Kako blokirajući oscilator djeluje

Blokirajući oscilator jedan je od najjednostavnijih oblika oscilatora koji je u stanju proizvesti samoodržive oscilacije korištenjem samo nekoliko pasivnih i jedne aktivne komponente.

Naziv 'blokiranje' primjenjuje se zbog činjenice da je prebacivanje glavnog uređaja u obliku BJT-a blokirano (izrezano) češće nego što je dopušteno provesti tijekom oscilacija, pa otuda i naziv blokirajući oscilator .

Gdje se obično koristi blokadni oscilator

Ovaj oscilator će generirati kvadratni izlaz koji se može učinkovito primijeniti za izradu SMPS sklopova ili bilo kojih sličnih sklopnih sklopova, ali se ne može koristiti za rad osjetljive elektroničke opreme.

Tonske note generirane ovim oscilatorom postaju savršeno pogodne za alarme, uređaje za vježbanje Morseove azbuke, bežični punjači baterija itd. Krug također postaje primjenjiv kao svjetlosno svjetlo u fotoaparatima, što se često može vidjeti neposredno prije klika na bljeskalicu, ova značajka pomaže u smanjenju zloglasnog efekta crvenih očiju.

Zbog svoje jednostavne konfiguracije, ovo oscilatorni krug široko se koristi u eksperimentalnim setovima, a učenicima je puno lakše i zanimljivije brzo ih shvatiti.

Kako djeluje blokirajući oscilator

Za izrada blokirajućeg oscilatora , odabir komponenata postaje prilično kritičan kako bi mogao raditi s optimalnim učincima.

Koncept blokirajućeg oscilatora zapravo je vrlo fleksibilan i ishod iz njega može se uvelike mijenjati, jednostavno mijenjanjem karakteristika uključenih komponenata, kao što su otpornici, transformator.

The transformator ovdje posebno postaje presudan dio, a izlazni valni oblik uvelike ovisi o vrsti ili marki ovog transformatora. Na primjer, kada se impulsni transformator koristi u blokadnom krugu oscilatora, valni oblik dobiva oblik pravokutnih valova koji se sastoje od brzih porasta i pada.

Oscilirajuća snaga ovog dizajna postaje učinkovito kompatibilna sa svjetiljkama, zvučnicima, pa čak i relejima.

Samac otpornik može se vidjeti kako kontrolira frekvenciju oscilatora za blokiranje, pa stoga, ako se ovaj otpor zamijeni loncem, frekvencija postaje ručno promjenjiva i može se podesiti prema zahtjevu korisnika.

Međutim, treba paziti da se vrijednost ne smanji ispod određene granice koja bi inače mogla oštetiti tranzistor i stvoriti neobično nestabilne karakteristike izlaznog valnog oblika. Uvijek se preporuča postaviti sigurnosni otpornik s minimalnom vrijednošću u seriju s loncem kako biste spriječili ovu situaciju.

Kružni rad

Krug radi uz pomoć pozitivnih povratnih informacija preko transformatora povezujući dva vremenska razdoblja prebacivanja, odnosno vrijeme Tclose kada je sklopka ili tranzistor zatvoren, i vrijeme Topen kada je tranzistor otvoren (ne vodi). U analizi se koriste sljedeće kratice:

• t, vrijeme, jedna od varijabli
• Zatvoreno: trenutak na kraju zatvorenog ciklusa, inicijalizacija otvorenog ciklusa. Također veličina vremena trajanje kad je sklopka zatvorena.
• Topen: trenutak na svakom kraju otvorenog ciklusa ili na početku zatvorenog ciklusa. Isto kao T = 0. Također veličina vremena trajanje kad god je prekidač otvoren.
• Vb, napon napajanja npr. Vbattery
• Vp, napon unutar primarni namot. Idealan komutacijski tranzistor omogućit će opskrbni napon Vb na primarnom, pa će u idealnoj situaciji Vp biti = Vb.
• Vs, napon preko sekundarni namot
• Vz, fiksni napon opterećenja koji nastaje uslijed npr. suprotnim naponom Zener diode ili prednjim naponom spojenog (LED).
• Im, struja magnetiziranja preko primarne
• Ipeak, m, najviša ili 'vršna' struja magnetiziranja na primarnoj strani trafoa. Održava se neposredno prije Topena.
• Np, broj primarnih zavoja
• Ns, broj sekundarnih zavoja
• N, omjer namota također definiran kao Ns / Np,. Za savršeno konfigurirani transformator koji radi s idealnim uvjetima imamo Is = Ip / N, Vs = N × Vp.
• Lp, primarna samoinduktivnost, vrijednost izračunata brojem primarnih zavoja Np na kvadrat , i 'faktor induktivnosti' AL. Samoinduktivnost se često izražava formulom Lp = AL × Np2 × 10−9 henries.
• R, kombinirani prekidač (tranzistor) i primarni otpor
• Gore, energija akumulirana unutar fluksa magnetskog polja preko namota, izražena strujom magnetiziranja Im.

