Fuente de alimentación F36 de INAC

Fuente de Alimentación FA-36 con el voltímetro digital

Fuente de Alimentación FA-36 con el voltímetro digital

Hace tiempo que tenía la intención de disponer una fuente de alimentación lineal para  el IC-7300. Utilizo una fuente conmutada AlincoDM330MVE que cumple sobradamente con su cometido, pero sin ninguna razón basada en la tecnología, pensaba que una fuente lineal robusta podría cumplir mejor con su cometido y de forma más silenciosa.

Primero intenté construir una, pero desistí al comprobar que el costo de los componentes era casi el mismo que el precio una fuente lineal de la marca (Icom). Por otra parte las fuentes usadas que se ofrecían estaban bastante anticuadas. Finalmente, después de ver un anuncio de las características de la fuente F36 de INAC (Zaragoza) decidí comprarla ya que el costo puesta en casa, era un poco mayor de la mitad del costo de los materiales (118,58€). Revisando hoy (09/06/2016) el precio en su web observo que la han subido a 145,20€ más portes.

Panel trasero con el disipador desmontado

Panel trasero con el disipador desmontado

Una vez en casa la F36, conectada a la red, compruebo que el ruido propio del ventilador, más el que produce la vibración por estar mal sujeto, es muy molesto y además carece de alguna indicación (fuera de la posición del interruptor) de que la fuente esté encendida o apagada, por lo que decido, decepcionado pero optimista, poner un voltímetro digital, que sirva además de indicador de encendido y apagado así como un circuito que detecta la temperatura del disipador de los transistores reguladores mediante una sonda; el circuito dispone de un regulador de temperatura programable que activa un relé que pone el marcha el ventilador. Ambos instrumentos, voltímetro y sonda son de procedencia china (14,00€ en total). El circuito del sensor de temperatura lo he graduado para que active el ventilador a 40 C°.

Perspectiva Superior antes de la reforma

Perspectiva Superior antes de la reforma

Al desmontar la fuente observo que a diferencia de la fotografía en la Web, que tiene dos ventiladores, sólo trae un ventilador trasero. Además compruebo que está sujeto a una pestaña del chasis por dos tornillos auto-roscantes sin una sujeción sólida, lo que produce la vibración. El ventilador tiene un tamaño de 80mm de alto, 80mm de ancho y 25mm de grueso. El espacio que dispone el ventilador entre la pestaña del chasis donde está sujeto y la placa que soporta los transistores de regulación es de 22mm, insuficiente para el grosor lo que impide cualquier modo de soporte sólido.

Mecanizando el radiador

Mecanizando el radiador

La fuente dispone de dos circuitos impresos, uno en un costado a la altura del trafo que contiene los 6 condensadores de 4700uF/35V del filtro. No lleva soldado ningún componente más a pesar de que tiene pistas y agujeros para más componentes. En la parte posterior lleva un circuito impreso con dos circuitos integrados SMD, LM358D y 8L05A, dos transistores SMD 3FP y tres 1FK y un TIP35C que junto a los componentes pasivos componen el sistema de regulación de tensión y protección de cortocircuito. Da la impresión de que la cicuitería se ha modificado después de haber diseñado el circuito impreso y se han suprimido o cambiado componentes sobre la marcha. No dispongo del esquema ni voy a descifrarlo. Tampoco he podido comprobar si la fuente dispone de un circuito de protección de salida de sobre-voltaje si falla el circuito de regulación tal como indica en su publicidad. Aparentemente no dispone de este sistema de protección puesto que no he visto el relé por ningún lado. El trafo tiene una etiqueta de Crovisa REF.77AM 133 con una potencia de salida de 330 VA. Como mucho a 13,8 Vcc podría suministrar 23 A, lejos de los 36 que da a entender el nombre del modelo. La regulación se realiza en el circuito del negativo por medio de seis transistores TIP35A sujetos a una chapa de aluminio de 1mm fijados con sendos tornillos auto-roscables. Cinco de los transistores tienen el colector a masa. El sexto está aislado materialmente y sujeto con una arandela aislante.

