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SIMULADORES DE CIRCUITO 2
REPARACIÓN DE UN BACK LIGTH CON EL MULTISIM

por ING. PICERNO




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2.1 INTRODUCCIÓN

El tema de la corriente por los SLED de un TV LED, es algo que la mayoría de los reparadores apenas sabe superficialmente. Mi clase sobre el tema siempre comienza con una pregunta. ¿Qué  forma de señal tiene la corriente por los SLED de back ligth?

Aunque Ud. no lo crea, esa pregunta aun en reuniones de ingenieros siempre está mal respondida. La peor respuesta es: una CC. La que más se acerca a la verdad es que se trata de una señal PWM de baja frecuencia (unas 3 o 4 veces la frecuencia vertical más alta que reproduce el TV en su uso como monitor de PC es decir unos 600 Hz).

La respuesta correcta es una PWM de unos 600 Hz pero con los picos de corriente cortados al ritmo de una frecuencia de unos 100 KHz. En la figura 2.1.1 se puede observar la forma de señal correspondiente.

 

Fig.2.1.1.  Forma de señal de corriente por los SLED de un TV LED

Por el momento solo préstele atención al osciloscopio. El circuito solo sirve para armar una señal como la que pasa por los SLED pero no tiene nada que ver con el circuito real del TV. Además con esto le presentamos al osciloscopio del Multisim que es similar a un osciloscopio digital moderno. Solo tenemos conectados el canal "A" y lo que observamos es una señal rectangular que en realidad es una PWM porque el ciclo largo se controla con el generador XFG1 allí donde dice ciclo de trabajo y pusimos 50% (variando este ciclo de trabajo se puede variar el brillo de back ligth).

Como todo osciloscopio, el del Multisim tiene una base de tiempos (abajo a la izquierda) que regula la cantidad de veces por segundo que se realiza un barrido desde el borde izquierdo al derecho. En este caso lo pusimos en 500 uS/div para observar tres ciclos de la señal de baja frecuencia.

Pero como podemos observar los ciclos de corriente están llenos de trazos rojos. ¿Que son? para saberlo debemos aumentar la frecuencia de la base de tiempos y analizar lo que hay dentro del estado alto del primer ciclo activo. Esto lo podemos hacer simplemente variando el valor de "Base de tiempo", "Escala"  como mostramos en la figura 2.1.2.

 

Fig.2.1.2 El detalle de un pulso activo

Ahora que ya sabe como es la forma de señal de corriente que circula por un SLED de back ligth, vamos a explicarle porque es así. Si solo usáramos la PWM de baja frecuencia se produciría un efecto de batido de la iluminación de back ligth con la frecuencia vertical de cuadro que está siendo utilizada.

En este caso, el batido queda eliminado porque mientras el back ligth pasa por la sección apagada no existen ni la frecuencia alta ni la baja. En cambio en la sección iluminada tenemos la frecuencia baja pero la alta es de 100KHz por lo que el batido no puede ser detectado por el ojo debido a su persistencia.

Abandonamos más explicaciones al respecto que pueden encontrarse en la "Biblia del LED"; ya que en nuestro caso solo nos interesa mostrar la forma de señal para planificar su medición. 

La respuesta más común entre los reparadores es: uso el tester en V de continua, midiendo sobre el resistor shunt del MOSFET de SLEDs (entre el terminal de fuente del MOSFET y masa). Medir una señal tan compleja simplemente en continua es un gran error, porque el tester requiere que la tensión permanezca constante por lo menos 1 S para realizar una medición correcta. 

Yo uso el tester en medición de tensión alterna; dicen otros. Un tester de buena calidad responde hasta unos 5000 Hz así que la señal de 100 KHz desaparece de la medición. 

"Uso la sonda de RF. Esta es la respuesta correcta junto con: úso el osciloscopio". La sonda va a medir los cortes de la zona activa de la corriente si se la conecta al resistor shunt. La amplitud que va a medir considerando que la resistencia shunt es de 10 a 20 Ohms y la corriente pico de 200 mA se calcula con la formula V = I2 x Rshunt = 0,4 a 0,8V. Esta tensión es algo pequeña para la sonda de RF, que solo nos va a dar valores aproximados, pero como se trata de hacer una medición comparativa entre el "antes de variar la resistencia" y el "después de variarla" por lo general no es imprescindible una gran precisión.

