Resistencias en lugar de fusibles. ¿Por qué se ponen en algunos equipos electrónicos?

Una resistencia en lugar de un fusible en un circuito electrónico. No en todos los casos ni cualquier resistencia puede usarse.

En muchos dispositivos electrónicos pequeños se sustituye el fusible con una resistencia. Claro que esto tiene un propósito y no es solo por ahorrar costos, pues NO siempre se puede reemplazar el fusible con este otro componente y menos pensar en colocar cualquier tipo y valor de resistencia. Tanto ese componente como el circuito done se instala, tienen características y diseños particulares. Vamos a explicar y detallar los motivos por lo cual se instala así. Además de las características del resistor pues es importante comprender su función y evitar los riesgos de reemplazarla sin conocer a fondo su propósito. 

En todo circuito electrónico, el fusible cumple funciones de seguridad importantes que no se pueden sustituir con otro componente (o alambrito) pues sobre todo evita el riesgo de incendio. ¿Pero y que cuando en lugar de un fusible nos encontramos una resistencia? Bueno... los circuitos que tienen ese diseño la necesitan para evitar otros daños al activarlo. Además, dicho resistor funciona también  como un fusible, es decir: Tiene una doble... ¡y hasta triple función!. Vamos a explicar esto mas a detalle. Pero primero necesitamos identificar los circuitos donde se puede encontrar tan singular configuración.

CARACTERISTICAS DE LOS CIRCUITOS ELECTRONICOS DONDE SE USA UNA RESISTENCIAS COMO FUSIBLE.

La gran mayoría de circuitos electrónicos donde se Reemplaza un fusible con una resistencia operan con valores de  voltaje de corriente alterna (AC) arriba de 90 Voltios. Aparte, también tienen las siguientes características: 

• Son circuitos donde se rectifica Corriente alterna (AC) directamente de la línea comercial (110-220 VCA) sin ningún tipo de aislación para obtener corriente directa CD . Es decir: fuentes de voltaje no aisladas.
• Son de bajo consumo: Menos de 1 Amperio. 

Y los dispositivos o equipos comerciales donde se usan los circuitos antes mencionados son:

1. Fuentes conmutadas de baja potencia no aisladas.
2. Adaptadores de corriente para teléfonos móviles.
3. Lamparas y bombillos LED de menos de 25 watts.
4. Equipos portátiles de sonido de muy baja potencia.
5. Cargadores de baterías modernos.

Observa la imagen de abajo. En ella podrás ver algunos ejemplos donde se sustituyen al fusible con una resistencia.

Electrónicos con resistencia en lugar de fusible: Bombillo LED, Adaptador para teléfono móvil, fuente de voltaje 7.5V 500mA.

 

Los dispositivos electrónicos que tengan características diferentes a las antes mencionadas o requieran mas potencia, tendrán un fusible común y dependiendo del circuito, otro tipo de resistor denominado NTC que cumple una función similar a la resistencia-fusible. En la imagen siguiente pueden ver un ejemplo muy comun:

Fuente conmutada con resistencia (NTC) y fusible en serie. función similar, pero de mas potencia, a los circuitos con solo resistor-fusible. 

Ahora que ya sabemos y podemos identificar los equipos electrónicos usan comúnmente resistencias como fusibles, Expliquemos  los  motivos del por qué se instalan:

PRIMER PROPOSITO DE UNA RESISTENCIAS EN LUGAR DE UN FUSIBLES: TRIPLE FUNCION, LIMITADOR DE CORRIENTE, AMORTIGUADOR Y CUASIFUBLE.

Como dije antes: Existe dispositivos de bajo consumo que requieren rectificar la CA directamente de la línea comercial. Y en esos casos los componentes están expuestos a las gran cantidad de corriente que entregan dichas líneas eléctricas. Para no dañar uno o varios, se requiere anexar, antes del rectificador, un  ALGO QUE LIMITE el flujo de intensidad al momento de ser  activados. Y ahí es donde entra la resistencia.  

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Verán: Al energizar las fuentes de voltaje no aisladas, toda la potencia que puede ofrecer la línea comercial la reciben los diodos que se usan para convertir AC en DC, después la corriente fluye hacia uno o varios condensadores electrolíticos que se colocan después de los diodos para filtran el rizado restante que puede llegar hasta 350 voltios en algunos casos. 

