RPR036. Controlador PWM KA3525A DIP-16 Chip

⚡ Controlador PWM KA3525A DIP-16 para Fuentes Conmutadas, Inversores y Convertidores DC-DC – Doble Salida Complementaria hasta 430 kHz

El KA3525A es el centro de control de numerosos circuitos de conversión de energía. Su función es generar dos señales PWM alternadas y regular su ancho de pulso de acuerdo con la realimentación recibida desde la salida de la fuente o convertidor.

Cuando la tensión de salida cambia, el amplificador de error interno compara la señal de realimentación con una referencia estable. El circuito modifica el ciclo de trabajo de las salidas PWM para corregir la desviación y mantener el sistema dentro del valor diseñado.

Este integrado reúne en un solo encapsulado:

• Referencia de voltaje.
• Amplificador de error.
• Comparador PWM.
• Oscilador programable.
• Sincronización externa.
• Arranque suave.
• Control de tiempo muerto.
• Protección por bajo voltaje.
• Entrada de apagado.
• Flip-flop para salidas alternadas.
• Dos etapas de salida complementarias.

Su arquitectura resulta especialmente útil en topologías que requieren dos señales alternadas, como convertidores push-pull, medio puente y puente completo.

⚙️ Detalles técnicos

📌 Los valores máximos absolutos no deben utilizarse como condiciones normales de diseño.

🔄 Principio de funcionamiento

El KA3525A genera una señal de oscilación determinada por componentes externos conectados a los terminales RT, CT y descarga.

Esta señal controla internamente un flip-flop que alterna las salidas:

• Salida A.
• Salida B.

Cada salida conduce en un semiciclo diferente, dejando un intervalo configurable entre ambas para evitar que los dos transistores de potencia conduzcan simultáneamente.

El ancho de cada pulso depende de la señal entregada por el amplificador de error. Si la tensión de salida del sistema disminuye, el controlador puede ampliar el pulso. Si la tensión aumenta por encima del valor ajustado, reduce el ciclo de trabajo.

El resultado es una regulación continua de la energía transferida a través del transformador, inductor o etapa de potencia.

🔌 Distribución de pines

Identificación del pin 1

La muesca semicircular del encapsulado debe orientarse hacia arriba. Observando el integrado desde arriba:

• El pin 1 se encuentra a la izquierda de la muesca.
• La numeración continúa en sentido antihorario.
• El pin 16 queda a la derecha de la muesca.

⚠️ Instalar el circuito invertido puede destruir inmediatamente el componente y otros elementos de la tarjeta.

🟦 Referencia interna de 5,1 V

El integrado incorpora una referencia regulada utilizada para:

• Establecer el voltaje objetivo del sistema.
• Alimentar redes de comparación.
• Crear divisores de realimentación.
• Ajustar límites de corriente.
• Establecer umbrales de protección.
• Polarizar circuitos auxiliares de bajo consumo.

La referencia tiene una corriente máxima limitada. No debe emplearse como fuente de alimentación para cargas externas de potencia.

📶 Oscilador programable

La frecuencia de trabajo se establece mediante:

• Resistencia RT.
• Capacitor CT.
• Resistencia de descarga o tiempo muerto.

El diseñador puede adaptar la frecuencia según:

• Transformador utilizado.
• Núcleo magnético.
• Transistores de potencia.
• Pérdidas de conmutación.
• Tamaño de los inductores.
• Respuesta del sistema de control.
• Topología de la fuente.

Aunque el circuito puede alcanzar frecuencias elevadas, una reparación debe conservar los valores originales de la tarjeta. Cambiar RT o CT sin cálculo puede provocar saturación del transformador, calentamiento de los MOSFET o destrucción de la etapa de potencia.

🔀 Doble salida complementaria

El KA3525A dispone de dos salidas alternadas:

• OUTPUT A, pin 11.
• OUTPUT B, pin 14.

Estas señales permiten controlar configuraciones como:

• Push-pull.
• Medio puente.
• Puente completo.
• Convertidores forward de dos interruptores.
• Drivers de transformadores.
• Etapas con transistores bipolares.
• Etapas con MOSFET mediante resistencia o driver adicional.

Las salidas poseen capacidad de fuente y sumidero de corriente, pero en diseños de mayor potencia se recomienda utilizar drivers externos para manejar correctamente la carga de compuerta de los MOSFET.

⏳ Arranque suave

El terminal de soft-start permite conectar un capacitor que aumenta progresivamente el ciclo de trabajo al encender el equipo.

