Как работи блокиращият осцилатор

Блокиращият осцилатор е една от най-простите форми на осцилатори, която е в състояние да произвежда самоподдържащи се трептения чрез използването на само няколко пасивни и един активен компонент.

Името „блокиране“ се прилага поради факта, че превключването на основното устройство под формата на BJT се блокира (изрязва) по-често, отколкото е позволено да се провежда по време на трептенията, а оттам и името блокиращ осцилатор .

Където обикновено се използва блокиращ осцилатор

Този генератор ще генерира изход с квадратна вълна, който може ефективно да се приложи за създаване на SMPS вериги или всякакви подобни превключващи вериги, но не може да се използва за работа с чувствително електронно оборудване.

Тонните бележки, генерирани с този осцилатор, стават напълно подходящи за аларми, устройства за морзова практика, безжични зарядни батерии и т.н. Веригата също става приложима като стробоскоп в камерите, което често може да се види непосредствено преди щракване на светкавицата, тази функция помага за намаляване на скандалния ефект на червените очи.

Поради простата си конфигурация, това осцилаторна верига се използва широко в експериментални комплекти и на учениците им е много по-лесно и интересно бързо да ги разберат подробности.

Как работи блокиращият осцилатор

За направа на блокиращ осцилатор , подборът на компонентите става доста критичен, за да може той да работи с оптимални ефекти.

Концепцията за блокиращ осцилатор всъщност е много гъвкава и резултатът от нея може да варира значително, просто чрез промяна на характеристиките на участващите компоненти като резисторите, трансформатора.

The трансформатор тук конкретно става решаваща част и изходната форма на вълната силно зависи от вида или марката на този трансформатор. Например, когато импулсен трансформатор се използва в блокираща осцилаторна верига, формата на вълната достига формата на правоъгълни вълни, състоящи се от бързи периоди на нарастване и спадане.

Осцилиращата мощност от този дизайн става ефективно съвместима с лампи, високоговорители и дори релета.

Сингъл резистор може да се види контролиране на честотата на блокиращ осцилатор и следователно, ако този резистор бъде заменен с пот, честотата става ръчно променлива и може да бъде променена според изискванията на потребителите.

Въпреки това трябва да се внимава да не се намали стойността под определена граница, която в противен случай може да повреди транзистора и да създаде необичайно нестабилни характеристики на изходната форма на вълната. Винаги се препоръчва да поставите безопасен фиксиран резистор с минимална стойност последователно с гърнето, за да предотвратите тази ситуация.

Работа на веригата

Веригата работи с помощта на положителни обратни връзки през трансформатора, като свързва два периода на превключване, а именно времето Tclosed, когато ключът или транзисторът са затворени, и времето Topen, когато транзисторът е отворен (не е провеждащ). При анализа се използват следните съкращения:

• t, време, една от променливите
• Tclosed: моментално в края на затворения цикъл, инициализиране на отворения цикъл. Също и величина на времето продължителност когато ключът е затворен.
• Topen: незабавно във всеки край на отворения цикъл или началото на затворения цикъл. Същото като T = 0. Също и величина на времето продължителност винаги когато ключът е отворен.
• Vb, захранващо напрежение напр. Vbattery
• Vp, напрежение в рамките на първичната намотка. Идеалният превключващ транзистор ще позволи захранващо напрежение Vb през основния, следователно в идеална ситуация Vp ще бъде = Vb.
• Vs, напрежение през вторичната намотка
• Vz, напрежение с фиксиран товар в резултат на напр. от противоположното напрежение на ценеров диод или напрежението напред на свързан (LED).
• Im, магнетизиращ ток през първичната
• Ipeak, m, най-високият или „пиковият“ магнетизиращ ток от първичната страна на трафото. Провежда се непосредствено преди Топен.
• Np, броят на първичните завои
• Ns, броят на вторичните завои
• N, съотношението на навиване, също дефинирано като Ns / Np,. За перфектно конфигуриран трансформатор, работещ с идеални условия, имаме Is = Ip / N, Vs = N × Vp.
• Lp, първична самоиндуктивност, стойност, изчислена от броя на първичните обороти Np на квадрат и „фактор на индуктивност“ AL. Самоиндуктивността често се изразява с формулата Lp = AL × Np2 × 10−9 henries.
• R, комбиниран превключвател (транзистор) и първичното съпротивление
• Нагоре, енергия, натрупана в рамките на потока на магнитното поле през намотките, изразена от магнетизиращия ток Im.

