Блокинг генератор: принцип работы
Блокинг-генератор применяется в электротехнике и электронике для возникновения внушительных, но коротких во времени сигналов-импульсов с резким фронтом и существенным отношением периода повторения импульсов к их длительности (скважность). В настоящем применяются в экранах электронно-лучевых приборов (кинескоп, осциллограф).
Пример блокинг-генератора
Принцип работы
По своей сути, блокинг генератор является усилителем (генератором), собранным на базе транзисторов, расположенных в один каскад.
Область применения узка: источник внушительных, но скоротечных по времени (продолжительность от тысячных долей до нескольких десятков мкс) сигналов-импульсов с большой индуктивной плюсовой обратной связью.
Скважность – больше 10 и может доходить до нескольких десятков тысяч в относительных величинах. Наблюдается серьезная резкость фронтов, по своей форме практически не отличающихся от геометрически правильных прямоугольников.
Усилитель, используемый для изготовления блокинг-генератора, находится в открытом положении исключительно в период формирования сигнала-импульса. На всё остальное время – закрывается.
Отсюда следует, что при большой величине отношения периода повторения импульсов к их длительности усилительный элемент находится в открытом положении существенно меньшее количество времени, чем в закрытом. У усилителя существует тепловой режим.
В данном случае он напрямую связан со средней мощностью, отдающейся коллектором. За счёт высокой величины скважности при работе устройства получают существенную мощность в течение сигнала малой мощности.
Принципиальная схема для сборки блокинг-генератора
Существенная величина скважности блокинг-генератора позволяет ему работать в экономичном режиме, т.к. энергия требуется усилителю только во время открытого положения (время формирования сигнала). Основные режимы работы: автоколебательный и ждущий. Рассмотрим их подробнее.
Автоколебательный режим
Чаще всего блокинг-генератор собирается на усилительных элементах – транзисторах, включаемых по двум основным схемам:
- с общим эмиттером;
- с общей базой.
Первая встречается чаще, т.к., имея меньшую длительность фронта, есть возможность сгенерировать предпочтительную форму сигналов. Вторая схема менее подвержена колебаниям характеристик усилителей.
Рабочий процесс рассматриваемого устройства делится на 2 стадии:
- закрытое положение транзистора, занимает основное время периода колебаний;
- транзистор в открытом положении, сигнал-импульс проходит стадию формирования.
У конденсатора С1 происходит заряд током источника в течение образования импульса. За счёт этого С1 обеспечивает закрытое положение усилительного элемента. Во время данной стадии у конденсатора С1 происходит неспешная разрядка через существенное сопротивление резистора R1. При этом на базе диода VT1 создается около нулевой потенциал, что не позволяет ему открыться.
При достижении порога напряжения открытия у усилительного элемента происходит процесс открывания, и сквозь обмотку I, называющуюся коллекторной, трансформатора Т потечёт ток. В этот момент в основной или базовой обмотке II происходит индукция потенциала.
Полярность должна быть такова, чтобы образующееся на базе транзистора напряжение имело положительную полярность. В случае ошибочного подключения обмоток трансформатора устройство генерировать сигналы не будет. В этом случае требуется переподключить концы одной из обмоток.
Блокинг-генератор заработает.
Важно! Обвальное развитие процесса открытия транзистора имеет название прямого блокинг-процесса.
В I обмотке трансформатора появляется положительное напряжение, что ведёт к возрастанию различных токов и, следовательно, продолжению снижения напряжения коллектора и базы усилителя. Совершается резкое нарастание коллекторного тока и напряжения на усилительном элементе. В следующий момент напряжение падает почти до нуля, и устройство переходит в режим насыщения.
Открытие усилителя происходит практически мгновенно, поэтому в течение всего этого времени потенциал конденсатора С1 и величина энергии в трансформаторе практически не претерпевают изменений. Фронт импульса сформирован. Происходит образование вершины импульса, конденсатор С1 начинает заряжаться.
Выход усилительного элемента из режима насыщения означает, что ток у коллектора опять начинает зависеть от количества накопленного в базе транзистора заряда, а базовый ток уменьшается.
Усилительные свойства транзистора начинают восстановление. В этот момент в первичной обмотке трансформатора формируется отрицательное относительно транзистора напряжение.
Данный процесс ведёт к продолжению уменьшения коллекторного тока. Происходит формирование среза импульса.
Усилительный элемент находится в закрытом положении. Происходит переход в исходное состояние. Физическая суть сводится к рассеянию энергии, появившейся за период появления сигнала-импульса в различных реактивных частях схемы.
Так как здесь разность потенциалов на конденсаторе и величина энергии в трансформаторе не изменились, то закрытие транзистора провоцирует рост напряжения на коллекторе. В этот момент у блокинг-генератора происходит выброс напряжения.
В некоторых случаях появляются паразитные колебания.
Ти » (3 – 5) R1С1 – таким выражением характеризуется автоколебательный режим.
Ждущий режим
При ждущем режиме работы рассматриваемого устройства генерация сигналов происходит только с помощью внешнего воздействия – на вход необходимо подать произвольные запускающие импульсы.
В начальном состоянии усилительный элемент закрывается отрицательным смещением на базе, и лавинообразное развитие процесса открытия транзистора начнется исключительно только после подачи противоположного по знаку импульса соответствующей амплитуды на базу.
Появление импульса происходит по полной аналогии автоколебательного режима, рассмотренного выше. Конденсатор С1 разряжается до изначального напряжения базы.
Далее транзистор остается в закрытом состоянии до появления последующего запускающего импульса.
Длительность сигналов, а также их форма, исходящих от рассматриваемого устройства, находятся в полной зависимости от параметров собранной схемы.
