1.
Elección correcta de los cables a utilizar
2.
Conectores y circuitos impresos
3.
SENSING
4.
Distribución de potencia
4.1.
En cadena
4.2.
En estrella
4.3.
Salidas múltiples
4.4.
Desacoplo de cargas
4.5.
Configuraciones en serie
4.6.
Configuración en paralelo
4.7.
Configuraciones en paralelo-redundante
4.8.
Temperatura y fiabilidad
Muchos de los problemas
en la alimentación tales como descalibrados, caídas de
tensión, márgenes inadecuados de ruido, oscilaciones, etc.,
son debidos a la utilización de cables con diámetro insuficiente,
distancias excesivas, conexiones inadecuadas y temperaturas excesivas.
Para obtener un funcionamiento adecuado a los equipos fabricados por
AMV,
ofrecemos algunas consideraciones generales para superar algunos de los
problemas que suelen presentarse.
1.
ELECCIÓN CORRECTA DE LOS CABLES A UTILIZAR |
Resulta fácil
comprobar los efectos degradatorios en la regulación como consecuencia
de la resistencia de un cable:
CABLE
FLEXIBLE
|
Resistencia
Típica
m/m
a 20°C
|
N°
de hilos x Diam/hilo (mm)
|
7x02
16x02
24x02
32x02
|
88
40
25
20
|
Conductor
Sólido
Diámetro (mm)
|
Resistencia
Típica
m/m
a 20°C
|
1,60
1,00
0,64
0,40
0,25
|
8,3
21
53
133
338
|
Consideremos, por ejemplo
una carga de 5A situada a 0,5m conectada mediante cable de 32x0,2, con
una resistencia específica de 20 m/m.
La resistencia total del bucle será 20 m
y por tanto la caída de tensión a plena carga será
5x20x10 voltios, o sea: 0,1V ó 2% del voltaje nominal de salida.
Es decir que la regulación a la carga se ha degradado por un factor
de 20 veces si la regulación fue especificada como del 0,1% en los
terminales de salida. Si además suponemos
que por razones de estética el cableado se ha llevado a través
de la periferia de la caja ó chasis, otro medio metro de cable
se añade a lo anterior, duplicándose la caída de
tensión.
Por consiguiente es
de suma importancia la elección de los cables con el diámetro
adecuado para evitar desregulaciones.
2.
CONECTORES Y CIRCUITOS IMPRESOS |
Ahí radican
las principales fuentes de caídas excesivas de tensión en
sistemas de distribución de energía. Los conectores crean
problemas bien por contactos de insuficiente capacidad, bien por acumulación
de polvo y restos, por corrosión y por contaminación, que
crean calentamientos locales que terminan por destruir el contacto del
todo. Cuando se trate de
varios contactos en paralelo en la salida de un equipo, deben usarse
todos
para el sistema de distribución.
En el diseño
de los circuitos impresos es preciso incorporar buses de distribución
de potencia separados.
Muchos de los equipos
fabricados por AMV incorporan como opción el dispositivo denominado
"Sensing" o "muestreo remoto". Este dispositivo permite
que la tensión en la carga y no en los terminales de salida del
equipo, sea la que realimente el sistema de control. Esto supone una tensión
de salida en los terminales, más alta que la nominal. El sensing
dispone de dos hilos (ida y vuelta) y está limitado a compensar
un máximo de 0,5V de caída (0,25V por cable). Por lo general
hay un límite en la longitud de los cables del sensing (típico
1 m). Para la utilización
del sensing es conveniente tener en cuenta las siguientes consideraciones:
- Como quiera que
los cables del sensing son susceptibles de captar "ruidos" se
recomienda utilizar cables apantallados (Ver Fig. 1)
- Como el equipo
va a funcionar a una tensión de salida superior a la nominal,
la corriente máxima debe limitarse para no exceder la potencia
máxima.
- Si el margen
entre la tensión de salida y la tensión de disparo
del circuito de protección por alta tensión de salida
(Crowbar-Si el equipo dispone del mismo) es muy reducido, hay que
reajustar el umbral a 0,25-0,50V más alto.
- Los hilos
del sensing están dentro del bucle de realimentación
del circuito de control, por lo que es posible un deterioro de la
estabilidad dinámica del equipo.
|
|
- Cuando no se utiliza
en dispositivo "Sensing" los puentes P1 y P2 que conectan las
pistas del sensing a los terminales de salida deben estar conectados.
4.
DISTRIBUCIÓN DE POTENCIA |
4.1 En cadena
Cuando
se conectan cargas múltiples a un equipo siempre existe
la tendencia a hacerlo en cadena (Ver Fig. 2)
En este
caso la carga más lejana al equipo tendrá la
tensión más baja y los cables que conectan la
carga más próxima soportarán la
corriente
de las 3 cargas.
Como quiera
que estas corrientes serán por lo general fluctuantes,
este sistema provocará interacciones que deben ser
evitadas.
|
|
4.2 En estrella
Este es el mejor
método para conectar cargas múltiples a una misma
salida. Cada carga tiene la misma tensión y no se producen
interacciones dinámicas como resultado de las fluctuaciones
de corriente de las distintas cargas.
No siempre es
posible implementar esto como se muestra en la Fig. 3a por lo que
la solución de compromiso sería la mostrada en la
Fig. 3b, donde el cableado desde el equipo al punto de conexión
estrella, se realiza mediante cables de diámetro mayor o
mediante embarrados, en sistemas de mucha corriente.
