Reemplazo del transformador y fly-back

Un transformador driver debe hacer circular la corriente exacta que requiere el transistor de salida mas duro del tipo utilizado. El problema es simple pero hay que comprenderlo con profundidad.
El haz electrónico pasa por el yugo y se deflexiona. Cuando más rápido pasan los electrones menos tiempo tienen para doblar. Y la velocidad de los electrones es función de la tensión extra alta del ánodo final. De este modo se puede demostrar que la sensibilidad del haz a la deflexión es función de la raíz cuadrada de la alta tensión.
Si Ud. pone a funcionar el circuito simulado de la salida horizontal, observará que la tensión de los secundarios del fly-back es proporcional a la tensión de fuente de la etapa. Esto significa que el ancho y la altura de la imagen debido a la corriente circulante por el yugo aumentan linealmente con la tensión de fuente; pero al aumentar la alta tensión se reducen en forma cuadrática. En síntesis lo que nos importa es que el ancho y la altura aumentan menos que la proporción directa, al aumentar la tensión de fuente de la etapa de salida horizontal.
Que la corriente de colector del transistor de salida horizontal, para una alta tensión fija, debe aumentar para aumentar el ancho, es algo previsible y eso condiciona la corriente de colector en un valor fijo. Como el transistor de salida horizontal trabaja del corte a la saturación significa que la corriente de base en el pico de la corriente de colector, multiplicada por el beta del transistor, debe alcanzar para mantenerlo saturado. Si esto no ocurre la tensión de colector no se mantiene en un valor mínimo (la tensión de saturación) y el transistor se calienta y se quema.

¿Es conveniente que la corriente de base sea lo más alta posible para evitar este problema?

No, una corriente de base muy alta deja demasiados portadores sobrantes en la base y cuando se quiere cortarlo hay que extraerlos de golpe para que el transistor pase rápidamente de la saturación al corte. Y si hay muchos portadores el corte se hace en forma lenta y el transistor se calienta por un problema de velocidad.
De este modo dejamos bien claro que una etapa driver debe funcionar entregando una corriente que no sea ni alta ni baja y en consecuencia si un transistor de salida se quema por excitación, no podemos predecir si es por baja o por alta corriente de base. De ahí que si Ud. quiere realizar un buen trabajo debe tener algún modo de medir la corriente de colector y de base, lo que indirectamente le permite conocer el beta del transistor que tiene colocado en el circuito.
De aquí deducimos que el reemplazo de un transformador driver por otro sin realizar mediciones puede ser un acto criminal para el pobre transistor de salida horizontal, que siempre se lleva las sospechas de suicidio, cuando en realidad el crimen lo comete el transformador driver. Por eso vamos a explicar el circuito completo de salida y driver con una sola fuente común a ambas etapas y vamos a explicar como se ajusta la corriente de base del transistor de salida de modo muy simple.

La sección driver horizontal con una sola fuente

En la figura 1 se puede observar el circuito de toda una etapa de deflexión desde el jungla al yugo alimentada solo desde la tensión de salida horizontal.

Fig.1 Etapa horizontal completa alimentada desde una sola fuente

Como se puede observar la única diferencia con el circuito de la entrega anterior es el resistor R8 y el capacitor de filtrado C8 que se encargan de reducir la tensión de fuente de salida de 100V a solo 30V para la cual estaba preparado el transformador driver.

Método para reemplazar un transformador

1. Desconecte la fuente del fly-back.
2. Alimente la etapa driver con una fuente de tensión variable de 0 a 50V 200mA o mayor (puede ser con un Evariac) y comience a trabajar con una tensión de 10V.
3. Ajuste la corriente de base del transistor de salida para 800 mA al final del trazado variando la tensión de la fuente externa.
4. Mida la corriente consumida por el driver.
5. Calcule el valor de la resistencia R8 como la tensión de salida menos la tensión del driver dividida por la corriente consumida por el driver. En nuestro caso es (100-30)/31.9 mA = 2,19K.
6. También se debe calcular la potencia como tensión por corriente; en nuestro caso 70V x 31,9mA = 2,2W es decir que se debe usar un resistor de 3W por lo menos.
7. El capacitor C8 es sumamente importante y una de las causas de services mas probables por transistores de salida quemados reiterativamente. Continuando con el tema del cambio del transformador lo que sigue son las mediciones definitivas para saber si el transformador tiene la corriente de base adecuada. Primero mida la corriente de colector del transistor de salida con la sonda de corriente para osciloscopio que debe ser similar a la de la figura 2.