Чтобы цепь запуска не оказывала никакого воздействия на работу находящего в ждущем режиме блокинг-генератора, в представленной схеме присутствует специальный разделительный диод VD2.
Его задачей является закрытие сразу за окончанием процесса открывания транзистора. Это действие обрывает связь между внешним источником и интересующим нас устройством.
Допускается добавлять в расчёт представленной схемы эмиттерный повторитель.
Таким образом, подытоживаем принцип работы блокинг генератора на полевом транзисторе: если при исчезновении напряжения на базе транзистора условия, требуемые для повторения цикла без внешнего воздействия, не исполняются, то этот режим работы называется ждущим. Если же при исчезновении напряжения там же начинается новый цикл по образованию нового импульса без привлечения внешнего источника, то режим работы схемы автоколебательный.
Видео
Источник: https://amperof.ru/elektropribory/bloking-generator-printsip-raboty.html
Блокинг генератор
материалы в категории
Устройство блокинг-генератора
Блокинг-генератор представляет собой однокаскадный релаксационный генератор кратковременных импульсов с сильной индуктивной положительной обратной связью, создаваемой импульсным трансформатором.
Вырабатываемые блокинг-генератором импульсы имеют большую крутизну фронта и среза и по форме близки к прямоугольным. Длительность импульсов может быть в пределах от нескольких десятков нс до нескольких сотен мкс.
Обычно блокинг-генератор работает в режиме большой скважности, т. е.
длительность импульсов много меньше периода их повторения. Скважность может быть от нескольких сотен до десятков тысяч.
Транзистор, на котором собран блокинг-генератор, открывается только на время генерирования импульса, а остальное время закрыт. Поэтому при большой скважности время, в течении которого транзистор открыт, много меньше времени, в течение которого он закрыт. Тепловой режим транзистора зависит от средней мощности, рассеиваемой на коллекторе.
Благодаря большой скважности в блокинг-генераторе можно получить очень большую мощность во время импульсов малой и средней мощности.
Но одновременно с тем при большой скважности блокинг-генератор работает весьма экономично, так как транзистор потребляет энергию от источника питания только в течении небольшого времени формирования импульса.
Так же, как и мультивибратор, блокинг-генератор может работать в автоколебательном, ждущем режиме и режиме синхронизации.
Работа блокинг-генератора в автоколебательном режиме
Блокинг-генераторы могут быть собраны на транзисторах, включенных по схеме с ОЭ или по схеме с ОБ. Схему с ОЭ применяют чаще, так как она позволяет получить лучшую форму генерируемых импульсов (меньшую длительность фронта), хотя схема с ОБ более стабильна по отношению к изменению параметров транзистора.
Схема блокинг-генератора показана на рис. 1.
аботу блокинг-генератора можно разделить на две стадии. В первой стадии, занимающей большую часть периода колебаний, транзистор закрыт, а во второй – транзистор открыт и происходит формирование импульса.
Закрытое состояние транзистора в первой стадии поддерживается напряжением на кондере С1, заряженным током базы во время генерации предыдущего импульса.
В первой стадии кондер медленно разряжается через большое сопротивление резика R1, создавая близкий к нулевому потенциал на базе транзистора VT1 и он остается закрытым.
Когда напряжение на базе достигнет порога открывания транзистора, он открывается и через коллекторную обмотку I трансформатора Т начинает протекать ток.
При этом в базовой обмотке II индуктируется напряжение, полярность которого должна быть такой, чтобы оно создавало положительный потенциал на базе. Если обмотки I и II включены неправильно, то блокинг-генератор не будет генерировать.
Значится, концы одной из обмоток, неважно какой, необходимо поменять местами.
Положительное напряжение, возникшее в базовой обмотке, приведет к дальнейшему увеличению коллекторного тока и тем самым – к дальнейшему увеличению положительного напряжения на базе и т. д. Развивается лавинообразный процесс увеличения коллекторного тока и напряжения на базе. При увеличении коллекторного тока происходит резкое падение напряжения на коллекторе.
Лавинообразный процесс открывания транзистора, называющийся прямым блокинг-процессом, происходит очень быстро, и поэтому во время его протекания напряжение на кондере С1 и энергия магнитного поля в сердечнике практически не изменяются. В ходе этого процесса формируется фронт импульса.
Процесс заканчивается переходом транзистора в режим насыщения, в котором транзистор утрачивает свои усилительные свойства, и в результате положительная обратная связь нарушается.
Начинается этап формирования вершины импульса, во время которого рассасываются неосновные носители, накопленные в базе, и кондер С1 заряжается базовым током.
Когда напряжение на базе постепенно приблизится к нулевому потенциалу, транзистор выходит из режима насыщения, и тогда восстанавливаются его усилительные свойства. Уменьшение тока базы вызывает уменьшение тока коллектора.
При этом в базовой обмотке индуктируется напряжение, отрицательное относительно базы, что вызывает ещё большее уменьшение тока коллектора и т. д.
Образуется лавинообразный процесс, называемый обратным блокинг-процессом, в результате которого транзистор закрывается. Во время этого процесса формируется срез импульса.
Так как за время обратного блокинг-процесса напряжение на кондере С1 и энергия магнитного поля в сердечнике не успевают измениться, то после закрывания транзистора положительное напряжение на коллекторе продолжает расти и образуется характерный для блокинг-генератора выброс напряжения, после которого могут образоваться паразитные колебания.
Обратный выброс напряжения значительно увеличивает напряжение на коллекторе закрытого транзистора, создавая опасность его пробоя. Отрицательные полупериоды паразитных колебаний, трансформируясь в базовую цепь, могут вызвать открывание транзистора, т. е. ложное срабатывание схемы.
