Kako deluje blokirni oscilator

Blokirni oscilator je ena najpreprostejših oblik oscilatorjev, ki lahko z uporabo le nekaj pasivnih in ene same aktivne komponente ustvari samonosne nihanja.

Ime 'blokiranje' se uporablja, ker je preklapljanje glavne naprave v obliki BJT pogosteje blokirano (odrezano), kot je dovoljeno med nihanjem, in od tod tudi ime, ki blokira oscilator .

Kje se običajno uporablja blokirni oscilator

Ta oscilator bo ustvaril kvadratni valovni izhod, ki ga je mogoče učinkovito uporabiti za izdelavo SMPS vezij ali podobnih stikalnih vezij, vendar ga ni mogoče uporabiti za upravljanje občutljive elektronske opreme.

Tonske opombe, ustvarjene s tem oscilatorjem, postanejo popolnoma primerne za alarme, naprave za vadbo morsejeve kode, brezžični polnilci baterij itd. Vezje postane uporabno tudi kot svetlobna luč v fotoaparatih, ki jo lahko pogosto vidimo tik pred klikom na bliskavico. Ta funkcija pomaga zmanjšati zloglasni učinek rdečih oči.

Zaradi preproste konfiguracije je to oscilator se pogosto uporablja v eksperimentalnih kompletih, študentje pa veliko lažje in zanimiveje hitro razumejo podrobnosti.

Kako deluje blokirni oscilator

Za izdelava blokirnega oscilatorja , izbira komponent postane precej kritična, da lahko deluje z optimalnimi učinki.

Koncept blokirnega oscilatorja je pravzaprav zelo prilagodljiv in rezultat tega je lahko zelo različen, preprosto s spreminjanjem značilnosti vključenih komponent, kot so upori, transformator.

The transformator tu posebej postane ključni del in izhodna valovna oblika je močno odvisna od vrste ali znamke tega transformatorja. Na primer, ko se impulzni transformator uporablja v blokirnem oscilatorju, valovna oblika dobi obliko pravokotnih valov, ki so sestavljeni iz hitrih vzponov in padcev.

Nihajni izhod te zasnove postane učinkovito združljiv z žarnicami, zvočniki in celo releji.

Samski upor je mogoče videti, da nadzoruje frekvenco blokirnega oscilatorja, zato, če ta upor zamenjamo z loncem, frekvenca postane ročno spremenljiva in jo je mogoče prilagoditi v skladu z zahtevami uporabnikov.

Vendar je treba paziti, da vrednosti ne znižamo pod določeno mejo, ki bi sicer lahko poškodovala tranzistor in ustvarila nenavadno nestabilne značilnosti izhodne valovne oblike. Za preprečitev takšnega stanja je vedno priporočljivo, da se upor zaporedno postavi v varno najmanjšo vrednost.

Delovanje vezja

Vezje deluje s pomočjo pozitivnih povratnih informacij preko transformatorja tako, da poveže dve preklopni časovni obdobji, in sicer čas Tclosed, ko je stikalo ali tranzistor zaprt, in čas Topen, ko je tranzistor odprt (ne vodi). V analizi so uporabljene naslednje okrajšave:

• t, čas, ena od spremenljivk
• Zaprto: trenutek na koncu zaprtega cikla, inicializacija odprtega cikla. Tudi velikost časa trajanje ko je stikalo zaprto.
• Topen: takojšen na vsakem koncu odprtega cikla ali na začetku zaprtega cikla. Enako kot T = 0. Tudi velikost časa trajanje kadar je stikalo odprto.
• Vb, napajalna napetost npr. Vbattery
• Vp, napetost znotraj primarno navitje. Idealen preklopni tranzistor bo omogočal napajalno napetost Vb na primarnem, zato bo v idealnem položaju Vp = Vb.
• Vs, napetost čez sekundarno navitje
• Vz, stalna napetost obremenitve, ki je posledica za npr. z nasprotno napetostjo Zenerjeve diode ali naprej napetostjo priključenega (LED).
• Im, magnetizacijski tok preko primarnega
• Ipeak, m, najvišji ali največji magnetni tok na primarni strani trafo. Poteka tik pred Topenom.
• Np, število primarnih obratov
• Ns, število sekundarnih obratov
• N, razmerje navitja je opredeljeno tudi kot Ns / Np,. Za popolnoma konfiguriran transformator, ki deluje v idealnih pogojih, imamo Is = Ip / N, Vs = N × Vp.
• Lp, primarna samoinduktivnost, vrednost, izračunana s številom primarnih zavojev Np na kvadrat in „faktor induktivnosti“ AL. Samoinduktivnost je pogosto izražena s formulo Lp = AL × Np2 × 10−9 henries.
• R, kombinirano stikalo (tranzistor) in primarni upor
• Navzgor, energija, nabrana v toku magnetnega polja čez navitja, izražena z magnetnim tokom Im.