Fig.2 Oscilogramas de corrientes de colector y base de Q3

Como podemos observar las mediciones indican que la corriente de colector es de 4,25A y la corriente de base de 1,17A precisamente en el lugar en que esta colocado el cursor rojo. Realizando la división de ambos valores podemos obtener el beta mínimo de Q3 que podría soportar el circuito y que es de 4,25/1,17 = 3,63 que indica que se podría reducir un poco la excitación para mejorar la velocidad de conmutación ya que el transistor de menor beta que se pueda conseguir nunca tendrá menos de 5 y el transistor que usamos precisamente nosotros tiene un beta de 10.
La modificación de R8 para que el beta sea de 5 la realizamos levantando los oscilogramas mientras aumentamos el valor hasta conseguir que la corriente final de base sea de 4,2/5 = 0,84 A . Esto se consigue para un valor de R8 de 2,7 KOhms.
Aprovechando nuestra simulación vamos a forzar la etapa para que funcione inadecuadamente para que el lector reconozca los oscilogramas por su falla.
Por ejemplo vamos a mantener la corriente de base pero vamos a utilizar un transistor con un beta de 4 para que no se pueda mantener saturado al final del trazado.

Fig.3 Oscilograma para un beta de 4

Cuando el beta del transistor no es suficiente la corriente crece hasta donde puede y allí queda limitada. El haz electrónico se mueve en forma proporcional a la corriente de colector (que es la misma que circula por el yugo) hasta donde lo permite el beta y allí se queda detenido generando una barra brillante o inclusive un pequeño plegado.
En el oscilograma de la derecha se observa la tensión de colector. Vemos que durante todo el trazado permanece en cero hasta que al llegar al punto donde el beta no alcanza a mantenerlo saturado, incrementando el valor de tensión linealmente hasta que finalmente se termina el trazado y el transistor se corta.
En esta zona de falla el transistor tiene una corriente de 4 A y una tensión que varia de 0 a 41V. Si tomamos un valor promedio de tensión podríamos calcular que se produce un pico de potencia de 4A x 20V = 80W que por supuesto se distribuye dentro de los 64 uS que dura todo el ciclo de modo que si el pico dura 4 uS la potencia total en cada ciclo se incrementa en (80 x 4)/64 = 5W.
El consumo total de la etapa de salida en nuestro caso es de 100V x 0,523A = 52,5W es decir que la potencia solo se incrementa un 10% pero todo ese 10% se sitúa sobre el transistor de salida horizontal y lo recalienta.
Este caso del transistor de bajo beta es precisamente lo que ocurre cuando compramos un transistor horizontal de bajo precio y dudosa procedencia. Por lo general esta hecho con un chip de menor tamaño que el normal que no soporta la corriente máxima y que tiene buen beta a corrientes bajas donde se puede medir con el tester. En este caso la falla se convierte en catastrófica a corta plazo porque el transistor tiene una mayor disipación y una peor conducción del calor a su propio disipador.

¿Se puede usar siempre el mismo transistor de salida para todos los TVs de 20?

Si, si se pudiera creer en lo que tienen marcado, podríamos perfectamente elegir un transistor único y tendríamos mayor seguridad en la realización de nuestro trabajo.
Pero como no podemos confiar en lo que se consigue en plaza, nuestra recomendación es:

1. Comprar más de un transistor; pasar uno por la amoladora hasta llegar al chip y compararlo con el transistor original observando el tamaño de los chips.
2. Luego, utilizar el mismo TV tal como lo acabamos de hacer, para medir el beta a una corriente de trabajo alta y si el transistor cumple las dos pruebas hacer un pequeño stock.