Для ограничения обратного выброса включают “демпферный” диод VD1. Во время основного процесса диод закрыт и не влияет на работу блокинг-генератора. Диод VD1 включается параллельно коллекторной обмотке трансформатора.
Опосля всех этих процессов происходит восстановление схемы в исходное состояние. Это и будет промежуток между импульсами. Процесс, так сказать, молчания заключается в медленном разряде кондера С1 через резик R1. Напряжение на безе при этом медленно растет, пока не достигнет порога открывания транзистора и процесс повторяется.
Период следования импульсов можно приближенно определить по формуле:
Tи≈(3÷5)R1C1
Ждущий режим блокинг- генератора
По аналогии со ждущим мультивибратором, для блокинг-генератора этот режим характерен тем, что схема генерирует импульсы только при поступлении на её вход запускающих импульсов произвольной формы. Для получения ждущего режима в блокинг-генератор должно быть включено запирающее напряжение (рис. 2).
В исходном состоянии транзистор закрыт отрицательным смещением на базе (-Eб) и прямой блокинг-процесс начинается только после подачи на базу транзистора положительного импульса достаточной амплитуды.
Формирование импульса осуществляется так же, как и в автоколебательном режиме. Разряд кондера С после окончания импульса происходит до напряжения -Eб. Затем транзистор остается закрытым до прихода следующего запускающего импульса.
Форма и длительность импульсов, формируемых блокинг-генератором, зависит при этом от параметров схемы.
Для нормальной работы ждущего блокинг-генератора необходимо выполнить неравенство:
Тз≥(5÷10)R1C1
где Тз – период повторения запускающих импульсов.
Для устранения влияния цепей запуска на работу ждущего блокинг-генератора включают разделительный диод VD2, который закрывается после открывания транзистора, в результате чего прекращается связь между блокинг-генератором и схемой запуска. Иногда в цепь запуска включают дополнительный каскад развязки (эмиттерный повторитель).
Примечание: сайт-источник: http://naf-st.ru
Источник: http://radio-uchebnik.ru/txt/12-elektronnye-ustrojstva/56-bloking-generator
Автогенераторные преобразователи напряжения (блокинг-генераторы)
Источники питания
В генераторах с самовозбуждением (автогенераторах) для возбуждения электрических колебаний обычно используется положительная обратная связь.
Существуют также автогенераторы на активных элементах с отрицательным динамическим сопротивлением, однако в качестве преобразователей они практически не используются.
Наиболее простая схема однокаскадного преобразователя напряжения на основе автогенератора показана на рис. 9.1.
Этот вид генераторов получил название блокинг-генераторов. Фазовый сдвиг для обеспечения условия возникновения колебаний в нем обеспечивается определенным включением обмоток.
Рис. 9.1. Схема преобразователя напряжения с трансформаторной обратной связью
Аналог транзистора 2N3055 — КТ819ГМ.
Блокинг-генератор позволяет получать короткие импульсы при большой скважности. По форме эти импульсы приближаются к прямоугольным.
Емкости колебательных контуров блокинг-генератора, как правило, невелики и обусловлены межвитковыми емкостями и емкостью монтажа. Предельная частота генерации блокинг-генератора — сотни кГц.
Недостатком этого вида генераторов является выраженная зависимость частоты генерации от изменения питающего напряжения.
Резистивный делитель в цепи базы транзистора преобразователя (рис. 9.1) предназначен для создания начального смещения.
Несколько видоизмененный вариант преобразователя с трансформаторной обратной связью представлен на рис. 9.2.
Рис. 9.2. Схема основного (промежуточного) блока источника высоковольтного напряжения на основе автогенераторного преобразователя
Автогенератор работает на частоте примерно 30 кГц. На выходе преобразователя формируется напряжение амплитудой до 1 кВ (определяется числом витков повышающей обмотки трансформатора).
Трансформатор Т1 выполнен на диэлектрическом каркасе, вставляемом в броневой сердечник Б26 из феррита М2000НМ1 (М1500НМ1). Первичная обмотка содержит 6 витков; вторичная обмотка — 20 витков провода ПЭЛШО диаметром 0,18 мм (0,12…0,23 мм).
Повышающая обмотка для достижения выходного напряжения величиной 700…800 В имеет примерно 1800 витков провода ПЭЛ диаметром 0,1 мм.
Через каждые 400 витков при намотке укладывается диэлектрическая прокладка из конденсаторной бумаги, слои пропитывают конденсаторным или трансформаторным маслом. Места выводов катушки заливают парафином.
Этот преобразователь может быть использован в качестве промежуточного для питания последующих ступеней формирования вьюокого напряжения (например с электрическими разрядниками или тиристорами).
Следующий преобразователь напряжения (США) также выполнен на одном транзисторе (рис. 9.3). Стабилизация напряжения смещения базы осуществляется тремя последовательно включенными диодами VD1 — VD3 (прямое смещение).
Рис. 9.3. Схема преобразователя напряжения с трансформаторной обратной связью
Коллекторный переход транзистора VT1 защищен конденсатором С2, кроме того, параллельно коллекторной обмотке трансформатора Т1 подключена цепочка из диода VD4 и стабилитрона VD5.
Генератор вырабатывает импульсы, по форме близкие к прямоугольным. Частота генерации составляет 10 кГц и определяется величиной емкости конденсатора СЗ.
Аналог транзистора 2N3700 — КТ630А.
Схема двухтактного трансформаторного преобразователя напряжения показана на рис. 9.4. Аналог транзистора 2N3055 — КТ819ГМ.
