Kā darbojas oscilatora bloķēšana

Bloķējošais oscilators ir viena no vienkāršākajām oscilatoru formām, kas spēj radīt pašpietiekamas svārstības, izmantojot tikai dažus pasīvos un vienu aktīvo komponentu.

Nosaukums “bloķēšana” tiek lietots tāpēc, ka galvenās ierīces pārslēgšana BJT formā tiek bloķēta (izgriezta) biežāk, nekā atļauts veikt svārstību laikā, un līdz ar to nosaukums bloķējošais oscilators .

Kur parasti tiek izmantots bloķējošais oscilators

Šis oscilators radīs kvadrātveida viļņu izvadi, ko var efektīvi izmantot SMPS ķēžu vai līdzīgu komutācijas ķēžu izgatavošanai, taču to nevar izmantot jutīgu elektronisko iekārtu darbināšanai.

Ar šo oscilatoru radītās toņu piezīmes kļūst lieliski piemērotas trauksmēm, morzes koda prakses ierīcēm, bezvadu akumulatoru lādētāji utt. Kontūra kļūst piemērojama arī kā strobe light kamerās, ko bieži var redzēt tieši pirms zibspuldzes noklikšķināšanas, šī funkcija palīdz mazināt bēdīgi slaveno sarkano acu efektu.

Pateicoties vienkāršajai konfigurācijai, tas oscilatora ķēde tiek plaši izmantots eksperimentālajos komplektos, un skolēniem ir daudz vieglāk un interesantāk to ātri saprast.

Kā darbojas bloķējošais oscilators

Priekš bloķējošā oscilatora izgatavošana , sastāvdaļu izvēle kļūst diezgan kritiska, lai tā spētu strādāt ar optimālu efektu.

Bloķējošā oscilatora jēdziens faktiski ir ļoti elastīgs, un tā iznākumu var plaši mainīt, vienkārši mainot iesaistīto komponentu, piemēram, rezistoru, transformatora, īpašības.

The transformators šeit īpaši kļūst par izšķirošu daļu, un izejas viļņu forma ir ļoti atkarīga no šī transformatora veida vai marka. Piemēram, ja bloķējošā oscilatora ķēdē tiek izmantots impulsa transformators, viļņa forma sasniedz taisnstūra viļņu formu, kas sastāv no straujas pacelšanās un krišanas periodiem.

Šī dizaina svārstīgā izeja kļūst efektīvi saderīga ar lampām, skaļruņiem un pat relejiem.

Viens rezistors var redzēt, kā tiek kontrolēts bloķējošā oscilatora frekvence, un tādēļ, ja šo rezistoru aizstāj ar trauku, frekvence kļūst manuāli maināma un to var pielāgot atbilstoši lietotāju prasībām.

Tomēr vajadzētu būt uzmanīgiem, lai vērtību nesamazinātu zem noteiktās robežas, kas citādi varētu sabojāt tranzistoru un radīt neparasti nestabilus izejas viļņu raksturlielumus. Lai novērstu šo situāciju, vienmēr ir ieteicams novietot drošu minimālās vērtības fiksēto rezistoru virknē ar katlu.

Ķēdes darbība

Ķēde darbojas, izmantojot pozitīvas atgriezeniskās saites visā transformatorā, saistot divus pārslēgšanās laika periodus, proti, laiku Tclosed, kad slēdzis vai tranzistors ir aizvērts, un laiku Topen, kad tranzistors ir atvērts (nevada). Analīzē tiek izmantoti šādi saīsinājumi:

• t, laiks, viens no mainīgajiem
• Tclosed: tūlīt slēgta cikla beigās, atvērtā cikla inicializēšana. Arī laika lielums ilgums kad slēdzis ir aizvērts.
• Topen: tūlīt katrā atvērta cikla beigās vai slēgta cikla sākumā. Tas pats, kas T = 0. Arī laika lielums ilgums ikreiz, kad slēdzis ir atvērts.
• Vb, barošanas spriegums, piem. Vbattery
• Vp, spriegums ietvaros primārais tinums. Ideāls komutācijas tranzistors ļaus barot spriegumu Vb pāri primārajam, tāpēc ideālā situācijā Vp būs = Vb.
• Vs, spriegums pāri sekundārā tinuma
• Vz, fiksēts slodzes spriegums, kas rodas, piemēram, ar pretēju Zenera diodes spriegumu vai pievienota (LED) spriegumu uz priekšu.
• Es, magnētiskā strāva pāri primārajam
• Ipeak, m, augstākā vai “pīķa” magnetizējošā strāva trafo primārajā pusē. Notiek tieši pirms Topena.
• Np, primāro pagriezienu skaits
• Ns, sekundāro pagriezienu skaits
• N, tinumu attiecība ir definēta arī kā Ns / Np,. Pilnīgi konfigurētam transformatoram, kas strādā ar ideāliem apstākļiem, mums ir Is = Ip / N, Vs = N × Vp.
• Lp, primārā pašinduktivitāte, vērtība, ko aprēķina pēc primāro pagriezienu skaita Np kvadrātā un “induktivitātes koeficientu” AL. Pašinduktivitāti bieži izsaka ar formulu Lp = AL × Np2 × 10−9 henrijs.
• R, kombinētais slēdzis (tranzistors) un primārā pretestība
• Uz augšu, enerģija, kas uzkrāta magnētiskā lauka plūsmā pāri tinumiem, ko izsaka magnetizējošā strāva Im.

