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Fuente de 12V. regulada
Construida a partir de una fuente de P.C.



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Fuente de alimentación regulada

Alimentar nuestros cargadores con soltura

La enorme proliferación de modelos eléctricos que estamos viendo en la actualidad viene impulsada por los grandes avances en el campo de los acumuladores eléctricos, que han permitido unas relaciones peso / capacidad y unos ratios de carga y descarga impensables tan solo unos pocos años atrás.
También se han popularizado los cargadores rápidos inteligentes que son capaces de cargarnos una batería en el mismo campo de vuelo en menos de una hora reponiendo solo la carga faltante, sin provocar sobrecargas ni sobrecalentamientos; pero muchos de estos cargadores están diseñados para funcionar exclusivamente alimentados desde la batería de nuestro vehículo, así que si queremos usarlos en casa necesitaremos una fuente de alimentación que nos proporcione tensión estabilizada y alta corriente.

El tipo de fuente que mas se acerca a nuestros requerimientos son las que se utilizan para alimentar a los transceptores móviles de radio, que nos ofrecen una tensión estabilizada en torno a los 13,5V y corrientes desde unos 3 Amperios hasta más de 50; el gran inconveniente de estas fuentes, si obviamos el tamaño y el peso, es el precio, que en el caso de un modelo que cubra nuestras necesidades mas exigentes (unos 12 – 15 Amperios) puede superar en muchos casos el del propio cargador.

fuente 14Existen alternativas económicas y tal vez una de las más utilizadas sea la fuente de alimentación de PC. Estas fuentes son relativamente pequeñas y ligeras teniendo en cuenta las altas corrientes que son capaces de entregar, pero no siempre dan el resultado que se espera de ellas: La tensión en vacío no suele alcanzar los 12V y baja cuando se le requiere corriente, lo que impide un funcionamiento correcto si intentamos cargar baterías Ni-xx de 8 elementos o Lipo de 3 elementos con cargadores económicos que no dispongan de elevador de tensión.

Si tenemos un buen cargador capaz de elevar la tensión de entrada para cargar mas de 8 Ni-xx o mas de 3 Lipo seguramente podremos usar la fuente de PC... Siempre que la corriente que necesitemos no haga bajar la tensión por debajo del nivel en que el cargador decide que no puede garantizar un funcionamiento correcto y detiene la carga. Esto suele suceder, según modelos, en torno a los 10.5 – 11V.

Finalmente también puede suceder que la propia fuente decida que la caída de tensión se debe a un exceso de consumo y se apague para evitar daños, y esto puede suceder con corrientes de 2 ó 3 Amperios, ridículas si las comparamos con los mas de 8 Amperios que –en teoría- podría proporcionarlos en la línea de 12V una vieja fuente AT de 200W.

Las explicaciones que se suelen dar a este fenómeno son de lo más variopinto, siendo la más socorrida que este tipo de fuentes necesitan una cierta carga en la línea de 5V para entregar toda la corriente en la línea de 12V, lo cual nos lleva a la solución típica: Derrochar energía conectando una resistencia de carga o una lámpara de coche a la salida de 5V, para arañarle a la salida de 12V unas décimas de voltio que nos permitan un funcionamiento mas o menos correcto de nuestro cargador.

Naturalmente esta chapuza, aunque nos dé un cierto margen de maniobra en algunos casos, no es la solución al problema.



El concepto


Las fuentes de alimentación de PC están fabricadas ciñéndose a un criterio fundamental: La economía de costes; algo que resulta evidente si pensamos que un producto fabricado en China y que tiene que atravesar medio mundo, pasando por las manos de un importador, un distribuidor, un detallista y varios transportistas, nos viene a costar unos 10 ó 12€ en la tienda de informática de la esquina.

La tensión mas importante en una fuente de PC es la de 5V, ya que con ella se van a alimentar casi todos los circuitos lógicos de nuestro ordenador. Se podría pensar que es mas importante la de 3V a partir de la cual se alimenta el microprocesador, pero existen en la placa base reguladores que estabilizan las tensiones de alimentación para el micro. Entre las menos importantes se encuentra la línea de +12V, que solo se utiliza para alimentar ventiladores, motores de HDD, FDD, CD-ROM, DVD, y para comunicaciones por RS232. Los requisitos mas exigentes se conforman con una tolerancia del 15% en las líneas de +3V, +12V, -5V y –12V, y si a un fabricante de fuentes le pagamos mortadela podemos estar seguros de que no va a darnos jamón.