Pero lo más importante es que ni siquiera midiendo con un osciloscopio se puede lograr medir el valor eficaz de la corriente, que es el que genera la sensación de luz captada por el ojo y el calentamiento del OLED.

Realmente, no hace falta saber el valor de corriente por los OLEDs, es suficiente con medir la resistencia shunt del MOSFET llave de los SLEDs y variarla un 30% en mas y para eso no hace falta ni siquiera encender el equipo. Un simple tester permite medir la resistencia antes del cambio y después para confirmar.

El problema es de índole práctico porque casi nunca el shunt es un solo resistor. Siempre es un conjunto de resistores conectados en serie paralelo como por ejemplo un TV LCD de Philips, que se usa en varios modelos de la firma. 

  

2.2 LA SOLUCIÓN DEL PROBLEMA

Ya dijimos que vamos a utilizar el Multisim. Para comenzar vamos a utilizar el programa demo gratuito por un mes, que debe bajar ingresando a:

www.ni.com/multisim/try/esa/ 

y abrirlo para dibujar el circuito de la resistencia shunt. Al abrirlo tendrá la siguiente pantalla o algo similar:

   

Fig.2.2.1 Mesa de trabajo del Multisim

En la gaveta de componentes pique sobre el logo del resistor y aparecerá un listado de "familias de componentes". Elija "resistor" y aparecerá una tabla de resistores. Elija el valor de R1 de nuestro circuito que es de 10 Ohms pique y trasládelo a la mesa de trabajo. Cuando llegue al lugar deseado suelte el botón izquierdo del mouse y allí quedará dibujado el resistor. Notará que queda en posición horizontal. Pulse sobre él con el botón de la derecha y seleccione giro de 90°. Ahora el resistor adopta la posición deseada.

Realice el mismo trabajo para plantar R2 y los siguientes. Cuando termine con este primer paso le quedará la siguiente pantalla que vemos en la figura 2.2.2.

     

Fig.2.2.2  Plantado de componentes

El paso siguiente es cablear los componentes, para lo cual basta con picar sobre un terminal, llevar la línea del mouse hasta otro y soltar el botón. Si no le quedo prolija alguna línea puede picarla y moverla que no se desasen las uniones.

   

Fig.2.2.3  Cableado de los componentes

Este es el circuito completo que con un poco de práctica se hace en instantes. Pero de nada sirve si no lo podemos medir.

2.2 MEDICIÓN DEL CIRCUITO

El multisim tiene una estantería de instrumental muy completa de la cual vamos tomar solo el tester. Picamos sobre el icono del tester y lo plantamos cerca de nuestro circuito, soltando la tecla del mouse. Posteriormente lo cableamos como un componente más tal como lo indicamos en la figura 2.2.4.

 

Fig.2.2.4  Conexión del tester

Para que funcione el tester debe encender la mesa de trabajo.

El tester queda dibujado en el circuito como XMM1 pero picando sobre el, se genera el frente del instrumento con su display que nos indica que la resistencia del circuito es realmente de 8,48 Ohms. Ahora nuestra intensión es llegar a un valor 30% mayor. El 30% de 8,48 es   (8,48 x 30)/100 = 2,54 Ohm que debe sumar al valor normal, es decir 8,48+2,54 = 11,02 Ohms. Prácticamente 11 Ohms.

Lo primero es probar si quitando algún resistor logramos el valor deseado. Por supuesto que lo vamos a hacer con el Multisim que es algo inmediato y seguro.

2.3  MEDICIÓN Y AJUSTE DE LA RESISTENCIA SHUNT

Nuestro circuito tiene tres ramas en paralelo. Por lo tanto tenemos tres posibilidades de ajuste levantando resistores. La rama R1 y R2 la rama R3 y R4 y la rama R5. Primero sacamos el cable superior de R5 marcándolo con la tecla derecha del mouse para que se abra una lista desplegable y pulsando luego en "borrar". En esa condición realizamos la medición de resistencia y obtenemos un valor de 9,68 Ohms. Luego retiramos R3  o R4 y volvemos a medir obtenemos un valor de 16,62 Ohms y por último retiramos R1 o R2 y R5 queda un valor de 13,79 Ohms.

