Nueva versión de la placa adaptadora PSU-UPS, prototipo

Hace poco publiqué un ejemplo de modificación de una fuente de alimentación de Mean Well en el que utilicé mi propia placa. En aquella ocasión usé una versión antigua de la placa, con ciertos inconvenientes debidos a la sencillez del circuito. Hoy mostraré una nueva versión de la placa que elimina los problemas del circuito anterior.

Esta es la primera parte del artículo; en la segunda mostraré cómo se utiliza en la fuente de alimentación de destino.

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Bien, les recuerdo que la vez pasada modifiqué una fuente de alimentación de Mean Well; en concreto, era una versión bastante antigua, con la referencia AD-55.


El circuito se simplificó mucho y, en esencia, era una versión de mayor potencia de un circuito de hace nueve años, del que ya había hablado.
Los principales inconvenientes de aquel circuito eran:
1. Una gran caída de tensión en el diodo de retorno cuando funcionaba con batería: se perdían unos 0.4-0.5 V.
2. Un gran «sobreimpulso» de tensión durante la carga; al final, la tensión «se disparaba» hasta 14.4 V.
3. Era difícil ajustar corrientes de carga superiores a 1.5-2 A debido al gran calentamiento de la resistencia de medición de corriente.


El nuevo circuito elimina los inconvenientes mencionados, aunque también es más complejo.
En negro está resaltado el circuito principal.
En rojo, el circuito indicador de fin de carga.
En verde, el circuito de arranque automático «en frío».
En azul, el circuito de arranque automático de la placa de protección, si la hay, que queda bloqueada tras una descarga completa hasta que aparece tensión en su entrada.

Lo digo de entrada: el circuito «azul» no está probado, así que es solo un esbozo. El verde sí se probó, pero sin el diodo de protección ni la resistencia; los añadí para proteger los condensadores en caso de que la batería permanezca conectada con la polaridad invertida durante mucho tiempo.
Sobre el circuito rojo, diré algo aparte: lo añadí aquí únicamente porque se utiliza un amplificador operacional doble y quedaba un canal «libre». Como el amplificador operacional puede usarse como comparador y la placa tiene una referencia de tensión basada en el diodo Zener VD1, se podría utilizar, por ejemplo, para generar una señal de predescarga de la batería. En mi caso, está montado en la placa, pero no lo utilicé.

Como se puede ver, el circuito de medición de corriente se parece mucho al de las conocidas placas chinas; aquí es difícil inventar algo nuevo.
Es mejor usar resistencias precisas para R4 y R5, pero no tanto por su precisión como por su menor coeficiente de temperatura.

El circuito y los valores de los componentes difieren un poco de los que aparecen en el artículo, porque allí se muestra el prototipo y este circuito está más cerca de la versión definitiva.


En el diseño de pistas que se muestra también corregí algunos errores del prototipo y añadí un fusible.


Después, el proceso habitual: transferencia de tóner, grabado, etc.
Por cierto, me preguntaron qué flux uso. Para fabricar la placa uso nuestro F3; también hay un F5 soluble en agua. Cuando se me acabe el primero, pasaré al segundo. Pero solo uso flux al fabricar la placa; después lo lavo y uso únicamente el flux que lleva la soldadura. Es más que suficiente y queda bastante más limpio.

También me preguntaron por qué uso transferencia de tóner y no fotorresistencia. La respuesta es sencilla: tengo el proceso tan perfeccionado que, comparado con todo lo demás, ni me doy cuenta de que lo estoy haciendo. Además, creo que estuve como año y medio o dos sin fabricar placas y, cuando lo necesité, lo hice de inmediato y sin problemas.



Preparé también una placa para otro proyecto, pero «algo salió mal» y no funcionó como había previsto.


Como era un prototipo, fui corrigiendo sobre la marcha los errores del diseño de pistas. Uno de ellos llevaba «dando vueltas» por las últimas 10 etapas del proceso de trazado, y ni siquiera me había dado cuenta de que estaba ahí: simplemente lo iba copiando de una etapa a otra.


Tenía que probar la placa con algo, así que decidí usar una de las fuentes de alimentación de 12 V que reseñé hace tiempo. Estas fuentes son, por supuesto, algo justas para esta tarea, pero para un prototipo son más que suficientes.


Eso sí, tuve que hacer dos cambios:
1. Cortar la pista del circuito de protección contra sobretensión (OVP).
2. Subir la tensión de salida a 13.8 V.

Por si acaso, el circuito de la fuente está en la reseña; el enlace está más arriba.


La tensión quedó un poco por debajo de lo necesario, pero, de nuevo, para un prototipo es suficiente. De cara al futuro, recomiendo usar resistencias fijas. Si instalas una ajustable, ¡OBLIGATORIAMENTE en el brazo inferior del divisor!


Cuarto cambio positivo: desde el punto de vista del circuito, conectar esta placa es más sencillo que la anterior. No hace falta cortar la pista del circuito de realimentación negativa de la fuente de alimentación y, de hecho, salvo por la señal CC, la placa se conecta simplemente entre la fuente y la batería.


En la práctica, la conexión queda más o menos así: el positivo y el negativo van directamente a la salida de la fuente; la señal CC, al cátodo del diodo Zener de la fuente o a la patilla del optoacoplador.


Primera prueba: ajustar el valor del condensador de compensación de la realimentación en la placa. También quería aumentar la corriente de carga.


Al principio, la placa llevaba dos resistencias shunt de 40 mΩ en paralelo, es decir, 20 mΩ. Añadí una tercera y ajusté el divisor; la corriente aumentó, pero aun así seguía siendo menor de lo esperado.


Después pensé: ¿por qué no descargar un poco la batería y, de paso, comprobar cómo funciona la placa durante un ciclo completo?
Conectamos una lámpara como carga, esperamos un rato y enchufamos la fuente a la toma de corriente. Obtenemos 2,35 A.
Mi divisor tenía 10 kΩ arriba y 150 Ω abajo, es decir, aproximadamente 66:1; el shunt era de 13,3 mΩ. Por tanto:
La referencia es de 2,5 V; después del divisor, unos 38 mV.
Corriente calculada: 0,0375/0,0133=2,8 A.

¿Por qué salió menos? Primero, por la tolerancia de las propias resistencias (del divisor y del shunt); segundo, por el coeficiente de temperatura: el valor de la resistencia inferior «se desplazó» hacia abajo, y por eso también disminuyó la corriente. Precisamente por eso recomiendo usar resistencias de precisión.
Pero, en realidad, aquí lo importante es que la corriente no «se desplace» hacia arriba. Lo demás no importa tanto: lo principal es que se limite correctamente y que el proceso de carga siga adelante.

La caída calculada con una corriente de salida de 5 A es de 0,065 V, claramente menor que los 0,4-0,5 V de un diodo; no hay ninguna desviación de la tensión. Eso sí, al final de la carga el circuito tardará más en «alcanzar» la tensión, ya que, en la práctica, la resistencia de 13 mΩ está conectada en serie con la batería. Pero ¿qué representan 13 mΩ frente a la resistencia de los cables, la placa de protección, los contactos del relé, etc.?
Por supuesto, también se podría cortar aquí la conexión al cátodo del diodo Zener de la realimentación de la fuente para compensar la caída en el shunt durante la carga, pero, en mi opinión, no tiene ningún sentido.


Y bien, por ahora el objetivo está cumplido. Y, adelantándome un poco, diré que también se ha cumplido en la fuente de alimentación de destino, pero eso será otro día.

Por hoy, eso es todo. Espero que haya sido útil y que tengáis que hacer este tipo de modificaciones lo menos posible.