La única tensión estabilizada que vamos a encontrarnos es la de +5V y todas las demás van a ir referenciadas a esta, así que la solución para convertir nuestra fuente de PC en una fuente de 12V estabilizados es modificar el circuito de realimentación del regulador. Por suerte la gran mayoría de las fuentes AT y ATX usan como regulador el mismo C.I.: el controlador PWM TL494 (http://focus.ti.com/lit/ds/symlink/tl494.pdf) o su clónico el KA7500 (http://www.fairchildsemi.com/ds/KA%2FKA7500C.pdf), lo que nos va a permitir “tunear” casi cualquier fuente siguiendo unas simples directrices, independientemente del modelo o fabricante.


Antes de comenzar...


Son necesarios para acometer esta labor algunos conocimientos básicos de electrónica (identificación de componentes y capacidad de seguir un esquema simple), un pequeño equipo de taller (soldador tipo lápiz con punta fina en buen estado, pompeta de des-soldar o en su defecto trencilla de des-soldar, polímetro, alicates de corte de precisión, cuter... etc) y cierta habilidad en el manejo de estas herramientas.

Desaconsejo totalmente la realización de estas modificaciones a cualquiera que no disponga de los conocimientos, habilidades y equipo necesario, toda vez que en el interior de la fuente vamos a encontrar tensiones peligrosas de 220V en alterna y hasta 310V en continua, que pueden provocar graves lesiones o incluso la muerte si no se toman las precauciones oportunas.

Cualquier manipulación de la placa debe realizarse con la fuente apagada y desconectada de la red eléctrica.
El autor describe el presente procedimiento de modificación solo a título informativo  y declina cualquier responsabilidad por daños o mal funcionamiento derivados del mismo.


Manos a la obra

fuente 1 No es necesario que compremos una fuente nueva de alta potencia para este proyecto, cualquier fuentecilla de 200W nos va a proporcionar mas de 8 Amperios en la salida de 12V, mas que suficientes en la mayoría de los casos.

De hecho una arcaica fuente AT  de las que alimentaban a un ordenador de hace más de 10 años sería ideal para nuestro propósito, ya que la placa es mucho mas simple y despejada, con menos componentes dado que proporciona menos líneas de tensión. Para ilustrar este proceso he escogido una vieja fuente ATX de 300W para PIII procedente de desguace.
fuente2 fuente 3
Una vez escogida la víctima  tendremos que localizar el controlador PWM. Como dijimos antes tenemos que buscar un TL494 o equivalente (DBL494, IL494, GL494, SL494, KIA494...) o su clónico el KA7500. En este caso nos encontramos un TL 494.

Una vez localizado  encenderemos la fuente –simplemente accionando el interruptor si es AT o uniendo además el cable verde a uno de los negros si es ATX- y procederemos a unir el cable negativo del polímetro a un cable negro y medir la tensión presente en la patilla 1 del controlador. En este caso, como casi siempre, he encontrado 2,5V (en realidad 2,46V debido a tolerancias de componentes). ¡¡ATENCIÓN!! Debemos proceder con extremo cuidado; ya que, como dije antes, en una fuente enchufada hay presentes tensiones muy peligrosas.

Además, si por descuido cortocircuitamos con la punta del polímetro los pines 1 y 2, dejaríamos libre de referencia al controlador; y esto provocaría fluctuaciones en las tensiones de salida que pueden dañar a los condensadores.

Llegados a este punto  es conveniente que entendamos un poco el funcionamiento de un controlador PWM. Como podemos ver en el diagrama de bloques presente en el datasheet del integrado, los terminales 1 y 2 son las entradas de un comparador. En la patilla 1 nos vamos a encontrar una tensión de realimentación tomada de la línea de 5V; en teoría nos podríamos encontrar cualquier tensión fija entre 0 y 5V, en la práctica y tras probar en varias decenas de fuentes siempre he encontrado referencias de 2,5V ó 5V.

 En la patilla 2, que es la otra entrada del comparador, nos vamos a encontrar la tensión de referencia, tomada a partir de la salida de 5V presente en la patilla 14 del controlador, que en la práctica va a ser exactamente la misma tensión que habremos medido en la patilla 1; en realidad es el propio controlador el que se encarga de mantener igualadas estas tensiones, ya que si la tensión de la línea de 5V cae por un aumento de consumo, el controlador sube el duty-cycle de la señal de conmutación para que esta tensión suba y se iguale con la referencia, y si la tensión sube por una disminución de consumo, el controlador baja el duty-cycle para que la tensión baje y vuelva a igualarse con la de referencia.

En esto consiste la regulación  de una fuente conmutada, y nuestra misión es conseguir que la señal de realimentación presente en la patilla 1 del controlador proceda de la salida de 12V en lugar de la de 5V. La idea es muy simple: Mediante un divisor resistivo debemos obtener una señal de realimentación para el comparador; y este divisor debe ser tal que, cuando la tensión proporcionada por la línea de 12V sea la que nosotros queremos, la tensión de salida del divisor sea igual a la referencia presente en la patilla 2.




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