Este es el valor más cercano que se puede conseguir  retirando resistores. No es el buscado ¿pero en cuanto varia la corriente por los SLED si dejamos este valor? Hay que sacar una cuentita que se expresa como 13,79/8,48 = 1,62 El valor después de la coma, expresa el porcentaje de reducción de la corriente que en este caso es 62% que es casi el doble de lo deseado y que consideramos excesivo, porque el TV queda con poco brillo. Sin embargo esta es la solución adoptada por la mayoría de los reparadores, que al no hacer el cálculo no sabe como dejaron al TV. Miran la pantalla y dicen "a cobrar" y el cliente no va a estar satisfecho con la reparación porque el TV ya no tiene la buena imagen que está acostumbrado a ver.

Si miramos el circuito, es evidente que conviene sacar R5 y luego buscar una red R3 + R4 adecuada para lograr los 11 Ohms. Nuestro caso es inmediato porque la red R1+R2 da exactamente 22 Ohms, es decir que si pongo otra red igual como R3 y R4 encuentro el valor buscado exacto. En otros casos hay que volver al Multisim y probar diferentes valores de resistencia hasta lograr el valor deseado; pero es tan rápido hacer la prueba con el Multisim que la solución puede llevar solo unos minutos. Vale la pena perder un poco de tiempo para dejar a un cliente totalmente satisfecho.

2.4 OTROS USOS DEL MULTISIM

¿Y solamente para este trabajo tengo que instalar el Multisim? No, este es solo un trabajo que merece instalarlo pero hay miles de razones para comprarlo instalarlo. Por ejemplo: estimo que para mediados de año vamos a tener a la venta "La Biblia de las fuentes pulsadas" y toda la colección hace uso del Multisim para aprender a reparar fuentes y cuando digo reparar estoy diciendo realmente "reparar" porque vamos a explicar una fuente, vamos a entregar el archivo de la simulación, para que el lector la pruebe y saque todos los oscilogramas, mida todas las corrientes, desconecte un componente para ver el efecto que produce, etc.. Y no terminamos aquí, vamos a entregar varios archivos de la misma fuente pero con materiales dañados (aunque parecen normales en el dibujo del circuito) para que el alumno practique reparaciones a la distancia. Mida con el osciloscopio, con el tester, con el barredor, etc., etc. y termine desconectando el material dañado y colocando uno bueno.

Este sistema de estudio es una novedad mundial, que le va a permitir aprender conceptos teóricos y prácticos con mucha facilidad, porque si Ud. aprende a manejar el osciloscopio del Multisim, puede manejar un osciloscopio real sin ningún problema y está mucho más capacitado para trabajar en un laboratorio real.

2.5 CONCLUSIONES

En este artículo aprendimos a resolver un problema práctico que se presenta muy seguido en el taller del reparador. Cada vez que Ud. arregla un back ligth de un TV LED debe modificar el valor del resistor shunt (Otros TVs se ajustan por el modo service y a otros hay que cambiarle un resistor de ajuste en el driver de LED). A lo largo del artículo vimos que en muchos casos el cambio reduce en exceso el brillo de back ligth. Nosotros le dimos un método práctico para realizar un trabajo perfecto. No tenemos en cuenta el tiempo que lleva instalar el Multisim porque una vez instalado sirve para muchas otras cosas más.

Hace años que quiero imponer el uso del Multisim para los reparadores, porque sé que esa puede ser la solución al problema de la reparación, cuando lleguen los OLED a nuestros laboratorio. Pero no pude encontrar ese interés en los lectores, que me indica que sigua escribiendo sobre el tema. Por eso le pido que se interesen lo suficiente como para poner un Multisim en su PC. Sé que me lo va a gradecer cuando saque la colección " La Biblia de las fuentes pulsadas" y todo lo que sigue después.




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