Cómo reparar tu fuente de alimentación conmutada

¿Tienes una fuente de alimentación conmutada que no funciona bien? En este artículo hablaremos de ello y te diré cómo puedes reparar tú mismo una fuente de alimentación conmutada que no funciona bien.

Introducción

Las fuentes de alimentación conmutadas (SMPS) son dispositivos electrónicos que convierten la corriente alterna (AC) en corriente continua (DC) de una forma eficiente y regulada. Son importantes porque permiten alimentar diferentes tipos de aparatos electrónicos, como ordenadores, televisores, cargadores, etc., con la tensión y la intensidad adecuadas. Además, al ser más pequeñas y ligeras que las fuentes de alimentación lineales, ocupan menos espacio y generan menos calor.

Las fuentes de alimentación conmutadas pueden fallar por varias razones, como el desgaste de los componentes, las sobretensiones, los cortocircuitos, el polvo o la humedad. Algunos síntomas de que una fuente de alimentación conmutada está fallando son: ruidos extraños, parpadeos o apagones en el dispositivo alimentado, calentamiento excesivo o humo. Si se detecta alguno de estos problemas, se recomienda desconectar la fuente de alimentación y llevarla a un servicio técnico especializado para su reparación o sustitución.

Si tienes algunos conocimientos de electrónica y te atreves con ello, en este artículo te daré algunas pautas para que intentes tú mismo reparar la fuente de alimentación.

Si quieres, puedes ver este video en el que reparo una fuente de alimentación conmutada de 400W y 65V. En él muestro muchas de las técnicas y consejos que recojo en este artículo.

Estructura de una SMPS

A continuación, te muestro el diagrama de bloques genérico y muy resumido de una fuente de alimentación conmutada y te doy una descripción básica de sus componentes principales y su funcionamiento.

Los componentes principales y su funcionamiento son los siguientes:

• Rectificador y filtro de entrada: convierte la tensión de entrada de CA en una tensión de CC no regulada y la filtra para eliminar el ruido y las fluctuaciones.
• Convertidor DC-DC: conmuta la tensión de CC no regulada a una frecuencia alta (entre 20 kHz y 2 MHz) mediante un transistor o un circuito integrado. Esto reduce el tamaño y el peso de los componentes pasivos (transformador, inductores y condensadores) y mejora la eficiencia y el rendimiento de la fuente de alimentación
• Transformador y aislamiento: transfiere la energía del convertidor DC-DC al circuito de salida, adaptando la tensión y la corriente según las necesidades de la carga. Además, proporciona aislamiento eléctrico entre la entrada y la salida, lo que aumenta la seguridad y la fiabilidad de la fuente de alimentación
• Rectificador y filtro de salida: convierte la tensión alterna de alta frecuencia del transformador en una tensión continua regulada y la filtra para eliminar el ruido y las ondulaciones. La regulación se consigue mediante un circuito de realimentación que ajusta el ciclo de trabajo del convertidor DC-DC en función de la carga.

En la siguiente imagen puedes ver el diagrama de bloques, mucho más detallado, de una fuente Mean Well S-350, muy parecida a la que he reparado en el video, para que te puedas hacer a la idea de su complejidad.

Ten en cuenta que algunas fuentes son mucho más complejas, con tensiones de salida adicionales y más circuitos de estabilización, seguridad y control.

Te dejo también el esquema de la fuente Mean Well S-350, para que tengas todos los detalles.

La seguridad primero

La manipulación de una fuente de alimentación conmutada (Switched Mode Power Supply, SMPS) presenta varios riesgos debido a la presencia de voltajes elevados y la complejidad de su diseño. Aquí hay algunas advertencias y recomendaciones de precaución al trabajar con SMPS:

Advertencias:

1. Alto voltaje: Las SMPS pueden operar con voltajes elevados, incluso en los cientos de voltios. Estos voltajes pueden representar un riesgo de descarga eléctrica y pueden causar lesiones graves o incluso la muerte.
2. Energía almacenada: Después de apagar la fuente de alimentación, los condensadores pueden retener energía durante algún tiempo. Esta energía puede ser peligrosa y debe ser descargada antes de tocar o manipular componentes.
3. Cortocircuitos: Los cortocircuitos accidentales durante la manipulación pueden causar daño al equipo y, en casos extremos, provocar un incendio. Ten precaución para evitar cortocircuitos y verifica la continuidad antes de aplicar energía.
4. Temperatura: Algunos componentes de una SMPS pueden calentarse significativamente durante la operación normal. Evita tocar componentes sin tomar las precauciones adecuadas.