Darbība laikā Tclosed (laiks, kad slēdzis ir aizvērts)

Brīdī, kad ieslēdzas vai iedarbina komutācijas tranzistors, tas pielieto avota spriegumu Vb virs transformatora primārā tinuma.

Darbība ģenerē magnetizējošu strāvu Im uz transformatora kā Im = Vprimary × t / Lp

kur t (laiks) var mainīties laika gaitā un sākas ar 0. Norādītā magnetizējošā strāva Im tagad 'brauc uz' jebkuru pretēji ģenerētu sekundāro strāvu Is, kas var gadīties izraisīt sekundārā tinuma slodzi (piemēram, vadības ierīcē). slēdža (tranzistora) spaile (bāze) un pēc tam atgriezta sekundārajā strāvā primārajā = Is / N).

Šī mainīgā strāva primārajā savukārt rada mainīgu magnētisko plūsmu transformatora tinumos, kas nodrošina diezgan stabilizētu spriegumu Vs = N × Vb sekundārajā tinumā.

Daudzās konfigurācijās sekundārais sānu spriegums Vs var pievienoties barošanas spriegumam Vb sakarā ar to, ka spriegums primārajā pusē ir aptuveni Vb, Vs = (N + 1) × Vb, kamēr slēdzis (tranzistors) atrodas diriģēšanas režīms.

Tādējādi pārslēgšanas procedūrai var būt tendence iegūt daļu no sava vadības sprieguma vai strāvas tieši no Vb, bet atlikušo caur Vs.

Tas nozīmē, ka slēdža vadības spriegums vai strāva būtu “fāzē”

Tomēr primārās pretestības neesamības un nenozīmīgas pretestības gadījumā uz tranzistora komutācijas var palielināties magnetizējošā strāva Im ar “lineāru rampu”, ko var izteikt pēc formulas, kā norādīts pirmajā rindkopā.

Un otrādi, pieņemsim, ka tranzistoram vai abiem ir ievērojams primārās pretestības lielums (kombinētā pretestība R, piemēram, primārās spoles pretestība kopā ar rezistoru, kas piestiprināts ar izstarotāju, FET kanāla pretestība), tad Lp / R laika konstante var izraisīt pieaugošā magnētiskās strāvas līkne ar vienmērīgu kritumu.

Abos scenārijos magnetizējošajai strāvai Im būs komandējošs efekts, izmantojot kombinēto primāro un tranzistora strāvu Ip.

Tas arī nozīmē, ka, ja ierobežojošais rezistors nav iekļauts, efekts var bezgalīgi palielināties.

Tomēr, kā iepriekš tika pētīts pirmā gadījuma laikā (zema pretestība), tranzistors var galu galā nespēt rīkoties ar pārmērīgu strāvu vai vienkārši sakot, tā pretestība var tendence palielināties tādā mērā, ka sprieguma kritums visā ierīcē varētu kļūt vienāds ar barošanas spriegums, kas izraisa pilnīgu ierīces piesātinājumu (ko var novērtēt, izmantojot tranzistora pastiprinājumu hfe vai “beta” specifikācijas).

Otrajā situācijā (piemēram, ievērojamas primārās un / vai izstarojošās pretestības iekļaušana) strāvas (kritiena) slīpums var sasniegt punktu, kurā inducētais spriegums pār sekundāro tinumu vienkārši nav pietiekams, lai noturētu tranzistoru vadošā stāvoklī.

Trešajā scenārijā transformatoram izmantotais kodols var sasniegt piesātinājuma punktu un sabrukt, kas savukārt pagrieztu to, ka tas vairs neatbalstītu turpmāku magnetizāciju, un aizliedz primāro un sekundāro indukcijas procesu.

Tādējādi mēs varam secināt, ka visās trīs iepriekš apskatītajās situācijās primārās strāvas pieauguma ātrums vai plūsmas pieauguma ātrums trafo kodolā trešajā gadījumā var parādīt krituma tendenci uz nulli.

To sakot, pirmajos divos scenārijos mēs atklājam, ka, neskatoties uz to, ka primārā strāva turpina darboties, tās vērtība skar nemainīgu līmeni, kas varētu būt vienāds ar Vb sniegto piegādes vērtību, dalītu ar pretestības R primārajā pusē.

Šādā “strāvas ierobežotā” stāvoklī transformatora plūsmai var būt tendence uzrādīt vienmērīgu stāvokli. Izņemot mainīgo plūsmu, kas varētu turpināt inducēt spriegumu pāri trafo sekundārajai pusei, tas nozīmē, ka vienmērīga plūsma norāda uz indukcijas procesa kļūmi visā tinumā, kā rezultātā sekundārais spriegums nokrītas līdz nullei. Tas izraisa slēdža (tranzistora) atvēršanos.

Iepriekš sniegtais visaptverošais skaidrojums skaidri izskaidro, kā darbojas bloķējošais oscilators un kā šo ļoti daudzpusīgo un elastīgo oscilatora ķēdi var izmantot jebkurai norādītajai lietojumprogrammai un precīzi noregulēt līdz vēlamajam līmenim, jo ​​lietotājs var izvēlēties izmantot.