Como estos circuitos están diseñados para consumir muy poca potencia (watts), sus componentes soportan valores de voltaje altos con muy bajos valores de intensidad (Mili Amperios), colocar un fusible común calculado para corrientes tan bajas y voltajes altos, aumenta la probabilidad de que se funda aun estando todos los componentes en buen estado, debido a la diferencia de potencial entre la línea eléctrica y la demanda de energía inicial que el circuito requiere al activarse. Entonces en lugar de un fusible se coloca una resistencia; siendo el primer componente que reciba el flujo de corriente alterna antes de arreglo de diodos.

La primera funcion comienza cunado dicha corriente circula por la resistencia flusible: Como la  forma de onda es senoidal, con picos máximos negativos y positivos, no se puede saber en qué punto de fluctuación se encuentre al momento de energizar el circuito. Puede estar en 0 o 10 voltios o llega hasta un pico de 130 o 250 Voltios. Si activamos el circuito cuando la CA este en una parte baja de su amplitud no hay problema. Pero si lo activamos cuando la CA este en su pico máximo o aproximado, este valor de tensión podría dañar un fusible normal de bajo valor (500ma o menos) . Pero una resistencia soporta perfectamente estas fluctuaciones debido a su valor óhmico y su característica de disipar la diferencia de potencial en calor. Entonces la resistencia "amortigua" ese probable pico máximo, limitando el flujo de corriente que llegue al arreglo de diodos para despues ser filtrada por el condensador donde su carga inicial también demandará mas corriente mientras alcanza cierto umbral de carga.

Máximo pico de tensión que podría recibir una resistencia fusible antes del circuito rectificador.

En un circuito apagado, condensadores se encuentran descargados y al activarlo requieren un flujo de corriente grande para comenzar a cargarse. Ese flujo de corriente de inicio, corto pero intenso, es el principal factor que origina que se funda prematuramente un fusible. Pero como ya expliqué antes, un resistor tiene un valor óhmico que limita ese pico de tensión al reducir el flujo de corriente, convirtiendo el excedente en calor, evitando que se dañe como lo haría un fusible permitiendo la carga inicial de el o los condensadores.

Para que lo entendamos bien, les muestro en la imagen siguiente el diagrama de una fuente de voltaje no aislada con resistencia fusible. Pueden identificar la Resistencia fusible de 0.56 ohms  en el circulo rojo de la izquierda. También encerré en el circulo rojo de la derecha el condensador que actúa como filtro después de la rectificación por el puente de diodos:  

Lugar donde se coloca una resistencia fusible en fuente de voltaje no aislada de baja potencia.

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Resumiendo: Cuando se activa el circuito, la resistencia F1 es la primera en recibir la tensión de CA y se encargará de limitar el flujo de corriente en casos donde se reciba un punto amplitud de onda alto antes de pasar al rectificador. A su vez,  "amortigua" el proceso de carga inicial del condensador C1 hasta que este llegue a un umbral donde no demande un flujo de corriente grande.

Para lograr ese "amortiguamiento" sin afectar el funcionamiento del circuito, esta resistencia debe ser de un bajo valor óhmico, menos de 1 ohms en la mayoría de los casos, pero con una buena disipación de calor; mínimo de 1 watt.

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¿Por que un condensador consume mas corriente al estar completamente descargado?

Todo estudioso de electrónica, sabe que la función de un condensador es cargarse de voltaje para después descargarse. Pero lo que poco se conoce: Es que cuando un condensador electrolítico está descargado completamente, tiene una resistencia interna muy baja. Casi cero. Esto hace que este componente tenga un comportamiento similar al de un circuito cerrado; algo así como un "corto circuito" por milésimas de segundo y hasta que alcance cierto nivel de carga donde esa resistencia interna aumente, por eso tal flujo de corriente inicial de carga es mayor y disminuye mientras mas cargado esté. Este fenómeno es capaz de fundir el hilo de un fusible común, sobre todo si el valor del condensador y su voltaje son grandes, pues aumenta las  probabilidades de revasar la potencia maxima de un fusible común de bajo valor. Podemos encontrar condensadores de 160 volts como mínimo y hasta 450 volts según el país, y que se usan en todos los circuitos rectificadores no aislados.

Condensadores usados en fuentes de tensión que manejan voltaje altos y podrían fundir fusibles normales al comenzar su carga. 