Работа по време на Tclosed (време, когато ключът е затворен)

В момента, в който превключващият транзистор се активира или задейства, той прилага напрежението на източника Vb върху първичната намотка на трансформатора.

Действието генерира магнетизиращ ток Im върху трансформатора като Im = Vprimary × t / Lp

където t (времето) може да се променя с времето и започва при 0. Посоченият ток на магнетизиране Im сега 'се движи' върху всеки обратен генериран вторичен ток Is, който може да се наложи да натовари в натоварването на вторичната намотка (например в управлението клема (база) на превключвателя (транзистор) и впоследствие се връща към вторичен ток в първичен = Is / N).

Този променлив ток на първичния от своя страна генерира променлив магнитен поток в намотките на трансформатора, което позволява доста стабилизирано напрежение Vs = N × Vb през вторичната намотка.

В много от конфигурациите напрежението на вторичната страна Vs може да се събере с захранващото напрежение Vb поради факта, че напрежението на първичната страна е приблизително Vb, Vs = (N + 1) × Vb, докато превключвателят (транзисторът) е включен режима на дирижиране.

По този начин, процедурата за превключване може да има тенденцията да придобива част от своето управляващо напрежение или ток директно от Vb, докато останалите през Vs.

Това предполага, че напрежението на управляващия превключвател или токът ще бъдат 'във фаза'

Въпреки това, в ситуация на отсъствие на първично съпротивление и пренебрежимо малко съпротивление на превключването на транзистора, може да доведе до повишаване на магнетизиращия ток Im с „линейна рампа“, което може да бъде изразено с формулата, дадена в първия параграф.

И обратно, да предположим, че има значителна величина на първичното съпротивление за транзистора или и за двете (комбинирано съпротивление R, напр. Съпротивление на първичната намотка заедно с резистор, прикрепен към излъчвателя, съпротивление на канала FET), тогава времевата константа Lp / R може да доведе до нарастваща крива на магнетизиращ ток с постоянно падащ наклон.

И в двата сценария магнетизиращият ток Im ще има командващ ефект чрез комбинирания първичен и транзисторния ток Ip.

Това също така означава, че ако не е включен ограничаващ резистор, ефектът може да се увеличи безкрайно.

Въпреки това, както е проучено по-горе по време на първия случай (ниско съпротивление), транзисторът може в крайна сметка да не успее да се справи с излишния ток или просто казано, неговото съпротивление може да има тенденция да се повишава до степен, при която спадът на напрежението в устройството може да стане равен на захранващо напрежение, причиняващо пълно насищане на устройството (което може да се оцени от усилването на транзистора hfe или „бета“ спецификации).

Във втората ситуация (напр. Включване на значително първично и / или емитерно съпротивление) (падащият) наклон на тока може да достигне точка, при която индуцираното напрежение върху вторичната намотка просто не е достатъчно, за да задържи транзистора в проводящо положение.

В третия сценарий, сърцевина, използвана за трансформатора може да достигне точката на насищане и да се срути, което ще го спре да поддържа по-нататъшно намагнитване и ще забрани процеса на първична към вторична индукция.

По този начин можем да заключим, че по време на трите ситуации, както е обсъдено по-горе, скоростта, с която се повишава първичният ток или скоростта на нарастване на потока в сърцевината на трафото в третия случай, може да покаже тенденция към падане към нула.

Като казахме това, в първите два сценария откриваме, че въпреки факта, че първичният ток изглежда продължава да подава, стойността му докосва постоянно ниво, което може да бъде точно равно на стойността на захранването, дадена от Vb, разделена на сумата от съпротивления R от първичната страна.

В такова състояние на „ограничен ток“ потокът на трансформатора може да има тенденция да показва стабилно състояние. С изключение на променящия се поток, който може да продължи да индуцира напрежение през вторичната страна на трафото, това означава, че постоянният поток е показателен за провал на индукционния процес през намотката, водещ до вторично напрежение, падащо до нула. Това води до отваряне на превключвателя (транзистора).

Горното изчерпателно обяснение ясно обяснява как работи блокиращ осцилатор и как тази изключително гъвкава и гъвкава осцилаторна верига може да се използва за всяко конкретно приложение и да бъде фино настроена до желаното ниво, както потребителят може да предпочете да внедри.