Nota: lo que no se puede hacer es tener un transistor único para reemplazar en monitores de PC y en TV de tamaño grande porque los requerimientos de velocidad de conmutación en el primer caso y de corriente máxima de colector en el segundo son totalmente diferentes. La solución de tener un transistor suficientemente rápido para monitores y usarlo en los TVs de 14 y 20" no suele ser económica. Es decir que lo más aconsejable es tener un stock de transistores de TV de 14 y 20" otro de monitores de 15" y otro de TVs de 29 y 33".
Seguramente muchos lectores se estarán preguntando "y yo que hago que no tengo osciloscopio". Mis lectores saben de mi preocupación por los reparadores que aun no están equipados, pero en este caso no tengo una respuesta alternativa. Inclusive debo contestar negativamente a todos los lectores que me preguntan si se puede utilizar un osciloscopio para PC de esos que salen gratis en todas las páginas de electrónica.
Aclaremos: existen osciloscopios para PC que tienen una respuesta de 20 MHz. Implican el uso de un complejo hardware con memorias, microprocesadores y operacionales especiales para alta frecuencia, que forman el amplificador vertical. Estos sirven pero el hardware tiene un valor que generalmente supera al de un osciloscopio analógico de 20 MHz. Los osciloscopios para PC, que no tienen hardware agregado y que están basados en el software de las plaquetas de audio de la PC, solo son adecuadas para ver oscilogramas de señales no senoidales no mayores a 3 KHz.
Es decir que no se puede pretender ver una señal rectangular o no senoidal de 15.625 Hz con un osciloscopio para PC sin hardware, o con un hardware elemental. Más aun, las señales de vertical ya se observan con dificultades.

Reemplazo de Fly-Backs

Todos reparador con alguna experiencia, realizó alguna vez un reemplazo de un transformador driver con mayor o menor fortuna. Todo lo que hicimos nosotros fue metodizar el trabajo y modificar el circuito para que funcione en forma óptima.
Pero cuando se trata de un fly-back prácticamente todos los reparadores opinan que si el reemplazo no es el fly-back exacto, no se puede hacer absolutamente nada. En principio le aclaramos que los fabricantes de fly-backs de reemplazo no fabrican todas las variantes de fly-backs; solo fabrican algunas y luego conectan las bases de acuerdo a los diferentes modelos y los marcan con un código diferente.
Entre diferentes fly-backs de 20", por ejemplo, suelen existir diferencias mínimas salvo en la posición de las patas. Donde si existen diferencias notables es en la alta tensión porque esta varía de acuerdo al tamaño de pantalla. Los tubos de 14" suelen tener tensiones extra altas de 18 a 20 KV; los tubos de 20" entre 23 y 25 KV y por ultimo los de 29 y 33" tienen tensiones mayores a 28 KV. Además los tubos mas grandes tienen un circuito de salida horizontal diferente que tiene un modulador este/oeste para corregir el efecto almohadilla.
Limitemos nuestro análisis a los TVs de 14 y 20" de los que no se consigue el fly-back. El primer paso es conocer un fly-back por dentro para entender el trabajo de reemplazo. Analicemos los retornos y los vivos de los bobinados auxiliares.

• El bobinado de alta tensión no retorna a masa sino al resistor de ABL (Automatic Brigth Level = nivel automático de brillo) R9 según lo indicamos en la figura 4.
• El vivo es el diodo de alta tensión aunque en realidad sabemos que se trata de 4 bobinados y cuatro diodos.
• El cátodo del diodo va al chupete de AT y al resistor superior del focus pack.
• El retorno de los bobinados de baja tensión se conecta a masa junto con la masa del divisor resistivo del focus pack. Nosotros dibujamos dos vivos de diferentes tensiones uno que rectifica 12V para uso general y otro que rectifica 24V para el vertical.
• Faltaría otro bobinado para el filamento pero nosotros utilizamos el de 12V y atenuamos la señal con un divisor resistivo. Esto nos obligó usar un resistor R17 de 36 Ohms cuando en realidad es del orden de 1 Ohms cuando su usa un bobinado especialmente diseñado. R17 no existe realmente ya que representa al filamento del tubo. Igualmente los resistores R3 y R11 representan la carga de las tensiones de 12 y 24V.

