fuentes alimentación conmutadas II - Apuntes de Electromedicina Xavier Pardell
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fuentes alimentación conmutadas II
Electronica
Funcionamiento de una fuente de alimentación conmutada II. Filtro EMC
Qué es el ruido electromagnético
Cuando se conecta o desconecta cualquier elemento eléctrico, es normal que se produzcan picos de tensión que se transmiten a través de la red eléctrica, o a través del aire, en forma de campos electromagnéticos.
Normalmente estos picos, también llamados transitorios, suelen ser muy leves, y no afectan al resto de equipos conectados.
Sin embargo, en instalaciones con muchos aparatos conectados, estos picos se multiplican.
Las fuentes conmutadas producen bastante ruido eléctrico, debido a los picos de tensión que genera la conmutación del transistor y los diodos rectificadores.
Las máquinas más potentes, como las que utilizan motores activados mediante contactores, también pueden generar picos bastante fuertes.
Podríamos pensar que los variadores de velocidad eliminan este fenómeno, al no tener contactores, pero como se trata de aparatos similares a las fuentes conmutadas, debemos seguir teniéndolos muy en cuenta.
Todo el ruido eléctrico puede provocar problemas en las máquinas más sensibles.
Qué es un filtro EMC
EMC son las siglas de compatibilidad electromagnética.
La legislación industrial, como en el caso europeo hace la Directiva 2004/108/CE, obliga a todos los equipos eléctricos a cumplir una serie de requisitos.
Básicamente, se trata de que cada aparato sea inmune a los problemas electromagnéticos de la red eléctrica, y a su vez no emita interferencias a través de ésta. Es decir, que el equipo quede aislado del resto en lo que se refiere a ruido electromagnético.
Para poder cumplir estos requisitos, las fuentes de alimentación deben montar un filtro en su entrada.
Este filtro suele estar compuesto principalmente por una o varias bobinas en serie, uno o varios condensadores en paralelo, o una combinación de ambos sistemas.
Cómo funciona el filtro EMC
Para entender el funcionamiento del filtro no es necesario conocer en profundidad estos componentes, salvo que queramos adentrarnos en el diseño de fuentes conmutadas.
Simplemente bastará con saber que las bobinas evitan el paso de corriente de alta frecuencia, y los condensadores hacen justo lo contrario.
Los campos electromagnéticos tienen un alcance proporcional a su frecuencia distinto según su frecuencia, es decir que se propagan con más facilidad cuando su frecuencia es más alta en un determinado rango y en un determinado medio. Por eso la radio y la televisión transmiten a frecuencias muy altas, para propagarse por el aire y aprovechar las reflexiones atmosféricas.
La red eléctrica tiene una frecuencia muy baja, normalmente 50 o 60Hz.
Esto quiere decir que eliminando las altas frecuencias evitamos la mayor parte del ruido de los campos electromagnéticos transmitidos por el aire o por la propia red eléctrica.
Al montar bobinas en serie, solo puede atravesarlas la corriente continua, o la alterna de baja frecuencia (BF).
Los condensadores en paralelo solo dejan pasar la corriente de alta frecuencia (HF), sin afectar a la corriente continua o alterna BF.
También se amortiguan los picos de tensión, que al tener una duración tan corta se comportan como la corriente de alta frecuencia.
Filtro EMC con bobinas con núcleo de aire y condensadores
Dependiendo de la calidad del filtro, éste puede constar simplemente de un condensador, o montar varias etapas de bobinas y condensadores.
También se comercializan filtros EMC montados, que pueden ir en un módulo independiente, o acoplados a la clavija de toma de corriente del equipo. En este caso, la fuente ya no necesitaría incorporar estos componentes.
Filtro EMC de dos etapas, con una de ellas puenteada
Cómo reparar un filtro EMC
A la hora de reparar una fuente de alimentación conmutada (SMPS) debemos comprobar el circuito de forma modular.
Debido a que utilizan componentes pasivos bastante robustos, es raro encontrar alguno de éstos dañados.
La verificación de esta etapa es bastante sencilla.
Si al poner el circuito en tensión no se funde un fusible, ni salta ninguna protección, solo tenemos que medir la tensión a la entrada y a la salida del filtro EMS.
Si hay entrada pero no hay salida, seguramente una de las bobinas esté cortada.
Solo deberemos medir la continuidad de cada bobina y comprobar cuál de ellas no conduce.
Filtro EMC con un solo condensador en paralelo
En el caso de que salte el fusible y otra protección, debemos desconectar la salida del filtro, desoldando algunos componentes para que la corriente no llegue a la siguiente etapa.
Si al aplicar tensión sigue habiendo un cortocircuito, mediremos los condensadores para ver cuál de ellos está cruzado. Puede ocurrir que el cruce esté en las bobinas, si comparten el mismo núcleo, al haberse fundido su barniz aislante.
Si las medidas son confusas, deberemos desoldar los componentes para medirlos individualmente.
Filtros EMC desaparecidos
Es muy habitual encontrar placas donde los elementos de filtrado han sido puenteados para ahorrar componentes.
Fuente conmutada donde no se ha montado el filtro EMC
Lo más común es que esto suceda en equipos económicos.
En el lado contrario, los equipos más sensibles o de mejor calidad, montan filtros EMC más sofisticados, de varias etapas, para asegurar que no darán problemas en entornos poco óptimos.
Como ves, el filtro EMC es bastante sencillo, y no suele dar demasiados problemas.
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