Recomendaciones de precaución:

1. Desconexión de energía: Antes de comenzar cualquier trabajo en una SMPS, desconecta la fuente de alimentación de la red eléctrica y asegúrate de que no haya carga residual en los condensadores.
2. Descarga de condensadores: Descarga los condensadores de almacenamiento antes de tocar cualquier componente. Utiliza una resistencia de descarga o una herramienta diseñada para este propósito.
3. Equipo de protección personal (EPP): Utiliza equipo de protección personal, como gafas de seguridad y guantes aislantes, especialmente si estás trabajando en una SMPS de alta potencia.
4. Documentación y planificación: Antes de comenzar, revisa la documentación técnica, el esquemático y las especificaciones del fabricante. Planea tus acciones y sé consciente de los puntos críticos en el circuito.
5. Mediciones en frío: Realiza comprobaciones y mediciones en frío siempre que sea posible. No realices mediciones o manipulaciones mientras la SMPS esté energizada.
6. Herramientas aisladas: Utiliza herramientas aisladas para evitar cortocircuitos accidentales. Asegúrate de que todas las herramientas y equipos estén en buen estado. Si es necesario, utiliza un transformador de aislamiento (no confundir con el Variac).
7. Área de trabajo limpia y seca: Asegúrate de que el área de trabajo esté seca y libre de condiciones que puedan aumentar el riesgo de descargas eléctricas.
8. Reemplazo de componentes: Al reemplazar componentes, utiliza componentes de repuesto que cumplan con las especificaciones originales y sigue las recomendaciones del fabricante.
9. Formación y experiencia: No te aventures a trabajar en una SMPS si no tienes la formación o la experiencia necesaria. Siempre es recomendable buscar la asistencia de un técnico cualificado o un profesional en electrónica.
10. Seguimiento de estándares de seguridad: Sigue los estándares de seguridad eléctrica aplicables y las regulaciones locales para garantizar un entorno de trabajo seguro.

Recuerda que la manipulación de fuentes de alimentación conmutadas puede ser peligrosa, y si no te sientes seguro o cómodo realizando este tipo de trabajos, es recomendable buscar la ayuda de un profesional capacitado. La seguridad siempre debe ser la prioridad máxima.

Inspección visual

1. Condensadores electrolíticos
   • Busca signos de fuga de electrolito, que se manifiesta como manchas, corrosión o líquido alrededor de la base del condensador.
   • Observa si hay hinchazón o deformación en la parte superior del condensador, lo cual podría indicar una falla interna.
   • Verifica que no haya marcas o grietas en el envoltorio del condensador.
2. Resistencias:
   • Busca resistencias quemadas, carbonizadas o con signos de sobrecalentamiento. Esto puede indicar una corriente excesiva a través de la resistencia.
   • Examina si hay resistencias con valores fuera de lo normal o con cambios en su coloración que podrían indicar daño.
3. Transformador de ferrita:
   • Inspecciona visualmente el transformador en busca de grietas, deformaciones o señales de sobrecalentamiento.
   • Asegúrate de que no haya signos de fugas de líquido (en caso de transformadores con aceite) o daños en el bobinado.
4. Otros componentes:
   • Observa cualquier otro componente de aspecto anormal, como diodos, transistores u otros dispositivos semiconductores. Busca signos de daño físico o térmico.

La apariencia de los componentes puede proporcionar pistas sobre posibles problemas en la fuente de alimentación. Sin embargo, ten en cuenta que algunos problemas pueden no ser evidentes a simple vista y pueden requerir pruebas más avanzadas, como mediciones de resistencia, capacitancia y voltajes.