Estado Final

Estado Final

Lo primero que hago es quitar el altavoz. Una baratija e inútil pegado (despegado) por el imán en el panel frontal de la caja. También elimino por no utilizable el asa para el transporte y el soporte elevador. Decido poner un ventilador de 15mm de grueso que tengo en un cajón procedente del desguace de una fuente de alimentación de un PC y lo sujeto firmemente con dos tornillos M4, una vez colocados el voltímetro, el regulador de temperatura y el ventilador vuelvo a probar la fuente con una lámpara de automóvil con un consumo de 4A (Unos 50 vatios). Al minuto estaba el ventilador en marcha y la temperatura subiendo, a los pocos minutos la temperatura sobrepasaba los 60 C° y seguía subiendo lentamente

He asumido que el ventilador podría ser insuficiente y además, al proceder de un desguace, podría funcionar mal. Por estas razones he comprado en Amazon un ventilador Cooler Master R4-SPS-AK (12,80€), de 80X80X15, con un flujo de aire de 41,12MCH (24,8CFM) y 20 dB de ruido según las especificaciones.

Por otra parte, creo que el principal déficit es el diseño de la disipación por lo que he decidido sustituir el disipador de aluminio de 3mm y 179 cm² por uno de aluminio anodizado en negro de 10 mm de grueso y 12,5×9 cm con 9 aletas de 5mm de grueso de 12,5×4, con una superficie total de 500 cm² más una chapa de cobre de 5 mm gruesa de 11,5×8,7 cm en la base del disipador. Estos elementos proporcionarán una resistencia térmica menor en la unión de los transistores al disipador y una mayor superficie y mejor distribución del calor, todo ello bien unido por por pasta conductora térmica.

Lo más duro del trabajo ha sido cortar el disipador de aluminio de 10mm con una sierra de metal manual. Es como subir un puerto en bicicleta, que exige tesón y capacidad de sacrificio, además de precisión. Lo más difícil ha sido mecanizar entre las aletas del radiador los agujeros para los seis tornillos que sujetan el radiador.

Al final el resultado ha mejorado aunque sin convencerme. He realizado una prueba con el IC-7300 a plena potencia en CW (100 vatios) en 28 MHz con carga artificial, transmitiendo llamadas repetidamente, con un consumo medido en el instrumento del Icom de 20 A.

La tensión bien estabilizada a 13,8 V, el ventilador se ha encendido al poco tiempo de comenzar la prueba, la temperatura ha ido subiendo de forma constante hasta los 60 C°, pero con una recuperación muy rápida bajando a 40 C° en menos de un minuto al dejar de transmitir, lo que indica el buen comportamiento del ventilador, por cierto muy silencioso. A pesar de la mejora en el comportamiento de la fuente no me ha convencido para sustituir a la Alinco conmutada.

Las fuentes conmutadas tiene la ventaja de que necesitan componentes de menor dimensión y peso que las lineales. También generan menos calor aunque también necesitan un ventilador. Por otra parte, no tienen el riesgo de sobretensión. El único inconveniente es que pueden producir interferencias debido al ruido eléctrico de los transistores de conmutación que van de 20 a 100 KHz, por lo que es necesario un diseño muy cuidado y la posibilidad de variar la frecuencia de conmutación.

Las fuentes lineales no producen interferencia fuera de la frecuencia de la red, sin embargo, los transistores utilizados como esclusa en el regulador de tensión, si uno de ellos entra en cortocircuito puede entregar a los equipos conectados una tensión superior que va a dañar sus componentes. Por ello, las fuentes lineales deben estar muy bien dimensionadas y deben disponer de un circuito de protección contra sobretensión. La FA-36 carece de ambas características, además, a pesar de la mejora del disipador no genera confianza en cuanta a la protección de temperatura. Definitivamente esta fuente quedará como reserva.