Трансформатор высоковольтного преобразователя (рис. 9.4) может быть выполнен с использованием ферритового незамкнутого сердечника круглого или прямоугольного сечения, а также на основе телевизионного строчного трансформатора.
При использовании ферритового сердечника круглой формы диаметром 8 мм число витков вьюоковольтной обмотки в зависимости от требуемой величины выходного напряжения может достигать 8000 витков провода диаметром 0,15…0,25 мм.
Коллекторные обмотки содержат по 14 витков провода диаметром 0,5…0,8 мм. Обмотки
Рис. 9.4. Схема двухтактного преобразователя с трансформа торной обратной связью
Рис. 9.5. Вариант схемы высоковольтного преобразователя с трансформаторной обратной связью
обратной связи (базовые обмотки) содержат по 6 витков такого же провода. При подключении обмоток следует соблюдать их фазировку. Выходное напряжение преобразователя — до 8 кВ.
В качестве транзисторов преобразователя могут быть использованы транзисторы отечественного производства, например, КТ819 и им подобные.
Вариант схемы аналогичного преобразователя напряжения показан на рис. 9.5 . Основное различие заключается в цепях подачи смещения на базы транзисторов.
Число витков первичной (коллекторной) обмотки — 2×5 витков диаметром 1,29 мм; вторичной — 2×2 витков диаметром 0,64 мм. Выходное напряжение преобразователя целиком определяется числом витков повышающей обмотки и может достигать 10…30 кВ.
Преобразователь напряжения А. Чаплыгина не содеpжит резисторов (рис. 9.6). Он питается от батареи напряжением 5 В и способен отдавать в нагрузку до 1 А при напряжении 12 В.
Рис. 9.6. Схема простого высокоэффективного преобразователя напряжения с питанием от батареи 5 В
Диодами выпрямителя служат переходы транзисторов автогенератора.
Устройство способно работать и при пониженном до 1 В напряжении питания. Для маломощных вариантов преобразователя можно использовать транзисторы типа КТ208, КТ209, КТ501 и другие. Максимальный ток нагрузки не должен превышать максимального тока базы транзисторов.
Диоды VD1 и VD2 — не обязательны, однако позволяют получить на выходе дополнительное напряжение 4,2 В отрицательной полярности. КПД устройства около 85%.
Трансформатор Т1 выполнен на кольце К18×8×5 2000НМ1. Обмотки I и II имеют по 6, III и IV — по 10 витков провода ПЭЛ-2 0,5.
Преобразователь напряжения (рис. 9.7) выполнен по схеме индуктивной трехтонки и предназначен для измерений высокоомных сопротивлений и позволяет получить на выходе нестабилизированное напряжение 120… 150 В [9.5]. Потребляемый преобразователем ток около 3…5 мА при напряжении питания 4,5 В.
Трансформатор для этого устройства может быть создан на основе телевизионного трансформатора БТК-70. Его вторичную обмотку удаляют, взамен нее наматывают низковольтную обмотку преобразователя — 90 витков (два слоя по 45 витков) провода ПЭВ-1 0,19…0,23 мм. Отвод от 70-го витка снизу по схеме.
Резистор R1 —величиной 12…51 кОм.
Рис. 9.7. Схема преобразователя напряжения по схеме индуктивной трехточки
Рис. 9.8. Схема преобразователя напряжения 1,5 В/-9 В
Преобразователь (рис. 9.8) представляет собой однотактный релаксационный генератор с емкостной положительной обратной связью (02, СЗ). В коллекторную цепь транзистора VT2 включен повышающий автотрансформатор Т1.
В преобразователе использовано обратное включение выпрямительного диода VD1, т.е. при открытом транзисторе VT2 к обмотке автотрансформатора приложено напряжение питания Uп, и на выходе автотрансформатора появляется импульс напряжения.
Однако включенный в обратном направлении диод VD1 в это время закрыт, и нагрузка отключена от преобразователя.
В момент паузы, когда транзистор закрывается, полярность напряжения на обмотках Т1 изменяется на противоположную, диод VD1 открывается, и выпрямленное напряжение прикладывается к нагрузке.
При последующих циклах, когда транзистор VT2 запирается, конденсаторы фильтра (С4, С5) разряжаются через нагрузку, обеспечивая протекание постоянного тока.
Индуктивность повышающей обмотки автотрансформатора Т1 при этом играет роль дросселя сглаживающего фильтра.
Для устранения подмагничивания сердечника автотрансформатора постоянным током транзистopa VT2 используется перемагничивание сердечника автотрансформатора за счет включения параллельно его обмотке конденсаторов С2 и СЗ, которые одновременно являются делителем напряжения обратной связи. Когда транзистор VT2 закрывается, конденсаторы С2 и СЗ в течение паузы разряжаются через часть обмотки трансформатора, перемагничивая сердечник Т1 током разряда.
Частота генерации зависит от напряжения на базе транзистора VT1. Стабилизация выходного напряжения осуществляется за счет отрицательной обратной связи (ООС) по постоянному напряжению посредством R2. При понижении выходного напряжения увеличивается частота генерируемых импульсов при примерно одинаковой их длительности.
В результате увеличивается частота подзарядки конденсаторов фильтра С4 и С5 и падение напряжения на нагрузке компенсируется. При увеличении выходного напряжения частота генерации, наоборот, уменьшается. Так, после заряда накопительного конденсатора С5 частота генерации падает в десятки раз. Остаются лишь редкие импульсы, компенсирующие разряд конденсаторов в режиме покоя.
Такой способ стабилизации позволил уменьшить ток покоя преобразователя до 0,5 мА.