UN SOLO COMPONENTE PARA TRES SOLUCIONES:

Entonces una resistencia colocada como fusible actúa como: 1.- Amortiguador que impide que la corriente inicial no supere el máximo soportado por el fusible si el circuito se activa en un punto alto de la onda senoidal de la línea comercial. 2.- Como regulador de corriente mientras el condensador se carga y alcance el umbral donde el flujo corriente se reduzca, permitiendo que todo el circuito funcione estable y sin causar un daño falso positivo del fusible.

Resistencia de 0.56 Ohms diseñada especialmente para actuar como un fusible.

 

3.- La resistencia fusible debe tener un valor pequeño y un diseño especial que garantice fundirse rápidamente en caso de un corto circuito o pico de tensión muy muy grande o prolongado. Las resistencias  diseñadas con estas características son las únicas que pueden usarse como fusible. Así  tenemos un componente que servirá para esos tres factores: 

• Limitar la corriente inicial al activar el circuito.
• Regular el flujo de corriente requerido al inicio de carga del condensador de filtrado.
• Fundirse en caso de un corto circuito y evitar incendio.

Esto no es nuevo. Esta solución también se usa en fuentes de voltaje conmutadas y lineales de potencias altas y medias. Para esos casos se usa un resistor con un diseño mas robusto y con un principio de funcionamiento un tanto diferente, Y aunque NO se instala en lugar de un fusible, cumple el mismo propósito de limitar la corriente  inicial al activar estos dispositivos. A esta resistencia se le conoce como: Termistor NTC . Puedes saber sobre este componente y el uso en fuentes de voltaje conmutadas (swichers), en el articulo que pongo abajo, solo da clic en el enlace:

QUE ES UN TERMISTOR NTC Y COMO FUNCIONA. USADO EN FUENTES DE VOLTAJE ACTUALES.

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Algunos argumentaran que se puede poner un fusible antes de esta resistencia como en la versión con fuentes de voltaje conmutadas de mayor potencia.  Pero se descubrió que en funciones practicas con fuentes de bajo consumo, el fusible no tiene sentido. Pues como se explico, bien calculada, la resistencia actuará mejor solucionando tres factores. se realizaron muchas pruebas sobre esta configuración: Fusible en serie  con resistencia, y siempre el fusible terminaba dañándose con falsos positivos.

Sin embargo: En fuentes de voltaje no aisladas de potencias grandes,  si que funciona  usar un fusible y una resistencia que limite el flujo de corriente. especialmente por los condensadores electrolíticos que filtran altos voltajes. El resistor NTC hara de las dos primeras funciones que una resitencia fusible y se nexara un fusible mas robusto para evitar incendios dendro de los circuitos en caso de cortos circuitos prolongados debido a los valires de potnecia mayores con que trabajn este tipo de circuitos.

Pasar por alto el comportamiento de carga inicial de un condensador completamente descargado usado en rectificadores de baja o alta potencia e instalar solo un fusible, terminará fundiéndolo, deteniendo el flujo de corriente  a todo el equipo, aun estando todos los componentes en buen estado. Y si se piensa que un fusible que soporte mayor itensidad y se fusione mas lento es la solucion, pues incrementa el riesgo de que este no se funda en un verdadero acaso de corto circuito y se origine un incendio. Ademas el condensador colocado después del puente rectificador, esta expuesto a recibir constantemente  pico de fluctuación altos de la onda senoidal al activarse que terminan degradándolo mas rápido.

MAS DISPOSITIVOS Y EQUIPOS QUE USAN RESISTENCIA FUSIBLE.

• Fuentes de voltaje capacitivas.
• Fuentes de iluminación LED.
• Cafeteras.
• Planchas para ropa.

Recuerden: Todos los ejemplos mencionados arriba tienen algo en común: Ya no usan el grande y pesado trasformador que reduce el voltaje de la línea eléctrica de nuestras casas. En lugar de eso rectifican directamente el voltaje de la línea eléctrica, usando diodos, condensadores y bobinas.

A estos circuitos se le conoce como: No aislados y todos sus componentes están diseñados para manejar valores de voltaje arriba de los 200 volts.

Resistencia como fusible en Dispositivos electrónicos pequeños con fuente de voltaje no aislada.

SEGUNDO PROPOSITO DE USAR UNA RESISTENCIA EN LUGAR DE UN FUSIBLE: POR ECONOMIA Y REDUCCION DE TAMAÑO.

