Kuidas ostsillaatori blokeerimine töötab

Blokeeriv ostsillaator on üks lihtsamaid ostsillaatorite vorme, mis on võimeline tekitama isemajandavaid võnkeid, kasutades vaid mõnda passiivset ja ühte aktiivset komponenti.

Nime 'blokeerimine' kasutatakse põhjusel, et põhiseadme lülitamine BJT kujul on blokeeritud (väljalõigatud) sagedamini, kui see on lubatud võnkumiste ajal, ja seega ka nime blokeeriv ostsillaator .

Kus tavaliselt kasutatakse blokeerivat ostsillaatorit

See ostsillaator genereerib ruutlaine väljundi, mida saab tõhusalt rakendada SMPS-ahelate või mis tahes muude sarnaste lülitusahelate valmistamiseks, kuid mida ei saa kasutada tundlike elektroonikaseadmete käitamiseks.

Selle ostsillaatoriga loodud helinoodid sobivad suurepäraselt häirete, morsekoodide harjutamise seadmete, juhtmeta akulaadijad jne. Ringkonnakohtu saab kaamerates kasutada ka strobotulena, mida on sageli näha vahetult enne välklambile klõpsamist, see funktsioon aitab vähendada kurikuulsat punasilmsuse efekti.

Selle lihtsa konfiguratsiooni tõttu on see ostsillaatori ahel on eksperimentaalsetes komplektides laialdaselt kasutusel ning õpilastel on selle üksikasjade kiirem mõistmine palju lihtsam ja huvitavam.

Kuidas blokeeriv ostsillaator töötab

Sest blokeeriva ostsillaatori valmistamine , muutub komponentide valik üsna kriitiliseks, et see saaks töötada optimaalsete mõjudega.

Blokeeriva ostsillaatori kontseptsioon on tegelikult väga paindlik ja selle tulemust saab ulatuslikult varieerida, muutes lihtsalt kaasatud komponentide, näiteks takistite, trafo, omadusi.

The trafo siin muutub see eriti oluliseks osaks ja väljundlaine sõltub suuresti selle trafo tüübist või tootest. Näiteks kui blokeerivas ostsillaatori ahelas kasutatakse impulsstrafot, saavutab lainekuju ristkülikukujuliste lainete kuju, mis koosneb kiirest tõusust ja langusest.

Selle disaini võnkuv väljund ühildub tõhusalt lampide, valjuhääldite ja isegi releedega.

Üksik takisti võib näha blokeeriva ostsillaatori sageduse juhtimisel ja seetõttu, kui see takisti asendatakse potiga, muutub sagedus käsitsi muutuvaks ja seda saab kasutajate nõuete järgi kohandada.

Siiski tuleks olla ettevaatlik, et väärtust ei vähendataks alla määratud piiri, mis muidu võib transistorit kahjustada ja tekitada ebatavaliselt ebastabiilseid väljundi lainekuju. Selle olukorra vältimiseks on alati soovitatav paigutada ohutu minimaalse väärtusega fikseeritud takisti järjestikku koos potiga.

Ahela töö

Vooluring töötab trafo positiivsete tagasiside abil, ühendades kaks lülitusperioodi, nimelt aja T suletud, kui lüliti või transistor on suletud, ja aja Topeni, kui transistor on avatud (ei juhi). Analüüsis kasutatakse järgmisi lühendeid:

• t, aeg, üks muutujatest
• T suletud: kohe suletud tsükli lõpus, avatud tsükli initsialiseerimine. Ka aja suurusjärk kestus kui lüliti on suletud.
• Topen: kohe avatud tsükli igas lõpus või suletud tsükli alguses. Sama mis T = 0. Ka aja suurusjärk kestus alati, kui lüliti on avatud.
• Vb, toitepinge nt. Vakuaku
• Vp, pinge jooksul esmane mähis. Ideaalne lülitustransistor võimaldab toitepinget Vb üle primaari, seetõttu on ideaalses olukorras Vp = Vb.
• Vs, pinge üle sekundaarmähis
• Vz, fikseeritud koormuspinge, mis tuleneb nt. Zeneri dioodi vastupidise pinge või ühendatud (LED) otsepinge abil.
• Ma magnetiseerin voolu üle primaari
• Ipiik, m, suurim või magnetilise voolu tipppiir trafo põhiküljel. Toimub vahetult enne Topenit.
• Np, esmaste pöörete arv
• Ns, teiseste pöörete arv
• N, mähise suhe on samuti määratletud kui Ns / Np,. Ideaalsete tingimustega töötava täiuslikult konfigureeritud trafo jaoks on meil Is = Ip / N, Vs = N × Vp.
• Lp, primaarne iseinduktiivsus, väärtus, mis arvutatakse esmaste pöörete arvu Np järgi ruudus ja induktiivsustegur AL. Endainduktiivsust väljendatakse sageli valemiga Lp = AL × Np2 × 10−9 henries.
• R, kombineeritud lüliti (transistor) ja primaartakistus
• Üles mähiste magnetvälja voos kogunenud energia, mida väljendab magnetiseeriv vool Im.