Esta función ayuda a:

• Limitar corrientes de arranque.
• Evitar picos sobre los MOSFET.
• Reducir esfuerzos en el transformador.
• Disminuir sobrecorrientes en capacitores.
• Evitar que la salida suba bruscamente.
• Mejorar la estabilidad durante el encendido.

El tiempo de arranque depende principalmente del valor del capacitor conectado al pin 8.

⛔ Entrada de apagado

El terminal SHUTDOWN permite detener inmediatamente las señales PWM cuando el circuito externo detecta una condición anormal.

Puede utilizarse para implementar:

• Protección contra sobrecorriente.
• Protección contra cortocircuito.
• Protección térmica.
• Protección por sobretensión.
• Apagado remoto.
• Control de habilitación.
• Bloqueo por falla del transformador.
• Protección de batería.

Una señal de apagado mal aplicada puede hacer que la fuente no arranque aunque el integrado se encuentre en buen estado.

🛡️ Protección por bajo voltaje

El bloqueo UVLO impide el funcionamiento normal cuando la alimentación del controlador cae por debajo del nivel mínimo.

Esta función evita que las salidas trabajen de forma inestable cuando:

• La batería está descargada.
• La fuente auxiliar no alcanza el voltaje necesario.
• Existe una resistencia de arranque defectuosa.
• El capacitor de alimentación está deteriorado.
• La tensión VCC presenta pulsaciones.
• Hay consumo excesivo en la tarjeta.

Durante una reparación se debe medir el voltaje del pin 15 y comprobar que permanezca estable por encima del umbral de arranque.

⏱️ Control de tiempo muerto

El tiempo muerto es el intervalo durante el cual ambas salidas permanecen apagadas entre una conmutación y la siguiente.

Su función es evitar conducción cruzada en configuraciones:

• Push-pull.
• Medio puente.
• Puente completo.
• Etapas con dos ramas de potencia.

Un tiempo muerto insuficiente puede provocar que dos transistores conduzcan simultáneamente, generando:

• Cortocircuito directo de la alimentación.
• Elevada corriente instantánea.
• Calentamiento de MOSFET.
• Destrucción de transistores.
• Daño en pistas y fusibles.

El KA3525A permite programar este intervalo mediante componentes externos.

🔁 Sincronización externa

El pin SYNC permite sincronizar el oscilador con una señal externa o coordinar varios controladores.

Puede utilizarse para:

• Evitar interferencias entre fuentes.
• Sincronizar convertidores paralelos.
• Coordinar varias etapas.
• Establecer una frecuencia maestra.
• Reducir batidos entre osciladores.
• Integrar el controlador en sistemas más complejos.

La amplitud y frecuencia de la señal de sincronización deben respetar las condiciones del diseño.

🏗️ Topologías compatibles

El KA3525A puede emplearse como controlador en diseños:

• Push-pull.
• Half-bridge o medio puente.
• Full-bridge o puente completo.
• Forward.
• Convertidores DC-DC.
• Reguladores conmutados.
• Fuentes aisladas.
• Fuentes no aisladas, según diseño.
• Inversores de baja y media frecuencia.
• Inversores de alta frecuencia.
• Etapas elevadoras o reductoras con circuitería adecuada.

El integrado no determina por sí solo la potencia final. La potencia depende de los MOSFET, transformador, inductores, diodos, disipación y diseño completo de la fuente.

🔧 Usos principales

• Reparación de inversores.
• Reparación de UPS.
• Reparación de fuentes conmutadas.
• Control de convertidores DC-DC.
• Fuentes para amplificadores de audio.
• Inversores solares.
• Cargadores de baterías.
• Equipos de soldadura inverter.
• Fuentes industriales.
• Reguladores de potencia.
• Convertidores para sistemas de telecomunicaciones.
• Fuentes de equipos electrónicos.
• Proyectos de electrónica de potencia.
• Reemplazo de un KA3525A defectuoso.
• Desarrollo de prototipos PWM.
• Control de transformadores de alta frecuencia.

🔄 Compatibilidad con referencias similares

⚠️ Tener 16 pines y realizar control PWM no significa que dos integrados sean intercambiables.

Antes de sustituir se debe comparar:

• Pinout.
• Frecuencia.
• Polaridad de las salidas.
• Corriente de salida.
• Umbral de apagado.
• Referencia interna.
• Arranque suave.
• Alimentación.
• Encapsulado.
• Diagrama de aplicación.

