Recomendaciones de uso
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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.

3. SENSING

   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.

FIGURA 1

- 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.

FIGURA 2

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.

FIGURAS 3a y 3b

   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.

FIGURAS 4a y 4b

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.

FIGURA 5

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.

FIGURA 6

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.

FIGURA 7

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%.