Транзисторы VT1 и VT2 должны иметь возможно больший коэффициент усиления для повышения экономичности. Обмотка автотрансформатора намотана на ферритовом кольце К10×6×2 из материала 2000НМ и имеет 300 витков провода ПЭЛ-0,08 с отводом от 50-го витка (считая от «заземленного» вывода). Диод VD1 должен быть вьюокочастотным и иметь малый обратный ток.
Налаживание преобразователя сводится к установке выходного напряжения равным -9 В путем подбора резистора R2.
На рис. 9.9 показана схема преобразователя стабилизированного напряжения с широтно-импульсным управлением . Преобразователь сохраняет работоспособность при уменьшении напряжения батареи с 9….12 до 3 В. Такой преобразователь оказывается наиболее пригодным при батарейном питании аппаратуры.
кпд стабилизатора — не менее 70%. Стабилизация сохраняется при уменьшении напряжения источника питания ниже выходного стабилизированного напряжения преобразователя, чего не может обеспечить традиционный стабилизатор напряжения. Принцип стабилизации, использованный в данном преобразователе напряжения.
При включении преобразователя ток через резистор R1 открывает транзистор VT1, коллекторный ток которого, протекая через обмотку II трансформатора Т1, открывает мощный транзистор VT2. Транзистор VT2 входит в режим насыщения, и ток через обмотку I трансформатора линейно увеличивается. В трансформаторе происходит накопление энергии.
Через некоторое время транзистор VT2 переходит в активный режим, в обмотках трансформатора возникает ЭДС самоиндукции, полярность которой противоположна приложенному к ним напряжению (магнитопровод трансформатора не насыщается). Транзистор VT2 лавинообразно закрывается и ЭДС самоиндукции обмотки I через диод VD2 заряжает конденсатор СЗ.
Конденсатор С2 способствует более четкому закрыванию транзистора. Далее процесс повторяется.
Через некоторое время напряжение на конденсаторе СЗ увеличивается настолько, что открывается стабилитрон VD1, и базовый ток транзистора VT1 уменьшается, при этом уменьшается ток базы, а значит, и коллекторный ток транзистора VT2. Поскольку накопленная в трансформаторе энергия определяется коллекторным током транзистора VT2, дальнейшее увеличение
Рис. 9.9. Схема преобразователя стабилизированного напряжения
напряжения на конденсаторе СЗ прекращается. Конденсатор разряжается через нагрузку. Таким образом на выходе преобразователя поддерживается постоянное напряжение.
Выходное напряжение задает стабилитрон VD1. Частота преобразования изменяется в пределах 20… 140 кГц.
Преобразователь напряжения [9.7], схема которого показана на рис. 9.10, отличается тем, что в нем цепь нагрузки гальванически развязана от цепи управления. Это позволяет получить несколько вторичных стабильных напряжений. Использование интегрирующего звена в цепи обратной связи позволяет улучшить стабилизацию вторичного напряжения.
Рис. 9.10. Схема преобразователя стабилизированного напряжения с биполярным выходом
Частота преобразования уменьшается почти линейно при уменьшении питающего напряжения. Это обстоятельство усиливает обратную связь в преобразователе и повышает стабильность вторичного напряжения. Напряжение на сглаживающих конденсаторах вторичных цепей зависит от энергии импульсов, получаемых от трансформатора.
Наличие резистора R2 делает напряжение на накопительном конденсаторе СЗ зависимым и от частоты следования импульсов, причем степень зависимости (крутизна) определяется сопротивлением этого резистора. Таким образом, подстроенным резистором R2 можно устанавливать желаемую зависимость изменения напряжения вторичных обмоток от изменения напряжения питания.
Полевой транзистор VT2 — стабилизатор тока. КПД преобразователя может доходить до 70… 90%.
Нестабильность выходного напряжения при напряжении питания 4… 12 В не более 0,5%, а при изменении температуры окружающего воздуха от -40 до +50°С — не более 1,5%. Максимальная мощность нагрузки — 2 Вт.
При налаживании преобразователя резисторы R1 и R2 устанавливаются в положение минимального сопротивления и подключают эквиваленты нагрузок Rн.
На вход устройства подается напряжение питания 12 В и с помощью резистора R1 на нагрузке Rн устанавливается напряжение 15 В. Далее напряжение питания уменьшают до 4 В и резистором R2 добиваются напряжения на выходе также 15 В.
Повторяя этот процесс несколько раз, добиваются стабильного напряжения на выходе.
Обмотки I и II и магнитопровод трансформатора у обоих вариантов преобразователи одинаковы. Обмотки намотаны на броневом магнитопроводе Б26 из феррита 1500НМ. Обмотка I содержит 8 витков провода ПЭЛ 0,8, а II — 6 витков провода ПЭЛ 0,33 (каждая из обмоток III и IV состоит из 15 витков провода ПЭЛ 0,33 мм).
Рис. 9.11. Схема понижающего преобразователя напряжения на основе блокинг-генератора
Схема простого малогабаритного преобразователя сетевого напряжения, выполненного из доступных элементов, показана на рис. 9.11. В основе устройства обычный блокинг-генератор на транзисторе VT1 (КТ604, КТ605А, КТ940).
Трансформатор Т1 намотан на броневом сердечнике Б22 из феррита М2000НН. Обмотки Iа и Ib содержат 150+120 витков провода ПЭЛШО 0,1 мм. Обмотка II имеет 40 витков провода ПЭЛ 0,27 мм; III — 11 витков провода ПЭЛШО 0,1 мм. Вначале наматывается обмотка Iа, затем — II, после — обмотка Ib, и, наконец, обмотка III.
