Top 5 Causas de Fallos en Fuentes de Alimentación en 2020: Análisis y Prevención

Introducción a los Fallos en Fuentes de Alimentación:

Las fuentes de alimentación son la columna vertebral de todos los sistemas electrónicos. Cualquier obstáculo en el suministro detiene el sistema. Los fallos pueden deberse a muchas razones, pero hay precauciones para evitarlos y así evitar fallos del sistema.

Los datos se basan en estudios de Excelsys y Power Clinic (datos de más de 12.000 modelos de 1600 empresas) y un estudio del Dr. Ray Ridley (Ridley Engineering) con su grupo LinkedIn «Power Supplies» (6000 miembros). Datos de sistemas industriales, médicos, militares y científicos.

Causas Más Comunes de Fallo en Fuentes de Alimentación:

La mayoría de fallos están indudablemente relacionados con la temperatura. Una ley fundamental de la física: por cada 10 °C que mantengas la temperatura de tu fuente por debajo de 40 °C, duplicas el MTBF (tiempo medio entre fallos). Por cada 10 °C que suba, el MTBF se reduce a la mitad. MTBF es el tiempo medio predicho entre fallos inherentes de un sistema electrónico.

Con el tiempo, ha aumentado el uso de chasis plásticos frente a metálicos, afectando térmica y capacidad electromagnética. El objetivo debe ser una correcta gestión térmica alrededor de la fuente.

• Condensadores

Casi todas las tecnologías de condensadores tienen defectos si no se diseñan bien. Pueden sobrecargarse y fallar fácilmente. Causas: fugas, condensadores hinchados, explosiones, cortocircuitos, capacitancia reducida o ESR en circuito aumentado. Exceso de calor, envejecimiento, polaridad inversa, daño en montaje.

Para evitar fallos por condensadores: usa condensadores de alta calidad, evita sobrecalentamiento, vigila corrientes de rizado para no sobrecargarlos.

• Componentes de Potencia

Componentes de conmutación de potencia o MOSFET también son parte importante y pueden causar fallos. Un MOSFET (Transistor de Efecto de Campo de Óxido Metálico) es dispositivo de tres terminales: source, gate, drain. Usado para amplificar y conmutar señales electrónicas.

El MOSFET de potencia es muy común en fuentes conmutadas DC-DC. Fallan si el calor no se disipa bien, si hay sobretensión en drain, sobrecorriente en drain, sobretensión en gate, o diodo antiparalelo interno sobrecargado. Enfoque: diseño adecuado, derating de componentes y pruebas.

• Circuitos Integrados de Control (Control ICs)

Los ICs de control pueden aplicarse mal y afectar la fuente. Por operación de reloj incorrecta o layout PCB inadecuado que causa ruido u oscilación no deseada. Atención a limitación de corriente, drive de gate, espaciado, modos soft-start y medición de lazos de control.

Si hay fallo en el IC, afecta directamente a los MOSFET, por lo que es crucial que el IC de control no falle.

• Causas Ambientales

La causa más común de fallo en fuentes. Incluye: ingreso de humedad, sobretensiones y transitorios, transitorios inducidos en línea, rayos, cargas reactivas (motores regenerativos, carga de baterías, supercondensadores).

Algunos fallos por efectos ambientales pueden evitarse con diseño y pruebas adecuadas o añadiendo extensiones de protección.

• Ventiladores (Fans)

No sorprende: ventiladores en la mayoría de sistemas. Son la parte móvil físicamente incorporada y más propensos a fallos. Difunden calor para evitar sobrecalentamiento. Usuarios añaden ventiladores si el sistema no los trae. Pero el problema no desaparece, se desplaza. Otro problema: ventiladores sustitutivos de mala calidad en la cadena de suministro. Asegura que tu fuente esté libre de sustitutos de baja calidad.

Por otro lado, un sistema sin ventilador tiene ventajas: puedes sellarlo contra humedad y polvo. En instalaciones exteriores, sellas contra lluvia. Eliminar el ventilador aumenta fiabilidad 25% y evita fallos. Evita ventiladores a menos que sean necesarios. Excelsys ha lanzado fuente sin ventilador de 600 W.

Conclusión:

Hay muchas otras causas de fallo, pero estas son las más prevalentes. Para evitarlas, da la debida atención a la fuente desde diseño y construcción. Usa componentes legítimos testados o busca proveedores con garantía.