Análise de defeito em uma fonte chaveada através do WhatsApp

Como a amplitude da parte negativa da forma de onda Yout estava menor, provavelmente a tensão Vscan estava abaixo do normal, para confirmar pedi ao Sílvio para medir a tensão Vscan, essa medição é mostrada no vídeo abaixo.

Caso você se depara com situação semelhante, para saber se o defeito está no circuito de controle basta medir a tensão sobre os pinos 1 e 2 do fotoacoplador. Lembrando que entre os pinos 1 e 2 do fotoacoplador está o LED e entre os pinos 3 e 4 está o fototransistor. Se tiver menos de 1V sobre os pinos 1 e 2 o LED está apagado e o fototransistor está cortado e se tiver 1V o LED está aceso e o fototransistor está conduzindo.

Como a tensão Vscan diminuiu, a tensão sobre os pinos 1 e 2 deveria estar menor que 1V, pois a tensão sobre os pinos 1 e 2 só pode chegar a 1V se a tensão Vscan estiver normal. Pedi então para o Sílvio medir sobre os pinos 1 e 2 do fotoacoplador e vimos que a tensão estava menor que 1V. Essa medição é mostrada na figura abaixo.

A parte negativa da forma de onda Yout é formada a partir da tensão Vscan, a tensão Vscan é fornecida pelo conversor DC/DC presente na placa Y e o valor dessa tensão deve ser em torno de -200V. A figura abaixo mostra o esquema do conversor DC/DC.

Como a tensão Vscan diminuiu, a tensão sobre os pinos 1 e 2 deveria estar menor que 1V, pois a tensão sobre os pinos 1 e 2 só pode chegar a 1V se a tensão Vscan estiver normal. Pedi então para o Sílvio medir sobre os pinos 1 e 2 do fotoacoplador e vimos que a tensão estava menor que 1V. Essa medição é mostrada na figura abaixo.

A parte negativa da forma de onda Yout é formada a partir da tensão Vscan, a tensão Vscan é fornecida pelo conversor DC/DC presente na placa Y e o valor dessa tensão deve ser em torno de -200V. A figura abaixo mostra o esquema do conversor DC/DC.

Essa medição foi feita inicialmente com o osciloscópio ajustado em 500mV, onde já foi possível notar o valor da tensão, no entanto, devido à baixa amplitude do volts/div apareceu muitos ruídos junto com a tensão, sugeri então que medisse com o multímetro digital para confirmar o valor da tensão.

Como havia menos de 1V sobre os pinos 1 e 2 do fotoacoplador, o defeito não poderia estar no circuito de controle, pelo menos não poderia estar no lado secundário do circuito de controle onde estão os pinos 1 e 2, mas ainda poderia estar no lado primário onde estão os pinos 3 e 4. Antes de verificar o lado primário do circuito de controle, pedi para o Sílvio medir o PWM no primário do transformador, ou mais precisamente, no dreno do MOSFET chaveador. 

Observe no esquema acima que essa fonte utiliza um CI gerador de PWM com MOSFET embutido, então a medição deveria ser feita no pino do CI correspondente ao dreno do MOSFET que são os pinos 6, 7 e 8. Essa medição é mostrada no vídeo abaixo.

Note que o sec/div está em 400us, note também que o PWM ocorre em rajadas, ou seja, aparece e some rapidamente indicado que a fonte está ligando e desligando. Geralmente isso acontece quando uma das proteções está sendo acionada, lembrando que as principais proteções em uma fonte chaveada são: OVP (por tensão excessiva), OLP (por consumo excessivo), OCP (por corrente excessiva) e UVLO (por baixa tensão de alimentação do CI PWM).

A proteção OVP pode ser descartada, já que a tensão Vscan está abaixo do normal, a proteção OLP também pode ser descartada, pois nos momentos que a fonte desliga a tensão Vscan permanece na saída, se tivesse consumo excessivo a tensão iria para zero volt.

Também podemos descartar a proteção UVLO, pois, se a fonte estivesse desligando por baixa tensão de alimentação do CI PWM, o intervalo que a fonte ficaria desligada seria bem mais longo e, com isso, a tensão na saída ficaria pulsando. Como a tensão Vscan estava estável, a proteção UVLO não estava atuando.

Sobrou então a proteção OCP. A proteção OCP é acionada por corrente excessiva pelo primário do transformador, isso acontece quando tem curto em uma das saídas da fonte. Quando tem curto na saída de uma fonte chaveada, a tensão nessa saída fica praticamente com zero volt, a corrente pelo primário do transformador torna-se muito alta e aciona a proteção OCP.

Bom, curto na Vscan estava descartado, já que havia tensão nessa saída, medimos também as demais saídas como, VE, Out-H e 15V, todas estavam com tensão, embora com valor abaixo do normal, mas as tensões estavam presentes. Assim descartamos curto em todas as saídas.

Para entender melhor o que estava acontecendo, pedi para o Sílvio medir o PWM novamente, mas agora com o sec/div em 4us, essa medição é mostrada no vídeo abaixo.

Observando esse PWM notei um detalhe crucial que definiu a causa do defeito e tenho certeza que você também notou, não é verdade?

Perceba que os picos positivos estão muito altos, me refiro aos picos que surgem no momento do corte do MOSFET, como mostra a figura abaixo, esses picos são chamados de overshoot.

A amplitude do overshoot depende principalmente da corrente pelo primário do transformador durante a saturação do MOSFET. Quanto maior a corrente pelo primário, maior será o overshoot. Como os overshoots estavam muito altos, certamente a corrente pelo primário do transformador também estava muito alta. Isso só poderia ocorrer se tivesse um curto na saída da fonte. Mas como não encontramos curto em nenhuma das saídas, o curto só poderia estar no próprio transformador.

Decidimos então substituir o transformador, e após fazer isso, a fonte passou a funcionar normalmente. A figura abaixo mostra a forma de onda Yout após a troca do transformador. Perceba que agora a parte de baixo da forma de onda chega a quase -200V, que é o normal para essa forma de onda.

Publiquei essa análise para mostrar o quão é importante saber interpretar formas de ondas, um simples detalhe na forma de onda pode direcionar a análise para o circuito correto, e na maioria das vezes, pode até indicar o componente com defeito. Espero que tenha gostado dessa análise e, sobretudo, espero que este conteúdo tenha lhe trazido um pouco de conhecimento, se isso aconteceu, valeu a pena o trabalho para preparar este artigo. Um abraço e até breve.