Töö Tclosed ajal (aeg, kui lüliti on suletud)

Hetkel, kui lülitustransistor aktiveerib või käivitab, rakendatakse see trafo primaarmähise allika pinget Vb.

See tegevus tekitab trafol magnetiseeriva voolu Im = Vprimaar × t / Lp

kus t (aeg) võib ajaga muutuda ja saab alguse väärtusest 0. Määratud magnetiseeriv vool Im sõidab nüüd mis tahes vastupidise tekitatud sekundaarvoolu Is peale, mis võib juhtuda indutseerima sekundaarmähise koormusesse (näiteks juhtseadmesse transistori klemm (alus) ja tagastatakse seejärel sekundaarvoolule primaarses = Is / N).

See muutuvvool primaaril tekitab omakorda transformaatori mähistes muutuva magnetvoo, mis võimaldab sekundaarmähise ulatuses üsna stabiliseeritud pinget Vs = N × Vb.

Paljudes konfiguratsioonides võib sekundaarne külgpinge Vs liituda toitepingega Vb, kuna primaarse külje pinge on ligikaudu Vb, Vs = (N + 1) × Vb, samal ajal kui lüliti (transistor) on sees juhtimisrežiim.

Seega võib lülitusprotseduuril olla kalduvus omandada osa oma juhtpingest või -voolust otse Vb-lt, ülejäänud aga läbi Vs-i.

See tähendab, et lüliti juhtimispinge või -vool oleks faasis

Primaartakistuse ja tühise takistuse puudumisel transistori lülitamisel võib see aga põhjustada magnetilise voolu Im tõusu 'lineaarse kaldteega', mida võib väljendada esimeses lõigus toodud valemiga.

Oletame vastupidi, et transistori või mõlema jaoks on märkimisväärne primaartakistuse suurus (kombineeritud takistus R, nt primaarmähise takistus koos emitteriga kinnitatud takistiga, FET kanali takistus), siis võib Lp / R ajakonstant põhjustada tõusev magnetiseeriv voolu kõver pidevalt langeva kaldega.

Mõlemas stsenaariumis on magnetiseeriv vool Im käsutava toimega läbi ühendatud primaar- ja transistorivoolu Ip.

See tähendab ka seda, et kui piiravat takistit ei kaasata, võib efekt lõpmatult suureneda.

Kuid nagu eespool uuriti esimese juhtumi (madal takistus) ajal, võib transistor lõpuks liigse vooluga hakkama saada või lihtsalt öelda, et selle takistus võib kipuda tõusma määral, kus seadme pingelang võib muutuda toitepinge, mis põhjustab seadme täieliku küllastumise (mida saab hinnata transistori võimenduse hfe või „beeta” näitajate põhjal).

Teises olukorras (nt olulise primaarse ja / või emittertakistuse lisamine) võib voolu (langev) kalle jõuda punkti, kus sekundaarmähise indutseeritud pinge ei ole lihtsalt piisav, et hoida transistorit juhtivas asendis.

Kolmanda stsenaariumi korral trafo jaoks kasutatud südamik võib jõuda küllastuspunkti ja variseda, mis omakorda takistab edasist magnetiseerumist ja keelab primaarse ja sekundaarse induktsiooni.

Seega võime järeldada, et kõigi kolme ülalkirjeldatud olukorra ajal võib primaarse voolu tõusu kiirus või kolmandal juhul trafo südamikus oleva voo tõusukiirus näidata langevat tendentsi nulli suunas.

Seda öeldes leiame kahes esimeses stsenaariumis, et hoolimata asjaolust, et esmane vool näib jätkavat pakkumist, puudutab selle väärtus konstantset taset, mis võib olla täpselt võrdne Vb poolt antud tarneväärtusega jagatuna takistused R primaarsel küljel.

Sellises „voolu piiratud” seisundis võib trafo voog näidata püsivat olekut. Välja arvatud muutuv voog, mis võib jätkuvalt indutseerida pinge trafo sekundaarsel küljel, tähendab see, et püsiv voog näitab induktsiooniprotsessi ebaõnnestumist mähises, mille tagajärjel sekundaarne pinge langeb nulli. See põhjustab lüliti (transistori) avanemise.

Ülaltoodud põhjalik selgitus selgitab selgelt, kuidas blokeeriv ostsillaator töötab ja kuidas seda ülimalt mitmekülgset ja paindlikku ostsillaatorahelat võib kasutada mis tahes täpsustatud rakenduse jaoks ja häälestada soovitud tasemele, nagu kasutaja võib eelistada rakendada.