Kaip blokuojamas osciliatorius

Blokuojantis osciliatorius yra viena iš paprasčiausių osciliatorių formų, galinčių sukelti savarankiškus svyravimus naudojant tik kelis pasyviuosius ir vieną aktyvųjį komponentą.

Pavadinimas „blokavimas“ taikomas dėl to, kad pagrindinio įrenginio perjungimas BJT pavidalu yra užblokuotas (išjungtas) dažniau, nei leidžiama atlikti svyravimų metu, taigi ir vardą blokuojantis osciliatorius .

Kur paprastai naudojamas blokuojantis osciliatorius

Šis osciliatorius generuos kvadratinės bangos išvestį, kuri gali būti efektyviai naudojama gaminant SMPS grandines ar panašias perjungimo grandines, tačiau negali būti naudojama jautriai elektroninei įrangai valdyti.

Šiuo osciliatoriumi sukurtos toninės natos tampa puikiai tinkamos signalizacijai, morzės kodo praktikos prietaisams, belaidžiai akumuliatorių įkrovikliai Ši schema taip pat tampa naudojama kaip fotoaparatų šviesos diodų šviesa, kurią dažnai galima pamatyti prieš pat spustelėjus blykstę. Ši funkcija padeda sumažinti liūdnai pagarsėjusį raudonų akių efektą.

Dėl paprastos konfigūracijos tai osciliatoriaus grandinė yra plačiai naudojamas eksperimentiniuose rinkiniuose, todėl studentams yra daug lengviau ir įdomiau greitai suvokti jo detales.

Kaip veikia blokuojantis osciliatorius

Dėl blokuojančio osciliatoriaus darymas , komponentų pasirinkimas tampa gana kritiškas, kad jis galėtų dirbti su optimaliais efektais.

Blokuojančio osciliatoriaus sąvoka iš tikrųjų yra labai lanksti, o jo rezultatas gali būti labai įvairus, tiesiog keičiant susijusių komponentų, tokių kaip rezistoriai, transformatorius, charakteristikas.

The transformatorius čia konkrečiai tampa svarbiausia dalimi, o išėjimo bangos forma labai priklauso nuo šio transformatoriaus tipo ar markės. Pavyzdžiui, kai blokuojančio osciliatoriaus grandinėje naudojamas impulsinis transformatorius, bangos forma pasiekia stačiakampių bangų formą, susidedančią iš greito pakilimo ir kritimo periodų.

Šios konstrukcijos svyruojantis išėjimas tampa veiksmingai suderinamas su lempomis, garsiakalbiais ir net relėmis.

Vienvietis rezistorius galima matyti, kaip valdomas blokuojančio osciliatoriaus dažnis, todėl, jei šis rezistorius pakeičiamas puodu, dažnis tampa rankiniu būdu keičiamas ir gali būti koreguojamas pagal vartotojo reikalavimus.

Tačiau reikėtų stengtis, kad vertė nesumažėtų žemiau nurodytos ribos, nes tai priešingu atveju galėtų pakenkti tranzistoriui ir sukurti neįprastai nestabilias išėjimo bangos formos charakteristikas. Kad išvengtumėte šios situacijos, visada rekomenduojama nuosekliai nustatyti saugų mažiausios vertės fiksuotą rezistorių su puodu.

Grandinės veikimas

Grandinė veikia naudodama teigiamus grįžtamuosius ryšius per transformatorių, susiedama du perjungimo laikotarpius, ty laiką Tclosed, kai jungiklis arba tranzistorius yra uždarytas, ir laiką Topen, kai tranzistorius yra atidarytas (neveikia). Analizėje naudojamos šios santrumpos:

• t, laikas, vienas iš kintamųjų
• T uždaryta: tuoj pat uždaro ciklo pabaigoje, atvirojo ciklo inicijavimas. Taip pat laiko dydis trukmė kai jungiklis uždarytas.
• Topenas: akimirksniu kiekviename atvirojo ciklo gale arba uždaro ciklo pradžioje. Tas pats kaip T = 0. Taip pat laiko dydis trukmė kai tik jungiklis yra atidarytas.
• Vb, maitinimo įtampa pvz. Vbattery
• Vp, įtampa per pirminė apvija. Idealus perjungimo tranzistorius leis maitinimo įtampą Vb per pirminį, todėl idealioje situacijoje Vp bus = Vb.
• Vs, įtampa skersai antrinė apvija
• Vz, fiksuota apkrovos įtampa, atsirandanti dėl, pvz. priešinga „Zener“ diodo įtampa arba prijungto (LED) priekine įtampa.
• Aš, magnetizuojanti srovę per pirminį
• Ipeak, m, didžiausia arba „smailės“ įmagnetinimo srovė pagrindinėje trafo pusėje. Vyksta prieš pat Topeną.
• Np, pirminių posūkių skaičius
• Ns, antrinių posūkių skaičius
• N, apvijos santykis taip pat apibrėžiamas kaip Ns / Np,. Puikiai sukonfigūruotam transformatoriui, veikiančiam idealiomis sąlygomis, mes turime Is = Ip / N, Vs = N × Vp.
• Lp, pirminis induktyvumas, vertė, apskaičiuota pagal pirminių posūkių skaičių Np kvadratas ir „induktyvumo faktorius“ AL. Savęs induktyvumas dažnai išreiškiamas formule Lp = AL × Np2 × 10−9 henrijų.
• R, kombinuotas jungiklis (tranzistorius) ir pirminis varža
• Aukštyn, energija, sukaupta magnetinio lauko sraute per apvijas, išreikšta įmagnetinančia srove Im.

Veikimas Tclosed metu (laikas, kai jungiklis uždarytas)

Tuo momentu, kai įjungiamas arba suveikia perjungiamasis tranzistorius, transformatoriaus pirminėje apvijoje naudojama šaltinio įtampa Vb.

Veiksmas sukuria magnetizuojančią srovę Im transformatoriuje, kai Im = Vprimary × t / Lp

kur t (laikas) gali keistis laikui bėgant ir prasideda ties 0. Nurodyta magnetizuojanti srovė Im dabar „važiuoja“ ant bet kurios atvirkštinės generuojamos antrinės srovės Is, kuri gali atsitikti sukelti antrinės apvijos apkrovą (pavyzdžiui, į valdiklį). jungiklio (tranzistoriaus) gnybtas (pagrindas) ir vėliau pakeistas į antrinę srovę pirminėje = ​​Is / N).

Ši kintanti srovė pirminėje savo ruožtu generuoja kintantį magnetinį srautą transformatoriaus apvijose, o tai leidžia gana stabilizuoti įtampą Vs = N × Vb visoje antrinėje apvijoje.

Daugelyje konfigūracijų antrinė šoninė įtampa Vs gali būti kartu su maitinimo įtampa Vb dėl to, kad įtampa pirminėje pusėje yra maždaug Vb, Vs = (N + 1) × Vb, kai jungiklis (tranzistorius) yra laidos režimas.

Taigi perjungimo procedūra gali turėti tendenciją dalį savo valdymo įtampos ar srovės gauti tiesiai iš Vb, o likusią per Vs.

Tai reiškia, kad jungiklio valdymo įtampa arba srovė būtų „fazėje“

Tačiau jei nėra pagrindinio pasipriešinimo ir nereikšmingas pasipriešinimas tranzistoriaus perjungimui, magnetinė srovė Im gali padidėti tiesine rampa, kuri gali būti išreikšta formule, kaip nurodyta pirmoje pastraipoje.

Ir atvirkščiai, tarkime, kad yra didelis tranzistoriaus arba abiejų pirminio pasipriešinimo dydis (bendras atsparumas R, pvz., Pirminės ritės varža kartu su rezistoriumi, pritvirtintu prie emiterio, FET kanalo varža), tada Lp / R laiko konstanta kylanti magnetizuojančios srovės kreivė su nuosekliai krentančiu nuolydžiu.

Abiem atvejais magnetizuojanti srovė Im turės komandinį poveikį per kombinuotą pirminę ir tranzistoriaus srovę Ip.

Tai taip pat reiškia, kad jei nebus įtrauktas ribojamasis rezistorius, efektas gali be galo padidėti.

Tačiau, kaip buvo ištirta pirmiau per pirmąjį atvejį (mažas pasipriešinimas), tranzistorius gali nesugebėti valdyti perteklinės srovės arba paprasčiau tariant, jo varža gali padidėti tiek, kad įtampos kritimas visame įrenginyje gali būti lygus maitinimo įtampa, sukelianti visišką prietaiso prisotinimą (kurį galima įvertinti iš tranzistoriaus stiprinimo hfe arba „beta“ specifikacijų).

Antroje situacijoje (pvz., Įtraukiant didelį pirminį ir (arba) spinduliuojamąjį atsparumą) srovės (kritimo) nuolydis gali pasiekti tašką, kai indukuotos įtampos per antrinę apviją tiesiog nepakanka, kad tranzistorius būtų laidus.

Pagal trečiąjį scenarijų transformatoriui naudojama šerdis gali pasiekti prisotinimo tašką ir žlugti, o tai gali sustabdyti tolesnį įmagnetinimą ir uždrausti pirminio ir antrinio indukcijos procesą.

Taigi galime daryti išvadą, kad visose trijose aukščiau aptartose situacijose pirminės srovės didėjimo greitis arba srauto kilimo greitis trafo šerdyje trečiuoju atveju gali parodyti kritimo link nulį.

Tai pasakius, per pirmuosius du scenarijus pastebime, kad nepaisant to, kad pirminė srovė, atrodo, tęsia tiekimą, jos vertė liečia pastovų lygį, kuris gali būti lygus Vb pateiktai tiekimo vertei, padalytai iš varžos R pirminėje pusėje.

Esant tokiai „ribotos srovės“ būklei, transformatoriaus srautas gali rodyti pastovią būseną. Išskyrus besikeičiantį srautą, kuris gali nuolat sukelti įtampą per antrinę trafo pusę, tai reiškia, kad pastovus srautas rodo indukcijos proceso gedimą per apviją, dėl kurio antrinė įtampa nukrenta iki nulio. Dėl to jungiklis (tranzistorius) atsidaro.

Aukščiau pateiktas išsamus paaiškinimas aiškiai paaiškina, kaip veikia blokuojantis osciliatorius ir kaip ši labai universali ir lanksti osciliatoriaus grandinė gali būti naudojama bet kuriai nurodytai programai ir tiksliai sureguliuota iki norimo lygio, nes vartotojas gali norėti įgyvendinti.