Rad tijekom zatvorenog stanja (vrijeme kada je prekidač zatvoren)

Onog trenutka kad se komutacijski tranzistor aktivira ili aktivira, on primjenjuje napon izvora Vb preko primarnog namota transformatora.

Djelovanje stvara struju magnetiziranja Im na transformatoru kao Im = Vprimarni × t / Lp

gdje se t (vrijeme) može mijenjati s vremenom i započinje na 0. Navedena struja magnetiziranja Im sada 'vozi' na bilo kojoj reverzno generiranoj sekundarnoj struji Je li koja može inducirati opterećenje na sekundarnom namotu (na primjer u upravljački sklop stezaljka (baza) prekidača (tranzistor) i naknadno vraćena na sekundarnu struju u primarnoj = Is / N).

Ova izmjenična struja na primarnom zauzvrat generira promjenjivi magnetski tok unutar namotaja transformatora što omogućuje prilično stabilizirani napon Vs = N × Vb na sekundarnom namotu.

U mnogim konfiguracijama napon sekundarne strane Vs može se zbrajati s naponom napajanja Vb zbog činjenice da je napon na primarnoj strani približno Vb, Vs = (N + 1) × Vb dok je prekidač (tranzistor) u položaju dirigentski način.

Dakle, postupak prebacivanja može imati tendenciju stjecanja dijela svog upravljačkog napona ili struje izravno iz Vb, dok preostali kroz Vs.

To podrazumijeva da bi upravljački napon sklopke ili struja bili 'u fazi'

Međutim, u situaciji odsutnosti primarnog otpora i zanemarivog otpora na tranzistorskoj sklopci, može rezultirati porastom struje magnetiziranja Im s 'linearnom rampom' koja se može izraziti formulom kako je dana u prvom stavku.

Suprotno tome, pretpostavimo da postoji značajna veličina primarnog otpora za tranzistor ili oboje (kombinirani otpor R, npr. Otpor primarne zavojnice zajedno s otpornikom priključenim na emiter, otpor kanala FET), tada bi vremenska konstanta Lp / R mogla rezultirati rastuća krivulja magnetizirajuće struje s dosljedno padajućim nagibom.

U oba scenarija struja magnetiziranja Im imat će naredbeni učinak kroz kombiniranu primarnu i tranzistorsku struju Ip.

To također implicira da bi se učinak mogao beskonačno povećavati ako nije uključen ograničavajući otpor.

Međutim, kao što je gore proučeno tijekom prvog slučaja (nizak otpor), tranzistor u konačnici ne može podnijeti višak struje, ili jednostavno rečeno, njegov otpor može narasti do mjere kada pad napona na uređaju može postati jednak opskrbni napon koji uzrokuje potpuno zasićenje uređaja (što se može procijeniti prema pojačanju tranzistora hfe ili 'beta' specifikacijama).

U drugoj situaciji (npr. Uključivanje značajnog otpora primarnog i / ili emitera) (pad) nagiba struje mogao bi doseći točku u kojoj inducirani napon na sekundarnom namotu jednostavno nije dovoljan da tranzistor zadrži u provodnom položaju.

U trećem scenariju, jezgra koja se koristi za transformator mogao doći do točke zasićenja i srušiti se što bi ga zauzvrat spriječilo da podupire bilo kakvu daljnju magnetizaciju i zabraniti primarni do sekundarni indukcijski proces.

Stoga možemo zaključiti da bi tijekom sve tri gore spomenute situacije brzina porasta primarne struje ili brzina porasta protoka u jezgri trafoa u trećem slučaju mogla pokazati tendenciju pada prema nuli.

Rekavši to, u prva dva scenarija otkrivamo da, unatoč činjenici da se čini da primarna struja nastavlja svoju opskrbu, njezina vrijednost dodiruje konstantnu razinu koja bi mogla biti jednaka vrijednosti opskrbe koju daje Vb podijeljena sa zbrojem vrijednosti otpori R na primarnoj strani.

U takvom 'strujno ograničenom' stanju tok toka transformatora može imati tendenciju pokazivanja stabilnog stanja. Osim promjenjivog fluksa, koji bi mogao nastaviti inducirati napon na sekundarnoj strani trafo-a, to implicira da je stalni tok indikativan za neuspjeh indukcijskog procesa preko namota što rezultira padom sekundarnog napona na nulu. To dovodi do otvaranja prekidača (tranzistora).

Gornje sveobuhvatno objašnjenje jasno objašnjava kako blokirajući oscilator djeluje i kako se ovaj vrlo svestrani i fleksibilni oscilatorni krug može koristiti za bilo koju navedenu aplikaciju i fino podesiti na željenu razinu, kako to korisnik radije želi primijeniti.