensão) para um funcionamento normal.
3Formas de onda no circuito.
CONCLUSÃO
O conhecimento do modo de operação deste tipo de fonte é fundamental para o técnico reparador. Para mais detalhes sugerimos procurar informações específicas sobre o TDA8380.
O site da Philips Semicondutors na Internet poderá ajudar muito, pois contém toda a documentação sobre esse componente em formato PDF.
Cada vez mais o computador ligado à Internet faz-se necessário como ferramenta de trabalho de todo o técnico que deseja manter-se atualizado. Todavia, não devemos esquecer que a maior parte de toda documentação técnica disponível não só na Internet, mas em manuais de fábrica, encontra-se em inglês.