Para los fabricantes que requieran este tipo de fuentes no aisladas u otro tipo de circuitos donde sea factible el uso de una resistencia en lugar de un fusible, les resulta muy practica y económica esta solución. Pues reduce los costos de fabricación, tamaño del equipo y su precio, sin sacrificar la calidad (cof… cof… bueno, algunos fabricantes). Y prefieren perfeccionar y mejorar estas resistencia-fusible. Pues su uso es cada vez mas común. Resulta entre un 40% o 50% mas económico fabricar o comprar este componente, que un fusible. 

Pero no es solo cosa de tomar la primera resistencia de bajo valor y usarla como fusible, aun sabiendo los casos donde se requiere, porque...

UNA RESISTENCIA COMUN NO PUEDE USARSE COMO FUSIBLE.

Y aunque para algunos casos, una resistencia de carbón de bajo valor óhmico funcione, la mayoría de las veces se requieren diseños de resistencias especialmente pensadas para esta función de fusible. A estos componentes, se les conoce como: FUSISTORES. 

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Debemos ser muy cuidadosos, pues casi todos los fabricantes de equipos electrónicos que usan resistencias-fusibles las calculan de manera precisa y considerando las características de un fusistor, mas no de una resistencia común de carbón. Y si son remplazarlas por una que no tiene las caracteristicas de un fusistor o es de otro valor ohmico, puede poner en riesgo el circuito, o por lo menos duraría menos que la original. Así que mucho cuidado.

Resistencia-Fusible o Fusistor anti flama para 120 volts 500mA.

RESISTENCIAS SHUNT: CONFUNDIDA COMO FUSIBLE.

Existen otro tipo de resistores de muy bajo valor óhmico que se encuentran en muchos circuitos electrónicos complejos, como los de computadoras, laptop, equipos de sonido profesional y tableros de control, que muchas veces, y a ojos de inexpertos, aparentan estar ahí para actuar como fusibles. Pero…

¡Esto no es verdad!

Me refiero a las resistencias Shunt, que se colocan en circuitos grandes y complejos para ser usadas como puntos de mediciones de corriente y voltaje. No como fusibles.

Las características de las resistencias Shunt, impide que se dañen o fundan ante una tensión o corriente alta.  Objetivo completamente contrario al de una resistencia fusible como la que ya explicamos.

Ejemplo de resistencias Shunt SMD. Encontradas en circuitos electrónicos complejos y grandes.

¿POR QUE USAR RESISTENCIAS SHUNT SOLO PARA POSIBLES MEDICIONES DE TENSION Y CORRIENTE?

Muchos circuitos requieren un constante y preciso monitoreo de tensión o intensidad. ya sea para autorregularse como en el caso de los circuitos de control de iluminación LED de TVs, o la complejidad y sofisticación de diseño, tamaño ultra reducido, costo y difícil manipulación o desarme de muchos circuitos industriales, es muy práctico poder revisar y dar diagnósticos exactos a dichos circuitos solo con puntos de referencia bien localizados. Y para hacer algo fácil esta labor, los diseñadores e ingenieros agregan estas resistencias SHUNT, y así pueden tomarse mediciones muy precisas que con algunos cálculos, se conoce certeramente si en el circuito existe flujo de corriente adecuado, valores de voltajes correctos o si de plano ese circuito no está siendo alimentado.

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En la imagen siguiente pueden observar un conjunto de resistencias Shunt SMD dentro de una laptop.

Complejo circuito ultra pequeño con resistencias shunt de valor cero. Se confunden con fusibles.

En un circuito electrónico dentro de una computadora, hay decenas de resistencias shunt que se requieren para que otros circuitos de control puedan monitorear las tensiones  que pasan por ellas y regularlas. Por ejemplo: Los voltajes del procesador que deben ser muy estables. Este tipo de arreglos son confundidos equivocadamente y se asume que son resistencias-fusibles.

4 resistencias shunt de .001 ohm en un circuito control de voltaje
para un procesador de computadora portátil.

Recuerden:

Las Resistencias Shunt NO actúan como fusibles. Aunque en raras, de verdad rarísimas ocasiones, se encontraran dañadas por... algo horrible que las dañó. Pero su función principal es ayudar a verificar y obtener mediciones precisas en equipos que requieren un constante censado de tensión y/o corriente. 

Y con esto ultimo llegamos al final del articulo. Ahora ya saben todo sobre el uso, función, características y circuitos que requieren una resistencia en lugar de un fusible. 

Nos vemos en el siguiente artículo, proyecto  o diagnóstico.


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