4.3 Salidas
múltiples
Cuando se conectan
varias cargas separadas a un equipo de salidas múltiples
es aconsejable mantener cada circuito separado. Si los retornos
de 0 voltios se combinan (Ver Fig. 4a), se producirán
caídas
de tensión e interferencias entre los distintos circuitos.
Los retornos por OV deben ser evitados en sistemas con cargas
pulsantes.
El modo de conectar este tipo de cargas puede observarse en la Fig.
4b. Aunque en la figura el OV del equipo es común internamente,
en otros las salidas son flotantes (galvánicamente aisladas
entre sí). Esto permite al instalador más flexibilidad
en la disposición de las conexiones comunes y polaridades.
Por ejemplo, en circuitos analógicos y digitales puedan estar
completamente separados con las líneas de OV individualmente
conectadas a un punto común.
4.4 Desacoplo
de cargas
Es importante
cablear la salida de un equipo a una carga sin añadir ninguna
capacidad o una inductancia a la impedancia del equipo. Si la carga
demanda pulsos de corriente, como en el caso de sistemas lógicos,
se producirán efectos resonantes, generándose picos
de tensión de cierta magnitud.
En prevención, por esta causa, de cebados no requeridos es
necesario suprimir tales transitorios, desacoplando capacitivamente
la carga. Para ello se recomienda un condensador electrolítico
de 1mF a 10mF en paralelo con un condensador cerámico de
0,1mF. Constituye una buena práctica el desacoplar los dispositivos
individualmente, ya que a menudo no es suficiente desacoplar a la
entrada de la alimentación del circuito impreso que lleva
tales dispositivos. Los condensadores de desacoplo deben conectarse
lo más cerca posible a los pines de alimentación de
cada integrado.
4.5 Configuraciones
en serie
La mayoría
de los equipos pueden conectarse en serie si disponen de limitadores
de corriente.
Algunos diseños no lo permiten ya que una unidad estropea
el funcionamiento de bucle de realimentación del otro.
Hay que
considerar que el voltaje total no exceda el máximo
voltaje permitido en cada unidad.
El rizado
de salida de equipos en serie es acumulativo, pero esto no
afecta al rizado máximo expresado como porcentaje de
la tensión total de salida.
Para proteger
cada salida de la tensión inversa provocada por la
otra unidad en caso de cortocircuito en la carga, se utilizan
diodos conectados a la inversa, según se muestra en
la Fig.5. Es práctica normal incluirlos en las fuentes
de laboratorio.
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|
4.6 Configuración
en paralelo
Se recomienda
en equipos diseñados para ser paralelizados ya que por lo
general cuesta menos utilizar un equipo de la potencia requerida
que utilizar 2 en paralelo. No obstante los equipos con limitación
de corriente constante, admiten razonablemente bien las configuraciones
en paralelo.
Las tensiones de salida deben estar ajustadas lo más iguales
que sea posible. De ahí que los equipos fabricados por
AMV,
dispongan todos de ajuste de Vs. mediante potenciómetros multivuelta.
En una configuración con dos unidades la unidad con más
alta tensión de salida, alcanzará su límite
de corriente primero y su tensión caerá hasta alcanzar
el nivel de la otra, la cual suministrará el resto de la
corriente demandada por la carga.
Así
pues, la regulación nunca podrá ser mejor que
la diferencia entre las tensiones de ambas unidades y una
de ellas siempre trabajará al límite de la corriente.
Si la degradación en la regulación es tolerable
y donde los límites de corriente son ajustables por
debajo de la máxima corriente que puede dar la unidad,
la paralelización simple es satisfactoria.
Para mejorar el reparto de corrientes, pueden incorporarse
resistencias de valor exacto como se muestra en la Fig. 6.Para
evitar desequilibrios de corriente producidos por pequeñas
diferencias en las tensiones de salida, la resistencia del
cableado debe ser exactamente igual.
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4.7 Configuraciones
en Paralelo-redundante
En aplicaciones
críticas donde la continuidad operativa es esencial,
se especifican sistemas redundantes para garantizar el funcionamiento
aún en caso de fallo en un equipo. El reparto de corrientes
no es importante ya que cada unidad debe proporcionar la
corriente requerida. Unos diodos en serie que están
calculados para soportar la totalidad de la corriente demandada,
permiten que una unidad siga funcionando sin verse afectada
por un fallo en la otra.
Idealmente la caída interna del diodo y la resistencia
del cableado deben igualarse para mejorar el reparto de corrientes.
No obstante la presencia de tales impedancias degrada la regulación.
En la configuración paralelo-redundante de la Fig.
7, uno de los equipos puede sustituirse por una batería
para convertirse en un sistema de alimentación ininterrumpida,
que alimenta la carga aún en caso de fallo de la red.
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4.8 Temperatura
y fiabilidad
La
excesiva
temperatura es la principal causa de fallos prematuros y es absolutamente
vital por ello, el tomar medidas para evacuar el calor a fin de
no exceder la temperatura máxima recomendada.
La mejor ayuda es el movimiento de aire. Cuando la ventilación
es por convección, hay que asegurar suficiente espacio en
torno al equipo. En caso de duda hay que utilizar ventilación
forzada. Un ligero movimiento del aire es increíblemente
eficaz en la evacuación del calor interno. Se calcula que
cada 10º C de más acorta la vida del equipo en un 50%.
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