Es importante realizar estas inspecciones con precaución y asegurarse de que la fuente de alimentación esté desconectada de la red eléctrica y los condensadores descargados antes de tocar cualquier componente. Además, ten en cuenta las precauciones de seguridad mencionadas anteriormente y, si no estás seguro de cómo proceder, busca la asistencia de un profesional en electrónica.

No descargues los condensadores electrolíticos de alto voltaje cortocircuitándolos directamente, puede saltar un buen chispazo y puedes dañar el condensador. Si no tienes una herramienta para descargarlos, puedes hacerlo a través de una bombilla.

Sin salida, fusible bien

Cuando una fuente de alimentación conmutada (SMPS) no produce ninguna salida, pero el fusible está intacto, hay varias posibles causas para este comportamiento. Aquí te presento algunas posibles razones y cómo comprobarlas:

1. Cortocircuito en la salida:
   • Comprobación: Utiliza un multímetro para verificar la continuidad en la salida de la fuente de alimentación. Si hay un cortocircuito en la salida, la resistencia será muy baja.
2. Problemas en el rectificador o diodos de salida:
   • Comprobación: Verifica los diodos rectificadores en la salida. Utiliza un multímetro en la configuración de diodo para comprobar si hay voltaje directo a través de los diodos en ambas direcciones.
3. Problemas en el filtro de salida:
   • Comprobación: Examina los condensadores de salida y el filtro LC para asegurarte de que no estén en cortocircuito o abiertos. Mide la resistencia y la capacitancia para comprobar su estado.
4. Fallo en el transformador:
   • Comprobación: Realiza una inspección visual del transformador en busca de signos de daño físico, como deformaciones o quemaduras. Utiliza un multímetro para verificar la continuidad en los devanados del transformador.
5. Problemas en el controlador o circuito de retroalimentación:
   • Comprobación: Verifica el circuito de control y retroalimentación del controlador PWM. Examina componentes como optoacopladores, resistencias y condensadores. Mide los voltajes en los puntos críticos para asegurarte de que estén dentro de las especificaciones.
6. Fallo en el circuito de arranque:
   • Comprobación: Examina el circuito de arranque para asegurarte de que esté funcionando correctamente. Mide los voltajes y corrientes en los componentes asociados al arranque, como resistencias y condensadores.
7. Problemas en el circuito de protección:
   • Comprobación: Algunas fuentes de alimentación tienen circuitos de protección integrados. Verifica si hay componentes dañados en este circuito. Mide los voltajes y las señales de protección.

Sin salida, fusible fundido

Cuando el fusible de una fuente de alimentación conmutada (SMPS) está abierto, indica que hay un cortocircuito o una sobrecarga en algún lugar del circuito. Aquí hay pasos y pistas para encontrar y reemplazar los componentes defectuosos:

1. Desconexión de energía:
   • Antes de realizar cualquier inspección, asegúrate de desconectar la fuente de alimentación de la red eléctrica y descarga los capacitores para evitar riesgos eléctricos.
2. Verificación visual:
   • Realiza una inspección visual detallada del circuito. Busca cualquier signo de daño, como quemaduras, componentes hinchados o deformados, trazas de humo, etc.
3. Medición de resistencia:
   • Utiliza un multímetro en la configuración de medición de resistencia para verificar la continuidad en diferentes secciones del circuito. Busca resistencias de baja resistencia o cortocircuitos.
4. Inspección de componentes:
   • Examina diodos, transistores, y otros componentes semiconductores en busca de posibles cortocircuitos o daños visibles. Presta atención a componentes cercanos al área donde el fusible se encuentra.
5. Comprobación de condensadores:
   • Mide la resistencia y la capacitancia de los condensadores en busca de posibles cortocircuitos o fugas. Los condensadores electrolíticos que se hinchan o fugan suelen ser una señal de falla.
6. Transformador y bobinas:
   • Verifica el transformador y las bobinas en busca de cortocircuitos o daños. Mide la resistencia de los devanados del transformador para asegurarte de que estén dentro de las especificaciones.
7. Circuitos de protección:
   • Algunas SMPS tienen circuitos de protección. Verifica si hay componentes defectuosos en estos circuitos, como optoacopladores, transistores de protección, etc.
8. Revisión del circuito de retroalimentación:
   • Examina el circuito de retroalimentación y el controlador para asegurarte de que estén operando correctamente. Los problemas en esta área pueden llevar a un mal funcionamiento y cortocircuitos.
9. Reemplazo de componentes:
   • Una vez identificados los componentes defectuosos, reemplázalos con componentes nuevos y asegúrate de que cumplan con las especificaciones del fabricante.
10. Pruebas adicionales:
    • Después de realizar las reparaciones, realiza pruebas adicionales antes de energizar completamente la fuente de alimentación. Puedes utilizar un variac para aplicar gradualmente el voltaje y verifica que no haya problemas.