Источник питания не боится короткого замыкания или обрыва в нагрузке, однако имеет большой коэффициент пульсаций напряжения, низкий КПД, небольшую выходную мощность (до 1 Вт) и значительный уровень электромагнитных помех. Питать преобразователь можно и от источника постоянного тока напряжением 120 Б. В этом случае резисторы R1 и R2 (а также диод VD1) следует исключить из схемы.
Слаботочный преобразователь напряжения для питания газоразрядного счетчика Гэйгера-Мюллера может быть собран по схеме на рис. 9.12. Преобразователь представляет собой транзисторный блокинг-генератор с дополнительной повышающей обмоткой.
Импульсы с этой обмотки заряжают конденсатор СЗ через выпрямительные диоды VD2, VD3 до напряжения 440 В. Конденсатор СЗ должен быть либо слюдяным, либо керамическим, на рабочее напряжение не ниже 500 В. Длительность импульсов блокинг-генератора примерно 10 мкс.
Частота следования импульсов (десятки Гц) зависит от постоянной времени цепи R1, 02.
Рис. 9.12. Схема слаботочного преобразователя напряжения для питания газоразрядного счетчика Гейгера-Мюллера
Магнитопровод трансформатора Т1 изготавливают из двух склеенных вместе ферритовых колец К16×10×4,5 ЗОООНМ и изолируют его слоем лакоткани, тефлона или фторопласта.
Вначале наматывают внавал обмотку III — 420 витков провода ПЭВ-2 0,07, заполняя магнитопровод равномерно. Поверх обмотки III накладывают слой изоляции.
Обмотки I (8 витков) и II (3 витка) наматывают любым проводом поверх этого слоя, их также следует возможно равномернее распределить по кольцу.
Следует обратить внимание на правильную фазировку обмоток, она должна быть выполнена до первого включения.
При сопротивлении нагрузки порядка единиц МОм преобразователь потребляет ток 0,4… 1,0 мA.
Преобразователь напряжения (рис. 9.13) предназначен для питания фотовспышки. Трансформатор Т1 выполнен на магнитопроводе из двух сложенных вместе пермаллоевых колец К40х28х6. Обмотка коллекторной цепи транзистора VT1 имеет 16 витков ПЭВ-2 0,6 мм; его базовой цепи — 12 витков такого же провода. Повышающая обмотка содержит 400 витков ПЭВ-2 0,2.
Рис. 9.13. Схема преобразователя напряжения для фотовспышки
Неоновая лампа HL1 использована от стартера лампы дневного света.
Выходное напряжение преобразователя плавно повышается на конденсаторе фотовспышки до 200 В за 50 секунд. Устройство при этом потребляет ток до 0,6 А.
Для питания ламп-вспышек предназначен преобразователь напряжения ПН-70, являющийся основой описываемого ниже устройства (рис. 9.14). Обычно энергия батарей преобразователя расходуется с минимальной эффективностью. Вне зависимости от частоты следования вспышек света генератор работает непрерывно, расходуя большое количество энергии и разряжая батареи.
Рис. 9.14. Схема модифицированного преобразователя напряжения ПН-70
Перевести работу преобразователя в ждущий режим удалось О. Панчику, который включил на выходе преобразователя резистивный делитель R5, R6 и подал сигнал с него через стабилитрон VD1 на электронный ключ, выполненный на транзисторах VT1 — VT3 по схеме Дарлингтона.
Как только напряжение на конденсаторе фотовспышки (на схеме не показан) достигнет номинального значения, определяемого значением резистора R6, стабилитрон VD1 пробьется, а транзисторный ключ отключит батарею питания (9 В) от преобразователя.
Когда напряжение на выходе преобразователя понизится в результате саморазряда или разряда конденсатора на лампу-вспышку, стабилитрон VD1 перестанет проводить ток, произойдет включение ключа и, соответственно, преобразователя.
Транзистор VT1 должен быть установлен на медном радиаторе размерами 50×22×0,5 мм.
Шустов М.А
Источник: http://radiopolyus.ru/istochniki-pitaniya/37-preobrazovateli-napryazheniya/73-avtogeneratornye-preobrazovateli-napryazheniya-bloking-generatory
Блокинг-генератор и его схема :
Блокинг-генераторы – это устройства, которые способны получать сигналы. По форме они могут быть синусоидальными либо прямоугольными. Дополнительно некоторые устройства получают гармонические сигналы.
По частотности блокинг-генераторы довольно сильно различаются. Также важно упомянуть о том, что параметр проводимости сигнала зависит от типа выпрямителя.
Чтобы более детально ознакомиться с устройством, необходимо рассмотреть разные его конфигурации.
Устройство на полевом транзисторе РР20
Блокинг-генератор на полевом транзисторе на сегодняшний день считается довольно востребованным. Используются такие модели чаще всего в радиоприемниках.
Однако для измерительных приборов они также подходят. В данном случае параметр пороговой частоты в среднем находится в районе 80 Гц. Конденсаторы в таких моделях часто устанавливаются проходного типа.
Однако асинхронные модификации на рынке также встречаются.
Работают указанные блокинг-генераторы исключительно с сигналами синусоидального типа. В данном случае выпрямители устанавливаются самые разнообразные.
Изменение фазовой частоты в таких устройствах осуществляется за счет изменения напряжения в преобразователях. Проводимость сигнала прибора зависит от мощности выпрямителя.
Чтобы сделать блокинг-генератор своими руками, блок питания, как правило, устанавливается на 20 В. Взять его можно даже с персонального компьютера.