🏷️ Marca

• Referencia funcional: KA3525A.
• Familia histórica: Fairchild Semiconductor / onsemi.
• Tipo de unidad comercializada: componente compatible.
• Encapsulado: DIP-16.
• Condición: nuevo.

📦 Contenido del kit

• 1 circuito integrado KA3525A.
• Encapsulado DIP-16.
• Presentación individual.

No incluye

• Zócalo DIP-16.
• Tarjeta electrónica.
• Disipador.
• MOSFET.
• Driver externo.
• Resistencias o capacitores.
• Diagrama de instalación.
• Servicio de reparación.
• Programación.

✅ Ventajas

• Integra todas las funciones esenciales de control PWM.
• Dos salidas complementarias.
• Frecuencia ajustable.
• Arranque suave integrado.
• Protección por bajo voltaje.
• Entrada de apagado.
• Control de tiempo muerto.
• Referencia estable de 5,1 V.
• Encapsulado DIP fácil de reemplazar.
• Adecuado para reparación de tarjetas.
• No requiere programación.
• Puede instalarse en zócalo.
• Amplia aplicación en electrónica de potencia.
• Permite sincronización externa.
• Reduce la cantidad de componentes de control.

⚠️ Recomendaciones de instalación

• Confirmar la referencia completa KA3525A.
• Comparar el pinout antes de soldar.
• Desconectar completamente el equipo.
• Descargar los capacitores de alta tensión.
• Utilizar protección antiestática.
• Evitar sobrecalentar los terminales.
• Utilizar cautín con temperatura controlada.
• Limpiar el flux después de soldar.
• Revisar cortocircuitos entre pines.
• Verificar la orientación de la muesca.
• Comprobar VCC antes de instalar el integrado nuevo.
• Revisar los MOSFET y transistores de salida.
• Comprobar resistencias de compuerta.
• Revisar diodos rápidos.
• Medir RT, CT y capacitor de soft-start.
• Verificar la señal de shutdown.
• Revisar la fuente auxiliar.
• Utilizar lámpara serie o fuente limitada durante la primera prueba.
• Observar las salidas con osciloscopio antes de conectar la etapa de potencia.
• No exceder los voltajes máximos.

🔬 Diagnóstico básico antes de reemplazar

Antes de concluir que el KA3525A está dañado, comprobar:

Alimentación

• Medir el pin 15 respecto al pin 12.
• Confirmar una tensión estable.
• Revisar el capacitor de alimentación.
• Comprobar resistencias de arranque.

Referencia interna

• Medir el pin 16.
• Debe existir aproximadamente 5,1 V.
• Una referencia ausente puede indicar falla del integrado o sobrecarga externa.

Oscilador

• Observar los pines 4 y 5 con osciloscopio.
• Confirmar que exista oscilación.
• Revisar RT y CT si no existe frecuencia.

Soft-start

• Verificar la carga progresiva del capacitor en el pin 8.
• Un cortocircuito en este punto puede impedir el arranque.

Shutdown

• Medir el pin 10.
• Una señal elevada puede mantener apagadas las salidas.

Salidas

• Revisar los pines 11 y 14.
• Las señales deben ser alternadas.
• No debe existir conducción simultánea anormal.

Realimentación

• Verificar los pines 1, 2 y 9.
• Una falla externa en la compensación puede llevar el PWM a cero.

🚨 Advertencias

• No instalar con el equipo energizado.
• No manipular fuentes conectadas a la red eléctrica sin capacitación.
• Los capacitores pueden conservar tensión letal después de desconectar.
• No sustituir por SG3524N o KA7500B sin rediseñar el circuito.
• No puentear la entrada shutdown para ocultar una falla.
• No elevar el ciclo de trabajo sin revisar el transformador.
• No aumentar la frecuencia arbitrariamente.
• No conectar cargas de potencia directamente a la referencia de 5,1 V.
• No utilizar las salidas por encima de su corriente permitida.
• No soldar el componente invertido.
• No asumir que reemplazar el integrado resolverá una falla provocada por MOSFET en cortocircuito.
• Utilizar driver externo cuando la carga de compuerta lo requiera.

📌 Estado de la referencia

El KA3525A es una referencia de generación anterior ampliamente utilizada en reparación de equipos existentes.

La fabricación original asociada a Fairchild/onsemi se encuentra descontinuada o no recomendada para diseños nuevos. Sin embargo, continúa siendo relevante como repuesto en tarjetas construidas alrededor de esta referencia.

Para diseños nuevos conviene evaluar controladores actuales. Para reparación, debe mantenerse la referencia exigida por la tarjeta o utilizarse un equivalente previamente validado.