Fuente con voltaje incorrecto, salida intermitente, etc.

Los síntomas de una fuente de alimentación conmutada (SMPS) que funciona de forma anormal pueden incluir arranques intermitentes, voltajes incorrectos, ruido excesivo o incluso la activación de protecciones. Aquí hay algunos síntomas comunes y cómo podrías diagnosticar los problemas:

1. Arranques intermitentes:
   • Síntoma: La fuente de alimentación se enciende y apaga de manera intermitente, o no arranca de manera consistente.
   • Diagnóstico:
     • Verifica la continuidad de los componentes críticos, como resistencias de arranque, diodos, condensadores de arranque y el propio interruptor de encendido.
     • Examina la retroalimentación y el circuito de control para asegurarte de que estén operando correctamente.
     • Mide voltajes y corrientes en el circuito de arranque para identificar posibles anomalías.
2. Voltajes incorrectos:
   • Síntoma: Los voltajes de salida no son los esperados, ya sea demasiado altos, demasiado bajos o fluctuantes.
   • Diagnóstico:
     • Utiliza un multímetro para medir los voltajes de salida en los puntos designados y compáralos con las especificaciones del fabricante.
     • Verifica los reguladores de voltaje, diodos y condensadores en el circuito de salida.
     • Examina la retroalimentación y el circuito de control para asegurarte de que estén ajustando correctamente los voltajes.
3. Ruido excesivo:
   • Síntoma: Hay ruido o interferencia audible o visible en la salida de la fuente de alimentación.
   • Diagnóstico:
     • Utiliza un osciloscopio para examinar la forma de onda de salida y busca irregularidades o picos inesperados (atención al transformador de aislamiento).
     • Verifica la integridad de los filtros de salida, como condensadores y bobinas.
     • Examina los componentes del circuito de control y retroalimentación que podrían estar generando interferencia.
4. Activación de protecciones:
   • Síntoma: La fuente de alimentación se apaga automáticamente debido a activación de protecciones.
   • Diagnóstico:
     • Identifica la protección específica que se activa (sobrecarga, cortocircuito, sobretemperatura, etc.).
     • Verifica los componentes asociados con la protección activada, como resistencias limitadoras de corriente o sensores de temperatura.
     • Mide corrientes y voltajes en diferentes secciones del circuito para identificar la causa de la activación de protecciones.
5. Olor a quemado o humo:
   • Síntoma: Puede haber un olor a quemado o la presencia de humo.
   • Diagnóstico:
     • Detén la operación de la fuente de alimentación de inmediato y desconéctala de la energía.
     • Realiza una inspección visual para identificar componentes quemados o dañados.
     • Verifica la integridad del transformador, diodos, condensadores y otros componentes de potencia.