Синусоидальная модификация
Синусоидальный блокинг-генератор на сегодняшний день пользуется большим спросом. Для измерительных приборов он походит идеально. В частности, модели применяют для осциллографов. Непосредственно параметр проводимости сигнала зависит от типа выпрямителя.
Если рассматривать блокинг-генератор на одном транзисторе в 100 Гц, то в нем резисторы, как правило, устанавливаются полевого типа. Однако есть модификации с переменными аналогами. Конденсаторы в данном случае можно встретить с большой проводимостью. При этом напряжение они обычно выдерживают в районе 20 В.
Модель гармонических колебаний
Схема модели данного типа предполагает использование низкочастотных выпрямителей. При этом резисторы в основном подбираются полевого типа. Если взять блокинг-генератор на одном транзисторе в 100 Гц, то у него используются, как правило, проходные конденсаторы. В этом случае напряжение они способны выдерживать на уровне 20В. Преобразователи в таких устройствах применяются с тетродами.
Также следует отметить, что существуют модели с регуляторами. Для этой цели применяются различного типа модуляторы. Так, для модели на 20 Гц они подходят многоканального типа. Амплитуда колебаний в такой ситуации будет зависеть от пропускной способности прибора. В среднем вышеуказанный параметр колеблется в районе 4 мк. Самозапитка блокинг-генератора осуществляется при напряжении в 30 В.
Устройство прямоугольных импульсов
Схема модели данного типа подразумевает использование широкополосных выпрямителей. В наше время такие устройства часто встречаются в радиоприемниках.
Если рассматривать модификации на 100 Гц, то резисторы в них чаще всего производители устанавливают нормированные. При этом полевые аналоги можно встретить в приборах довольно редко. Параметр проводимости в таком случае лежит в районе 4 мк.
Если рассматривать модификации на 120 Гц, то они в основном идут на проходных конденсаторах.
При этом модуляторы используются только операционного типа. В данном случае регуляторы устанавливаются с дисплеями. С их помощью можно следить за частотой колебаний.
Также данные устройства изготавливаются с частотой в 140 Гц. В данном случае конденсаторы имеются открытого типа. Проводимость сигнала у них в среднем около 4 мк.
В свою очередь, напряжение компоненты выдерживают примерно в 20В.
Схема линейной модификации
Линейный блокинг-генератор в наше время используется в медицинском оборудовании. Отличие таких моделей заключается в том, что выпрямители у них устанавливаются высокой чувствительности.
За счет этого частотность сигнала показывается очень точно. Дополнительно следует учитывать, что указанные модели обладают хорошей проводимостью.
Для модификаций на 100 Гц конденсаторы используются закрытого типа.
При этом блоки питания чаще всего устанавливаются на 30 В. Параметр проводимости сигнала в данных блокинг-генераторах чаще всего колеблется в районе 3 мк. Однако модели на 120 Гц на рынке также представлены. В данном случае конденсаторы используются проходного типа, и напряжение они могут выдерживать 25 В. Показатель проводимости сигнала в такой ситуации зависит от типа выпрямителя.
Устройство на 100 Гц
На 100 Гц блокинг-генератор (схема показана ниже) в наше время используется часто в радиоприемниках. При этом для медицинского оборудования он не годится. Также следует учитывать, что выпрямители у моделей, как правило, устанавливаются операционного типа. Однако проводниковые аналоги также встречаются. Модуляторы для таких устройств подходят самые разнообразные.
Наиболее распространенными принято считать многоканальные модификации. Для поворотных регуляторов они подходят отлично. Непосредственно определение тактовой частоты происходит за счет изменения напряжения.
Для этого блоки питания в устройства подбираются на 20 В. Также следует отметить, что на рынке представлены приборы со вспомогательными адаптерами. Для синусоидальных сигналов они подходят хорошо.
При этом амплитуда колебаний их определяется за счет преобразователя.
Модель на 120 Гц
Блокинг-генератор данного типа широко распространен в измерительных приборах. Для создания осциллографов он используются довольно часто. Как правило, выпрямители в устройствах применяются с высокой чувствительностью. В данном случае параметр проводимости довольно значительный.
Однако следует учитывать, что конденсаторы по характеристикам могут сильно различаться. При этом резисторы используются как открытого, так и полевого типа. Преобразователи устанавливаются с низкой пропускной способностью. Для гармонических сигналов указанные приборы подходят идеально.
Схема модели на 140 Гц
Данного типа блокинг-генератор (схема показана ниже) используется часто в бытовой технике. При этом для измерительных приборов он не подходит. Из недостатков устройства можно отметить малую чувствительность.
Таким образом, информация часто получается неточной. Вспомогательные адаптеры в устройствах используются с различной пропускной способностью. Блоки питания в данном случае устанавливаются на 20 и 30В.
Здесь преобразователи подходят только синхронного типа.
При этом инвертирующие модификации в наше время встречаются довольно редко. В среднем параметр проводимости блокинг-генераторов колеблется в районе 3 мк. Однако следует учитывать, что конденсаторы в системе используются различные. В зависимости от их типа показатель чувствительности может меняться.
Устройства серии LC
Блокинг-генератор данной серии используется в коротковолновых радиоприемниках. В данном случае чувствительность устройства незначительная. Происходит это из-за слабой пропускной способности выпрямителя операционного типа.
Конденсаторы в этой модели проходные. При этом часто можно встретить полевые резисторы с высокой пропускной способностью. В некоторых модификациях дополнительно установлены усилители.
При этом тетроды для фиксации синусоидальных сигналов встречаются довольно редко.