4 pensamientos en “Fuente de alimentación F36 de INAC

  1. Algo curioso en relacion de las fuentes de alimentación, y si se mira en internet, es la abundancia que hay de “buenos transformadores” de hornos de microondas, obtenidos de hornos desechados, lo poco que parece conocerse de ellos y lo aficionados que son algunos amateurs de la electrónica a tratar de sacar alguna utilidad de ellos, a veces jugandose el tipo ya que son transformadores que sueltan 2000 voltios. El principal problema que leí de ellos en Internet es que “se calientan muchísimo y rapidamente aun trabajando en vacio” y “vibran”. Esto me despertó curiosidad y analicé dos transformadores de hornos de microondas domesticos desechados. Lo que encontré fue que su potencia en watios no es de unos 800 W sino solamente unos 420 W (de acuerdo con el area de su nucleo). Otra es que tienen un enigmático cortocircuito magnetico y la tercera es que sus primarios están bobinados para unos 125 voltios, en absoluto para 230 voltios, con lo que es natural que su impedancia sea insuficiente y se recalienten rapidamente o se quemen si se conectan a 230 V. Esto del bobinado no se si quizas es porque los orientales los fabrican solo para unos 125 V pensando en el mercado de USA y los cuelan al resto para 220 V poniendolos una pegatina que indica este voltaje pero sin modificar el bobinado. Parece que en el horno trabajan solo periodos muy cortos por lo que no les da tiempo a calentarse en exceso. En relacion con las fuentes de alimentación construidas por amateurs es una pena que hayan desaparecido practicamente las revistas de electronica en que apareciesen diseños con los más modernos mosfets de conmutación de potencia, etc. Algo que sería de utilidad en ellas sería usar un medidor continuo de amperaje de salida mediante un detector de efecto Hall, que bloquease la fuente a niveles de intensidad determinados para evitar sobrecargas que quemasen las valvulas o transistores de potencia de los emisores. No queda otra opcion que comprar la fuente de alimentacion ya fabricada, que aún así a veces es de pesima calidad, especialmente las economicas.

  2. He estado mirando en Internet sobre amplificadores lineales y fuentes de alimentación y he sacado algunas conclusiones buenas y otras malas: en un chat de la Ure un aficionado afirma que para amplificadores lineales que trabajan en 50 V “no es necesario una fuente regulada”, ya que con suficiente carga de condensadores electroliticos en ésta, el rizado que queda de alterna es insignificante para los 50 V que da la fuente. Lo cual me parece lógico y de entrada simplifica enormemente el diseño de una fuente de alimentacion de mucha potencia para 50 V. En un lineal que aparece en el ultimo ARRL Handbook tambien dice lo mismo. Un problema serio para los amplificadores lineales es que no parece haberse publicado un sistema muy seguro de proteccion de los transistores de salida contra el exceso de ROE “brusco”. No entiendo mucho del tema pero los transceptores antiguos creo que tenian dos circuitos que los protegía contra la alta SWR y el exceso de señal con unos controles de ALC similares a un CAG. Solian estar basados, creo, en que parte de la señal de salida y de la SWR eran recfificadas y volvían hacia la cadena de amplificación de potencia actuando sobre la segunda puerta de un MOSFET que estaba al principio de esa cadena de amplificación: al subir la señal, bajaba o incluso se anulaba la amplificación de este MOSFET con lo que se evitaba la sobrecarga de los transistores de salida. El metodo de proteger los transistores de salida mediante un relé mecanico que se active al subir el ROE por encima de cierto nivel parece que puede ser lento y con ello que se quemen esos transistores de salida antes de darle tiempo a actuar. Deberia, en mi opinion, diseñarse algo basado en sensores de efecto Hall que bloqueasen uno o varios transistores MOSFET de conmutacion -que los hay y son baratos- por los que pasase la alimentacion de los transistores de salida. Imagino que ya está ideado esto pero a nivel de empresas de electronica que logicamente lo mantienen como secreto industrial.