Comprobación de condensadores

La verificación de los condensadores electrolíticos es crucial al diagnosticar problemas en fuentes de alimentación conmutadas (SMPS). Los condensadores electrolíticos son componentes comunes y su fallo puede resultar en mal funcionamiento de la fuente de alimentación. Aquí se destaca la importancia de verificarlos y se explica cómo medir su capacidad, resistencia equivalente en serie (ESR) y elegir repuestos adecuados:

1. Importancia de verificar condensadores electrolíticos:
   • Los condensadores electrolíticos pueden degradarse con el tiempo debido a la temperatura, la humedad y el estrés eléctrico.
   • Su fallo puede resultar en una variedad de problemas, como fluctuaciones de voltaje, ruido en la salida, arranques intermitentes o incluso cortocircuitos.
2. Medición de la capacidad:
   • Utiliza un multímetro con capacidad de medición de condensadores.
   • Descarga el condensador y conéctalo al multímetro según la polaridad correcta.
   • Lee la capacidad en microfaradios (μF) y compárala con el valor nominal del condensador.
3. Medición de la resistencia equivalente en serie (ESR):
   • Utiliza un medidor de ESR o un multímetro que tenga la capacidad de medir ESR.
   • Conecta el medidor al condensador según la polaridad correcta.
   • Mide la ESR y compara el valor con las especificaciones del fabricante o con valores típicos para condensadores similares.
4. Elegir repuestos adecuados:
   • Capacidad y voltaje: Selecciona condensadores con la misma capacidad (o ligeramente mayor) y el mismo voltaje nominal que el original.
   • ESR: Busca condensadores con una ESR similar. La ESR afecta la eficiencia y el rendimiento de la fuente de alimentación.
   • Temperatura: Si es posible, elige condensadores con una clasificación de temperatura adecuada para el entorno de la fuente de alimentación.
5. Condensadores de baja impedancia (bajos ESR):
   • En aplicaciones críticas, considera el uso de condensadores de baja impedancia (bajos ESR) para mejorar la eficiencia y reducir el calentamiento.
6. Reemplazo de todos los condensadores de una vez:
   • Si un condensador en particular ha fallado, considera reemplazar todos los condensadores de la fuente de alimentación, ya que pueden estar sujetos al mismo envejecimiento y desgaste.
7. Inspección visual:
   • Realiza una inspección visual de los condensadores en busca de signos de fuga, hinchazón o daño. Los condensadores defectuosos a menudo muestran señales visuales de fallo.

En el siguiente artículo del blog tienes una explicación sobre la ESR de los condensadores con todo lo que debes saber para la reparar una fuente de alimentación conmutada.

El truco de la bombilla (dim-bulb)

Sí, el uso de una bombilla en serie con la línea de alimentación es una práctica común y útil al diagnosticar y reparar fuentes de alimentación conmutadas o cualquier otro equipo electrónico. Esta técnica actúa como una carga limitadora y puede ayudar a prevenir daños adicionales en caso de problemas persistentes. Aquí hay algunas razones por las que se recomienda esta práctica:

1. Limitación de corriente:
   • La bombilla en serie actúa como una resistencia limitadora. Si hay un cortocircuito o algún problema en el circuito, la corriente a través de la bombilla se limitará, evitando daños adicionales al equipo.
2. Protección contra cortocircuitos:
   • En caso de un cortocircuito, la bombilla se iluminará intensamente, indicando que hay un problema. Esto alerta al reparador sobre la presencia de un cortocircuito antes de conectar completamente la fuente de alimentación.
3. Protección contra fallas intermitentes:
   • Si hay un problema intermitente que causa arranques intermitentes o caídas de voltaje, la bombilla puede atenuarse o parpadear, proporcionando una indicación visual del problema.
4. Evitar daños adicionales:
   • La limitación de corriente ayuda a prevenir daños adicionales a otros componentes del circuito en caso de que el problema no esté completamente solucionado.
5. Diagnóstico seguro:
   • La bombilla en serie actúa como un «fusible» que se ilumina antes de que se produzcan daños significativos. Esto proporciona un tiempo adicional para diagnosticar y abordar el problema antes de que ocurran daños irreparables.

Para implementar esta técnica, conecta una bombilla incandescente en serie con la línea de alimentación del aparato que estás reparando. La potencia de la bombilla (en vatios) determinará la corriente máxima que puede pasar. Una bombilla de 60 o 100 vatios es comúnmente utilizada. Si la bombilla se ilumina intensamente, indica un problema en el circuito.