Источник: https://www.syl.ru/article/213313/new_bloking-generator-i-ego-shema
Автоколебательный блокинг-генератор
На рис. 8.1. приведена схема автоколебательного блокинг-генератора. Он представляет собой усилитель охваченный положительной обратной связью (ПОС) через импульсный трансформатор.
Первичная обмотка с числом витков w1 включена в коллекторную цепь транзистора VT1, вторичная обмотка с числом витков (w2) — в базовую цепь транзистора VT1.
Для повышения выходного напряжения предусмотрена третья обмотка с числом витков w3.
Для обеспечения условия выполнения баланса фаз генератора первичная и вторичная обмотка включены встречно.
Режим работы транзистора VT1 по постоянному току обеспечивается резистором R, который определяет ток базы. Времязадающая цепь RC определяет время паузы () блокинг-генератора.
Поскольку скважность импульсов Q=10…100, то время импульсов () в десятки — сотни раз меньше времени паузы. Значит постоянная времени RC цепи () практически определяет период колебаний Т.
Время паузы рассчитывается по формуле:
,
где .
Рисунок 8.1 — Схема автоколебательного блокинг-генератора
Оценка величины, позволяет пренебречь вторым слагаемым в знаменателе. Тогда принимая во внимание эти допущения, получим время паузы блокинг-генератора (период и частоту) в виде:
;
;.
Для возбуждения блокинг-генератора необходимо выполнение двух условий — баланса фаз и баланса амплитуд:
| к=0,1,2… (БФ)(БА) |
Определяя значение коэффициента усиления в активном режиме работы транзистора VT1 в период переходного процесса в соответствии со схемой замещения каскада и с учетом БА, получим:
.
Отсюда следует, что для выполнения БА:
,
где — входное сопротивление транзистора VT1, приведенное к первичной обмотке,
,
где.
Для блокинг-генераторов достаточны транзисторы с коэффициентом усиления по току .
На рис. 8.2. приведены осциллограммы работы автоколебательного блокинг-генератора.
Рассмотрим осциллограммы с момента времени t0=0. Конденсатор С, заряженный в предыдущем цикле, разрядился почти до нуля (транзистор VT1 в предыдущем цикле был заперт) при t > t0 транзистор VT1 начинает открываться, ток коллектора возрастает, вызывая в коллекторной обмотке э.д.с самоиндукции. Это приводит в возникновению э.д.с.
в базовой обмотке, «—» которой приложен к базе транзистора VT1, а «+» к конденсатору С, под действием которой конденсатор С начинает заряжаться.
Потенциал «—» на базе транзистора VT1 относительно эмиттера увеличивает ток базы, что приводит к дальнейшему увеличению , обеспечивая лавинообразный процесс переключения транзистора VT1, который заканчивается в момент времени t1 его насыщением.
На этом этапе переключения транзистора (от закрытого tt0 до насыщенного t=t1) формируется передний фронт импульса. Напряжение на конденсаторе С () изменяется незначительно, поскольку длительность переднего фронта невелика. На участке t0—t1 транзистор VT1 находится в активном режиме (), а на участке t1—t2 в режиме насыщения, при этом и транзистор не усиливает сигналы.
Рисунок 8.2 — Осциллограммы работы автоколебательного блокинг-генератора
После t1, т.к. , баланс амплитуд в генераторе не выполняется, поэтому ток базы перестает управлять током коллектора. Уменьшается наводимая э.д.с. во вторичной обмотке, что приводит к уменьшению тока базы и на этом этапе формируется крыша импульса. Уменьшение тока базы приводит к появлению в базовой обмотке э.д.с.
самоиндукции, которая препятствует уменьшению тока базы . Под действием э.д.с. происходит заряд конденсатора С, через ЭБ насыщенного транзистора VT1. RЭБ мало и заряд происходит очень быстро.
При этом одновременно ток базы и напряжение на базе изменяются до нуля, и в момент времени t2 транзистор выходит из состояния насыщения.
Следовательно, он вновь восстанавливает свои усилительные свойства при последующем переходе в активный режим и в момент времени t2 заканчивается формирование крыши импульса, после чего формируется его задний фронт.
На интервале времени t2—t3 ток колектораначинает уменьшаться, что приводит к появлению в базовой обмотке э.д.с. самоиндукции с полярностью противоположной предыдущей, т.е. способствующей отпиранию транзистора. При этом транзистор VT1 закрывается и тем самым формирует лавинообразный процесс, который заканчивается в момент времени t3 запиранием транзистора.
На этом интервале напряжение на базе транзистора VT1 , что обусловлено конечным временем рассасывания дырок в базе, после насыщения транзистора VT1 и вызывает обратный ток .
Поскольку в момент запирания транзистора VT1 ток коллектора не равен нулю, то он не может мгновенно прекратиться. За счет э.д.с. самоиндукции коллекторной обмотки (э.д.с. повышается и стремится поддержать ток коллектора ) напряжение на коллекторе превышает напряжение питания. При этом может быть порядка . Для ликвидации этого всплеска в схеме предусмотрена шунтирующая цепочка VDшRш.
После t3 начинается формирование паузы и происходит перезаряд конденсатора С через резистор R от . Напряжение на конденсаторе С () начинает медленно уменьшаться, и, когда напряжение достигнет нуля, схема возвращается к исходному моменту времени t0 и начинается новое опрокидывание схемы. Реальный вид выходного напряжения блокинг-генератора приведен на рис. 8.3.
Рисунок 8.3 — Реальные выходные осциллограммы автоколебательного блокинг-генератора
Длительность импульса блокинг-генератора можно вычислить по формуле:
.
Длительность фронта импульса определяется выражением:
.
При, получим.
Источник: https://megaobuchalka.ru/7/33121.html
Загрузка...