Fig.4 Circuito completo de la etapa de deflexión horizontal

Un fly-back moderno es un hibrido de transformador de alta y baja tensión y un circuito de ajuste de foco y tensión de screen. Se puede dividir para su análisis en un transformador y en un focus pack.

Análisis del transformador

El transformador forma parte del circuito de salida horizontal porque conecta la fuente al colector del transistor de salida horizontal a través de una inductancia unas 4 veces mayor que la del yugo. De este modo de los 6 o 7 A pico a pico de corriente por el yugo solo circulan 1,5 a 1,7A por el fly-back y por el capacitor de la fuente de horizontal.
Pero el fly-back no es un inductor, es un transformador y parte de la energía existente en su primario se transforma en varios bobinados de baja tensión, que alimentan a diferentes etapas del TV como por el ejemplo el jungla, la salida vertical, el micro, el sonido y sobre todo el filamento del tubo (que no se rectifica sino que se aplica como CA). Estos bobinados están fuertemente acoplados al primario porque se construyen arriba o debajo de este.
La geometría del núcleo del fly-back es muy particular porque se trata de un transformador que tiene un bobinado de alta tensión y las espiras de ese bobinado debe estar alejadas del núcleo. Por lo tanto se abandona la forma clásica del núcleo con forma de "E" y de "I" y se utiliza una forma con dos "U" en donde el bobinado de AT entra holgadamente. El carretel de ese bobinado tiene forma ranurada, en donde solo entra el diámetro de un alambre. De esto modo el bobinando es realmente un espiral de alambre y en realidad no se trata de un solo bobinado sino de 4, cada uno con su correspondiente diodo de alta tensión y su capacitor de filtrado, también de alta tensión. Este bobinado, por su forma, está flojamente acoplado al primario de modo que una falla en el, no se traslada como un cortocircuito sino como una reducción de inductancia de primario.
Como sabemos el retorno del bobinado de alta tensión no se conecta a masa, sino a la fuente de horizontal, con el resistor separador R8 que posee un capacitor de filtrado de valor medio a masa. Un tubo de 20" soporta solo una corriente máxima por cada cátodo de 330 uA; entre los tres cátodos pueden consumir como máximo 1 mA y esa corriente se dirige desde los cátodos al aluminizado de la pantalla que forma parte del ánodo final del tubo. Esa corriente retorna por el bobinado y produce una caída de tensión en R9 de aproximadamente 100V cuando circula 1 mA es decir por lo tanto que se trata de un resistor de 100KOhms.
Sintéticamente, si la imagen es negra no hay corriente y la tensión de ABL sobre C9 es de 100V. Cuando aumenta el brillo aumenta la tensión sobre R9 y baja sobre C9 de modo que cuando circula 1 mA la tensión sobre C9 se anula y allí opera el jungla limitando el brillo y el contraste.

Análisis del focus pack

El focus pack cumple varias funciones: es un doble atenuador de tensión variable. La tensión más alta es para el foco y la más baja para el screen. Los tubos mas viejos son de foco bajo y el focus pack entrega tensiones de aproximadamente 8 KV. Los más nuevos son de foco alto y entregan unos 9,5 KV. No es posible cambiar un fly-back de foco bajo por otro de alto, porque no ajusta el foco.
La tensión de screen es aproximadamente la misma para todos los tubos (del orden de los 250 a 350V). Las dos tensiones son provistas por divisores de tensión y potenciómetros de elevado valor porque están dirigidas a grillas del tubo que no consumen corriente. Como se puede observar el circuito es simplemente una serie de dos potenciómetros para alta tensión y dos resistores de alta tensión conectada entre la salida del chupete y masa. En la figura 5 dibujamos el circuito del focus pack solo con las tensiones y resistencias características, que son prácticamente iguales (o por lo menos proporcionales) para todos los equipos.

Fig.5 Circuito del focus pack

Los valores de resistencia son suficientemente altos como para que sea imposible medirlos con un tester digital o analógico. Inclusive es imposible medir las tensiones en las salidas de foco y screen sin alterar su valor.
Ahora que conocemos el circuito comencemos con el trabajo de reemplazo. Como el fly-back tiene dos secciones debemos analizar las fallas de ambas secciones por separado comenzando por los fly-backs que tienen problemas en el focus pack.
La falla mas común es una pantalla oscura a pesar de la existencia de alta tensión. Realmente se debería utilizar una punta de alta tensión para el tester si deseamos estar seguro de la existencia de los 25KV de AT pero por la general la prueba de medir la tensión de screen con el potenciómetro a máximo suele ser suficiente para verificar que hay alta tensión.
Lo ideal es utilizar el focus pack de un fly-back en desuso ajustado sobre un TV de 20" que funcione bien para que indique 250V sobre la salida de screen ajustando el potenciómetro. Sin mucho error Ud. puede interpretar que este TV de prueba tiene 25 KV y ya tiene un atenuador de alta tensión ajustado que debe conectar al chupete del TV bajo prueba con un clip cocodrilo que quedará tapado por el chupete para que no salten arcos.
Si hay buena alta tensión y la pantalla esta oscura el problema puede no estar en el fly-back. Lo más elemental es mirar si el filamento del tubo está encendido y medir la tensión de screen si aun no la midió. Si ambas cosas están bien habría que medir la tensión de foco, con una punta de alta tensión que tenga una resistencia mayor a 200 MOhms. Si Ud. no tiene esa posibilidad se puede hacer una medición aproximada observando a que distancia salta un arco de la patita de foco del tubo a masa.
La medición no es peligrosa para el circuito, porque la fuente de foco es de alta impedancia. Y en cuanto salta el arco la tensión cae y el arco se extingue y vuelve a crecer y salta nuevamente y así sucesivamente. Un arco en el aire salta a razón de 1KV por mm es decir que debe saltar a unos 8 mm de distancia. Puede sacar la plaqueta del tubo para hacer la medición. Si la tensión de foco existe es casi seguro que el problema no es de horizontal o fly-back. Use como masa para la descarga la malla de masa del tubo.
De cualquier modo hay una prueba simple que permite saber si esta cortado el camino de todos los componentes en serie del focus pack. Desconecte la plaqueta del tubo. Encienda el TV por un par de minutos. Desconéctelo, espere un par de minutos y pruebe si el tubo quedo cargado con un destornillador de mango bien aislado y un cable con dos cocodrilos conectado a la maya de masa del tubo. Si quedo cargado es porque el focus pack está cortado.
En su momento indicamos conectar los tres cátodos a masa con resistores de 150KOhms y volver a probar si la pantalla se ilumina el problema está en la plaqueta de video o el jungla.
Pero si el problema esta en el focus pack no necesita cambiar todo el fly back. En el comercio especializado venden focus pack preparados para conectar al chupete que generan la tensión de foco y de screen. Corte los cables del focus pack dañado, conecte los nuevos y pruebe. También se puede utilizar un fly-back que tenga dañado algún bobinado.

• Si el problema esta en la sección bobinada del fly-back lo primero que hay que hacer es verificar el funcionamiento de la etapa con el fly-back simulado. Conéctelo reemplazando al primario y mida el oscilograma de colector con baja tensión de fuente (por ejemplo 10% del valor nominal); si no tiene osciloscopio pruébelo con el detector de salida horizontal (sonda detectora de RF) que puede bajar gratis de y si la tensión de retrazado tiene un valor normal de unos 80V pase paulatinamente a valores mayores de fuente hasta llegar al valor nominal.
• Si todo esta normal pruebe conectando solo el primario del fly-back supuestamente dañado. Es decir que debe desconectar todos los diodos auxiliares incluyendo el chupete de AT y volver a probar comenzando con una tensión de fuente del 10% del valor nominal hasta llegar al 100%. Si todo esta bien el problema no está en el fly-back sino en algunos de los circuitos auxiliares. Conecte los diodos auxiliares uno por uno y realice siempre la misma prueba comenzando desde el 10% de la tensión de fuente hasta descubrir el circuito auxiliar dañado. Nota: aunque es improbable, considere que puede haber más de un circuito auxiliar dañado.

Pero si todo indica que el problema está en el fly-back y el fly-back no se consigue, entonces debemos encontrar un fly-back lo mas parecido posible al nuestro y realizar una prueba muy simple. Hacer un bobinado de 2 o 3 espiras en cualquier lugar abierto del núcleo conectando una punta del bobinado a masa. Si tiene osciloscopio conéctelo sobre el bobinado agregado para levantar el oscilograma; sino conecte el detector de pulsos de retrazado indicado anteriormente en una punta del bobinado y luego inviértalo para encontrar tanto el valor positivo como el negativo de la señal. Conecte solo el primario del nuevo fly-back y hágalo funcionar a la tensión nominal. El oscilograma obtenido será similar al de la figura 6.

Fig.6 Oscilograma de un bobinado de dos o tres espiras

El oscilograma podría aparecer invertido ya que nosotros hicimos nuestra bobina con un sentido cualquiera. Si aparece invertido cambie la conexión de masa por vivo. Lo más importante es que Ud. mida el valor pap de la señal que en nuestro caso es de 23,8V. Si esta tensión corresponde a tres espiras calcule el valor de tensión por espira como 23.8/3 = 7,9 V/espira.
Si no tiene osciloscopio puede usar la sonda de audio para el tester (sonda detectora de RF) obtenida gratis de mi página que le indicará directamente el valor pap de la señal o haga la doble medición con el detector de retrazado.
Ahora hay que comenzar a modificar las tensiones auxiliares de nuestro fly-back sustituto si fuera necesario. Comencemos con la tensión de filamento. Observe el circuito del fly-back sustituto para encontrar la pata de masa y conéctela a masa. Ahora mida las otras patas auxiliares y anote los valores de pico a pico. El filamento debe tener una tensión pap de unos 22 o 23 V. No intente medir la tensión eficaz con un tester común ni con la sonda de valor pap. Ninguno de los instrumentos clásicos va acusar un valor de 6,3V. Lo mejor es calcular el valor eficaz en función del valor pico a pico para un tiempo de retrazado de 12 uS que es lo que nosotros hicimos para indicarle el valor pap de 22,5V como valor correcto.
Es muy probable que cambiando la cantidad de espiras no pueda lograr el valor exacto. En ese caso debe calcular las espiras por exceso y luego ajustar el valor de R17 para obtener 22,5V sobre el filamento. En nuestro caso se puede probar el valor de tensión del bobinado de filamento y si está cerca del indicado modificar el valor de R17.
¿Es muy importante que este valor de tensión sea exacto? Si, pero una fluctuación de 1V no puede acortar la vida del tubo. El filamento de un tubo esta muy lejos del punto de fusión es decir que está subvoltado para aumentar la vida a un valor muy superior al del agotamiento del cátodo.

Ajuste de una tensión auxiliar corrida

Supongamos que el bobinado para la tensión de vertical tiene que dar 25V y da 18. Nosotros medimos que nuestro fly-back tiene 7,9 V pap por espira. Para un tiempo de retrazado como el indicado la relación entre el semiciclo positivo y el valor pap sacado del oscilograma de la figura 30.4.3 es de 3,07/23,8=0,13. Esto significa que cada espira agrega una tensión de 3,67V a la tensión rectificada y que para pasar de 18 a 25 hay que agregar aproximadamente dos espiras (7,34V+18 = 25,34V). Sin osciloscopio, debo agregar las dos espiras y medir con la sonda pap una tensión de 3,67/0,13= 28,2V. Ahora se debe cortar el circuito impreso y conectar desde la pata del fly-back un cable que debe hacer pasar dos veces por adentro del núcleo y soldarlo a la pista cortada del lado del diodo.
Nota: el sentido del bobinado es imposible de determinar a priori, lo más aconsejable es elegir cualquiera y medir si la tensión tiene el valor correcto. En caso contrario se debe invertir el bobinado o las conexiones.
De este modo se deben corregir todos los bobinados, para que el fly-back este listo para realizar una prueba final con todo conectado.
Pero las tensiones auxiliares no son todo lo que diferencia a un fly-back de otro. En la próxima entrega le vamos a explicar como realizar la prueba final sin quemar nada en el intento; y que se debe modificar, si el ancho no es el correcto.
 
http://curso-completo-de-tv.com/lecciones/reemplazo-del-transformador-y-fly-back/
 
Publicado por Geraldine Linares M /CRF
 

---

Explore the seven wonders of the world Learn more!