Sin embargo, ten en cuenta que esta técnica no sustituye las prácticas de seguridad estándar. Asegúrate de que la bombilla y otros componentes estén correctamente conectados y que no haya riesgo de descargas eléctricas.

Material de laboratorio que he utilizado en el video y recomiendo

👉 Multímetro OWON XDM2041

👉 Multímetro UNI-T UT71C

👉 Cámara térmica VICTOR VC328B

👉 Comprobador ESR condensadores MESR-100

👉 Estación soldadura T12

👉 Comprobador de componentes TC1

👉 Destornillador eléctrico Wowstick 1F Pro

👉 Soporte de placas de circuito impreso (el de 30 cm)

👉 Fuente de alimentación MLINK DPS3005

👉 Carga electrónica ajustable 150W

👉 Variac (transformador variable) TDGC2-1KVA

👉 Osciloscopio Rigol DS1054 en Amazon España

Conclusión

Saber reparar fuentes de alimentación conmutadas proporciona una gran satisfacción porque son dispositivos que fallan mucho y son relativamente fáciles de arreglar. Si sabemos reparar fuentes de alimentación conmutadas podremos reparar muchísimos aparatos.

Son muchas las fuentes de alimentación conmutadas que he reparado y te puedo decir que, la mayoría de las veces, son reparaciones muy fáciles, y en muchas ocasiones se ve a simple vista qué es lo que sucede y ni siquiera hay que medir.

Los primeros culpables, sin duda, son los condensadores. Te diría que, si en todas las fuentes que he reparado, hubiera cambiado los condensadores, sin más, el 80% de ellas habrían salido funcionando sin hacer una sola comprobación o medición.

Reparar una fuente de alimentación conmutada (SMPS) implica un enfoque cuidadoso y metódico. Aquí están las ideas principales a tener en cuenta:

1. Seguridad primero:
   • Desconecta la fuente de alimentación de la red eléctrica antes de realizar cualquier inspección.
   • Descarga los capacitores para evitar descargas eléctricas.
2. Inspección visual:
   • Examina visualmente los componentes en busca de signos de daño, como quemaduras, hinchazón o deformación.
3. Verificación de fusibles:
   • Comprueba si los fusibles están intactos. Un fusible abierto puede indicar cortocircuitos u otros problemas.
4. Mediciones básicas:
   • Utiliza un multímetro para medir voltajes y resistencias en puntos clave del circuito.
   • Mide la capacidad y la resistencia equivalente en serie (ESR) de los condensadores.
5. Osciloscopio para diagnóstico avanzado:
   • Utiliza un osciloscopio para analizar formas de onda y frecuencias de oscilación en puntos críticos del circuito. Utiliza, si es necesario, un transformador de aislamiento.
6. Pruebas de carga:
   • Introduce una carga resistiva (como una bombilla) en serie con la línea de alimentación para limitar corrientes y prevenir daños adicionales.
7. Reemplazo de componentes defectuosos:
   • Sustituye condensadores, resistencias u otros componentes que muestren signos de daño o valores fuera de especificación.
8. Diagnóstico paso a paso:
   • Diagnostica problemas en etapas, desde el circuito de entrada hasta el circuito de salida, utilizando mediciones y pruebas específicas.
9. Selección de repuestos adecuados:
   • Elige condensadores y otros componentes de repuesto con valores de capacidad, voltaje y ESR apropiados.
10. Protección y pruebas adicionales:
    • Asegúrate de que la fuente de alimentación esté protegida contra cortocircuitos y sobrecargas.
    • Realiza pruebas adicionales antes de conectar completamente la fuente de alimentación.
11. Documentación:
    • Toma notas detalladas de tus observaciones, mediciones y acciones realizadas durante el proceso de reparación.
12. Profesionalismo y precaución:
    • Si no te sientes cómodo o seguro realizando ciertas pruebas, busca la asistencia de un profesional en electrónica.

La reparación de una SMPS requiere paciencia, habilidades técnicas y atención a la seguridad. Siempre sigue las mejores prácticas y, si es necesario, busca la ayuda de profesionales capacitados.

Para terminar, te dejo este otro artículo sobre la reparación de una fuente de alimentación de 5V: