Hogyan működik az oszcillátor blokkolása

A blokkoló oszcillátor az oszcillátorok egyik legegyszerűbb formája, amely csak néhány passzív és egyetlen aktív komponens használatával képes önfenntartó rezgéseket produkálni.

A „blokkolás” elnevezést annak a ténynek köszönhetõen alkalmazzák, hogy a fõ eszköz BJT formájában történõ kapcsolását gyakrabban blokkolják (kivágják), mint amennyit az oszcillációk során megengedhetõ, és ezért a név blokkoló oszcillátor .

Ahol általában blokkoló oszcillátort használnak

Ez az oszcillátor négyzethullámú kimenetet generál, amely hatékonyan alkalmazható SMPS áramkörök vagy bármilyen hasonló kapcsoló áramkör gyártására, de nem használható érzékeny elektronikus berendezések üzemeltetésére.

Az ezzel az oszcillátorral előállított hangjegyek tökéletesen alkalmassá válnak riasztásokra, morzekód-gyakorló eszközökre, vezeték nélküli akkumulátortöltők stb. Az áramkör villogófényként is alkalmazható a kamerákban, amelyek gyakran közvetlenül a vaku kattintása előtt láthatók, ez a funkció segít csökkenteni a hírhedt vörösszem hatást.

Egyszerű konfigurációja miatt ez oszcillátor áramkör széles körben használják kísérleti készletekben, és a hallgatók sokkal könnyebben és érdekesebben tudják megérteni a részleteket gyorsan.

Hogyan működik a blokkoló oszcillátor

Mert blokkoló oszcillátor készítése , az alkatrészek kiválasztása meglehetősen kritikussá válik, így képes optimális hatásokkal működni.

A blokkoló oszcillátor fogalma valójában nagyon rugalmas, és ennek eredménye széles körben változtatható, egyszerűen az érintett alkatrészek, például az ellenállások, a transzformátor jellemzőinek változtatásával.

A transzformátor itt kifejezetten fontos részsé válik, és a kimeneti hullámforma nagymértékben függ a transzformátor típusától vagy gyártmányától. Például, ha impulzus transzformátort használnak egy blokkoló oszcillátor áramkörben, a hullámforma eléri a téglalap alakú hullámok alakját, amely gyors emelkedési és zuhanási periódusokból áll.

Ennek a kialakításnak az oszcilláló kimenete hatékonyan kompatibilis lesz a lámpákkal, a hangszórókkal és még a relékkel is.

Egyetlen ellenállás látható egy blokkoló oszcillátor frekvenciájának szabályozásában, és ezért, ha ezt az ellenállást cseréljük egy potra, a frekvencia manuálisan változik, és a felhasználói igényeknek megfelelően módosítható.

Arra azonban ügyelni kell, hogy az értéket ne csökkentse egy meghatározott határérték alá, ami egyébként károsíthatja a tranzisztort, és szokatlanul instabil kimeneti hullámforma-tulajdonságokat hozhat létre. A helyzet elkerülése érdekében mindig ajánlott egy biztonságos minimális értékű fix ellenállást sorba helyezni a fazékkal.

Áramkör működése

Az áramkör pozitív visszajelzések segítségével működik a transzformátoron, két kapcsolási periódus társításával, nevezetesen a Tclosed idővel, amikor a kapcsoló vagy a tranzisztor zárva van, és a Topen idővel, amikor a tranzisztor nyitva van (nem vezet). Az elemzés során a következő rövidítéseket használják:

• t, idő, az egyik változó
• Tclosed: azonnal a zárt ciklus végén, a nyitott ciklus inicializálása. Az idő nagysága is időtartama amikor a kapcsoló zárva van.
• Topen: azonnal a nyitott ciklus minden végén vagy a zárt ciklus elején. Ugyanaz, mint T = 0. Az idő nagysága is időtartama amikor a kapcsoló nyitva van.
• Vb, tápfeszültség pl. Vbattery
• Vp, feszültség belül az elsődleges tekercselés. Az ideális kapcsoló tranzisztor lehetővé teszi a Vb tápfeszültséget a primeren, ezért ideális helyzetben Vp = Vb.
• Vs, feszültség át a másodlagos tekercselés
• Vz, fix terhelési feszültség, amely pl. a Zener-dióda ellentétes feszültségével vagy a csatlakoztatott (LED) előremenő feszültségével.
• Im, mágnesező áram az elsődleges oldalon
• Ipeak, m, legnagyobb vagy a „csúcs” mágnesező áram a trafo elsődleges oldalán. Közvetlenül Topen előtt zajlik.
• Np, az elsődleges fordulatok száma
• Ns, a másodlagos fordulatok száma
• N, a tekercselés aránya szintén Ns / Np, Az ideális körülmények között működő, tökéletesen konfigurált transzformátorhoz Is = Ip / N, Vs = N × Vp.
• Lp, elsődleges öninduktivitás, az Np elsődleges fordulatok számával kiszámított érték négyzet és egy „induktivitási tényező” AL. Az öninduktivitást gyakran az Lp = AL × Np2 × 10−9 henries képlettel fejezik ki.
• R, kombinált kapcsoló (tranzisztor) és az elsődleges ellenállás
• Fel, a mágneses mező tekercselésén belül felhalmozódott energia, amelyet az Im mágnesező áram fejez ki.

Működés Tclosed alatt (amikor a kapcsoló zárva van)

Abban a pillanatban, amikor a kapcsoló tranzisztor aktiválódik vagy beindul, a Vb forrásfeszültséget alkalmazza a transzformátor primer tekercsére.

A művelet mágnesező Im áramot generál a transzformátoron, Im = Vprimary × t / Lp

ahol t (idő) az idő függvényében változó lehet, és 0-nál kezdődik. A megadott Im mágnesező áramerősség minden „fordított generált másodlagos áramra ráhúzódik”, amely bekövetkezhet a szekunder tekercs terhelésébe (például a vezérlőbe a kapcsoló (tranzisztor) kapcsa (alapja), és ezt követően másodlagos áramra állítja vissza a primer = Is / N értéket).

Ez a változó áram a primernél viszont változó mágneses fluxust generál a transzformátor tekercsében, amely lehetővé teszi a stabilizált Vs = N × Vb feszültséget a szekunder tekercsen.

Sok konfigurációban a Vs szekunder oldali feszültség összeadódhat a Vb tápfeszültséggel, mivel az elsődleges oldalon a feszültség körülbelül Vb, Vs = (N + 1) × Vb, miközben a kapcsoló (tranzisztor) be van kapcsolva. a vezetési mód.

Így a kapcsolási eljárás hajlamos lehet arra, hogy vezérlőfeszültségének vagy áramerősségének egy részét közvetlenül a Vb-től szerezze be, míg a fennmaradó részt Vs-en keresztül.

Ez azt jelenti, hogy a kapcsoló-vezérlő feszültség vagy az áram „fázisban” lenne

Azonban abban az esetben, ha nincs elsődleges ellenállás és elhanyagolható ellenállása van a tranzisztor kapcsolásánál, az „mágnesező áram” emelkedését eredményezheti egy „lineáris rámpával”, amelyet az első bekezdésben megadott képlettel fejezhetünk ki.

Fordítva, tegyük fel, hogy a tranzisztor vagy mindkettő esetében jelentős az elsődleges ellenállás nagysága (kombinált R ellenállás, pl. Primer tekercses ellenállás és az emitterhez kapcsolt ellenállás, FET csatorna ellenállás), akkor az Lp / R időállandó emelkedő mágnesező áramgörbe következetesen csökkenő meredekséggel.

Mindkét esetben az Im mágnesező áramnak parancsoló hatása lesz az Ip primer és tranzisztor kombinált áram révén.

Ez azt is magában foglalja, hogy ha nem tartalmaz korlátozó ellenállást, akkor a hatás végtelenül megnőhet.

Azonban, amint azt az első eset (alacsony ellenállás) során tanulmányoztuk, a tranzisztor végül nem képes kezelni a felesleges áramot, vagy egyszerűen megfogalmazva, az ellenállása olyan mértékben nőhet, hogy az eszköz feszültségesése egyenlővé válhat a tápfeszültség, amely az eszköz teljes telítettségét okozza (ami értékelhető a tranzisztor erősítéséből hfe vagy „béta” specifikációk alapján).

A második helyzetben (pl. Jelentős primer és / vagy emitteres ellenállás beépítése) az áram (leeső) meredeksége elérheti azt a pontot, ahol a szekunder tekercsen indukált feszültség egyszerűen nem elegendő ahhoz, hogy a tranzisztort vezető helyzetben tartsa.

A harmadik forgatókönyvben a a transzformátorhoz használt mag elérheti a telítési pontot és összeomolhat, amely viszont meggátolja a további mágnesezést, és megtiltja az elsődleges és a másodlagos indukciós folyamatot.

Így arra a következtetésre juthatunk, hogy a fent említett mindhárom helyzet során az elsődleges áram emelkedési sebessége vagy a harmadik esetben a trafo magjában lévő fluxus emelkedési sebessége csökkenésre hajlamos lehet a nulla felé.

Ennek ellenére az első két forgatókönyv szerint azt tapasztaljuk, hogy annak ellenére, hogy az elsődleges áram látszólag folytatja a tápellátását, értéke egy állandó szintet érint, amely éppen megegyezhet a Vb által megadott ellátási értékkel elosztva a az R ellenállások az elsődleges oldalon.

Ilyen „áramkorlátozott” állapotban a transzformátor fluxusa stabil állapotot mutathat. A változó fluxus kivételével, amely folyamatosan indukálhatja a feszültséget a trafo szekunder oldalán, ez azt jelenti, hogy az állandó fluxus jelzi a tekercsen az indukciós folyamat meghibásodását, amelynek eredményeként a másodlagos feszültség nullára csökken. Ez a kapcsoló (tranzisztor) kinyitását okozza.

A fenti átfogó magyarázat világosan elmagyarázza, hogyan működik a blokkoló oszcillátor, és hogyan lehet ezt a rendkívül sokoldalú és rugalmas oszcillátor áramkört használni bármely meghatározott alkalmazáshoz és finomhangolni a kívánt szintre, mivel a felhasználó inkább megvalósítja.