  3. Llevaba un tiempo buscando la forma de hacer un lineal barato a transistores, rebuscando en Handbooks de la ARRL, mirando en internet, y analizando la posiblidad de conseguir los componentes, y me encuentro que en esta blog ya aparece una serie de kits rusos que parecen muy buenos para realizar tal lineal. El metodo para proteger los transistores que presenta es obviamente sencillo y efectivo: he entendido que se basa en un comparador que mide el ROE continuamente y está programado para que cuando supere un cierto nivel tal comparador active el poner a masa la polarizacion de los gates. Tambien hay en eBay buenos alimentadores conmutados a 50 V y unos 10 A baratos (aunque con aspecto de instalacion industrial). Los filtros pasabajos parecen muy inteligentes, con una parte de ellos que ponen a masa ciertos harmonicos. Y todos con las bobinas dentro de toros. Normalmente encontrar el toro de ferrita adecuado es un martirio y despues el adivinar las espinas a poner otro. Yo habia pensado poner bobinas de cobre normales bobinadas al aire o en tubo de ceramida y dentro de cajitas de hojadelata. Lo unico que no me convencieron son los transistories VRF2933, que creo son de Microsemi, por lo que seran buenos, pero excepcionalmente caros (creo que cada uno vale unos 100 €), pensados para mucha más potencia que la que yo aspiro, que seria unos 250 -estoy tratando de reactivar un yaesu FT-7B del paleolítico, de unos 50 W de salida- En esta busqueda que hice vi que hay un buen numero de LDMOS pareados que trabajan muy bien hasta unos 1000 mhz o más sin los problemas de los triodos y de sus altísimas tensiones

  4. En relación con las fuentes de alimentacion de potencia, he observado que se recomienda un algo complejo circuito protector de sus diodos rectificadores mediante un relé que baja inicialmente el voltaje de alterna de alimentacion del transformador insertando una resistencia, ya que tales diodos corren riesgo de que al encender el alimentador, el o los cond. electroliticos de filtrado de entrada, descargados, actuen durante unos instantes, mientras se cargan, como conexiones a masa sin apenas resistencia, con lo que inicialmente circula una muy intensa corriente por los diodos rectificadores, con el riesgo de que estos diodos se quemen. Recuerdo de antaño que en unas fuentes de alimentacion se rectificaba la alimentacion con “valvulas diodo”, que se activaban lentamente segun se calentaba su catodo, con lo que no habia riesgo de sobrecarga brusca, pero si en vez de valvula diodo se usaban diodos de silicio, ocurria que bruscamente se cargaba el condensador electr. de entrada del filtro, actuando durante unos instantes como una puesta a masa de la alimentacion positiva con lo que se podian quemar los diodos rectiticadores, y para ello se recomendaba que si se usaba diodos de silicio, a continuacion de ellos no hubiera un condensador electrolitico sino una resistencia de muchos watios (unas que eran ceramicas), con lo que esta resistencia actuaba como una carga mientras se iban cargando los cond. electroliticos. Esta resistencia ceramica y el cond. electrolitico se calculaban además para forman un filtro pasabajo para mejorar el filtrado.
    En relacion al amplificador lineal, en el Arrl Handibook de este año aparece un lineal de potencia a MOSFETs diseñado con exquisitez en cuanto a protecciones: unos ampl.op. LM358 amplifican y comparan la variacion del amperaje de la alimentacion, midiendo el amperaje mediante una resistencia shunt, y tambien la temperatura mediante un termistor; tambien hay un circuito que mide el exceso de ROE y otro que mide la posible conexion de la salida erroneamente a un filtro pasabajo incorrecto, y todas esas comparaciones y medidas van a parar a un chip multiple CD40444, que son puertas NAND, todas las cuales se unen en una sola salida que puede activar o desactivar un circuito de transistores que da el voltaje de la polarizacion de los MOSFET, poniendo esta polarizacion a “0” V de inmediato si hay alguna sobrecarga, y tambien activar un relé que quita la entrada de señal de RF al lineal. Lamentablemente el conseguir los dibujos de las placas de estos circuitos y demás parece ser algo kafkiano. Al final el articulo te echa un cubo de agua fria: informa que los condensadores de los filtros pasabajo de salida son muy especiales y de unos valores raros especialmente dificiles de conseguir ¡en USA!, con lo que es de imaginar el problema que representara conseguirlos en España (y eso que son pasabajos bastante sencillos, nada de diplexers como los del kit ruso). Imagino que una alternativa es parearlos con ajustables de mica, tambien dificiles de conseguir y ajustar. janay

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