Delovanje med zaprtjem (čas, ko je stikalo zaprto)

V trenutku, ko se preklopni tranzistor aktivira ali sproži, uporabi napetost vira Vb nad primarnim navitjem transformatorja.

Dejanje ustvari magnetizacijski tok Im na transformatorju kot Im = Vprimarni × t / Lp

pri čemer se lahko t (čas) spreminja s časom in se začne pri 0. Navedeni magnetni tok Im zdaj 'vozi' na katerem koli povratno ustvarjenem sekundarnem toku Is, ki bi lahko povzročil obremenitev na sekundarnem navitju (na primer v krmiljenje priključek (osnova) stikala (tranzistor) in nato pretvorjen v sekundarni tok v primarnem = Is / N).

Ta spremenljivi tok na primarnem pa v navitjih transformatorja generira spreminjajoči se magnetni tok, ki omogoča stabilno napetost Vs = N × Vb na sekundarnem navitju.

V mnogih konfiguracijah se lahko sekundarna stranska napetost Vs sešteje z napajalno napetostjo Vb, ker je napetost na primarni strani približno Vb, Vs = (N + 1) × Vb, medtem ko je stikalo (tranzistor) vklopljeno dirigentski način.

Tako lahko preklopni postopek ponavadi pridobi del svoje krmilne napetosti ali toka neposredno od Vb, preostali pa prek Vs.

To pomeni, da bi bila napetost ali tok stikala 'v fazi'

Vendar v primeru odsotnosti primarnega upora in zanemarljivega upora na tranzistorskem stikalu lahko pride do povišanja magnetizirajočega toka Im z „linearno rampo“, ki se lahko izrazi s formulo, kot je podana v prvem odstavku.

Nasprotno pa predpostavimo, da obstaja pomembna velikost primarnega upora za tranzistor ali oboje (kombinirani upor R, npr. Upor primarne tuljave skupaj z uporom, pritrjenim na oddajnik, upor kanala FET), potem lahko Lp / R časovna konstanta povzroči naraščajoča krivulja magnetizirajočega toka z enakomerno padajočim naklonom.

V obeh scenarijih bo magnetni tok Im imel poveljevalni učinek prek kombiniranega primarnega in tranzistorskega toka Ip.

To tudi pomeni, da bi lahko učinek neskončno naraščal, če ni vključen omejevalni upor.

Kakor je bilo proučeno zgoraj v prvem primeru (nizek upor), tranzistor na koncu morda ne bo obvladal odvečnega toka ali preprosto rečeno, njegova upornost se bo navadno povečala do te mere, da bo padec napetosti na napravi lahko enak napajalna napetost, ki povzroča popolno nasičenost naprave (ki se lahko oceni na podlagi ojačitve tranzistorja hfe ali 'beta' specifikacij).

V drugem primeru (npr. Vključitev pomembnega primarnega in / ali oddajnega upora) lahko (padajoči) naklon toka doseže točko, ko inducirana napetost na sekundarnem navitju preprosto ne zadostuje, da tranzistor ostane v prevodnem položaju.

V tretjem scenariju je jedro, ki se uporablja za transformator lahko doseže točko nasičenja in se poruši, zaradi česar bi mu preprečilo nadaljnje namagnetenje in prepove primarni do sekundarni indukcijski postopek.

Tako lahko sklepamo, da lahko v vseh treh zgoraj omenjenih situacijah hitrost naraščanja primarnega toka ali stopnja naraščanja pretoka v jedru trafo v tretjem primeru pokaže tendenco padanja proti ničli.

Glede na to v prvih dveh scenarijih ugotavljamo, da se kljub temu, da se zdi, da primarni tok nadaljuje svojo oskrbo, njegova vrednost doseže konstantno raven, ki je lahko enaka napajalni vrednosti, ki jo daje Vb, deljeno z vsoto vrednosti upori R na primarni strani.

V takem 'trenutno omejenem' stanju lahko tok transformatorja kaže stabilno stanje. Razen spreminjajočega se toka, ki lahko še naprej inducira napetost na sekundarni strani trafoa, to pomeni, da enakomeren tok kaže na neuspeh indukcijskega procesa čez navitje, kar povzroči, da sekundarna napetost pade na nič. To povzroči odpiranje stikala (tranzistorja).

Zgornja izčrpna razlaga jasno pojasnjuje, kako deluje blokirni oscilator in kako lahko to zelo vsestransko in prilagodljivo vezje oscilatorja uporabimo za katero koli določeno aplikacijo in ga natančno nastavimo na želeno raven, kot jo uporabnik raje uporabi.