Sådan fungerer blokering af oscillator

En blokerende oscillator er en af ​​de mest enkle former for oscillatorer, som er i stand til at producere selvbærende svingninger ved brug af blot nogle få passive og en enkelt aktiv komponent.

Navnet 'blokering' anvendes på grund af det faktum, at omskiftningen af ​​hovedenheden i form af en BJT er blokeret (cut-of) oftere end det er tilladt at udføre i løbet af svingningerne, og dermed den navneblokerende oscillator .

Hvor en blokerende oscillator typisk bruges

Denne oscillator genererer en firkantbølgeoutput, som effektivt kan anvendes til fremstilling af SMPS-kredsløb eller lignende koblingskredsløb, men kan ikke bruges til drift af følsomt elektronisk udstyr.

Tonetoner genereret med denne oscillator bliver perfekt egnede til alarmer, morse-øvelsesudstyr, trådløse batteriopladere osv. Kredsløbet bliver også anvendeligt som stroboskoplys i kameraer, som ofte kan ses lige før du klikker på blitzen. Denne funktion hjælper med at reducere den berygtede røde øjeneffekt.

På grund af sin enkle konfiguration er dette oscillatorkredsløb bruges i vid udstrækning i eksperimentelle sæt, og de studerende finder det meget nemmere og interessant at forstå det detaljerede hurtigt.

Sådan fungerer en blokerende oscillator

Til fremstiller en blokerende oscillator , bliver udvælgelsen af ​​komponenterne ganske kritiske, så den er i stand til at arbejde med optimale effekter.

Konceptet med en blokerende oscillator er faktisk meget fleksibelt, og resultatet heraf kan varieres meget, simpelthen ved at variere karakteristika for de involverede komponenter såsom modstandene, transformeren.

Det transformer her bliver specifikt en vigtig del, og outputbølgeformen afhænger stærkt af typen eller mærket af denne transformer. For eksempel når en impulstransformator anvendes i et blokerende oscillatorkredsløb, opnår bølgeformen formen af ​​rektangulære bølger, der består af hurtige stignings- og faldperioder.

Det oscillerende output fra dette design bliver effektivt kompatibelt med lamper, højttalere og endda relæer.

En enkelt modstand kan ses styre frekvensen af ​​en blokerende oscillator, og hvis denne modstand erstattes med en gryde, bliver frekvensen manuelt variabel og kan finjusteres i henhold til brugernes krav.

Dog skal man være opmærksom på ikke at reducere værdien under en specificeret grænse, som ellers kan beskadige transistoren og skabe usædvanligt ustabil udgangsbølgeformskarakteristika. Det anbefales altid at placere en sikker minimumsværdi fast modstand i serie med potten for at forhindre denne situation.

Kredsløb

Kredsløbet fungerer ved hjælp af positive tilbagemeldinger på tværs af transformeren ved at knytte to omskiftningstidsperioder, nemlig tiden Tclosed, når kontakten eller transistoren er lukket, og tiden Topen, når transistoren er åben (ikke ledende). Følgende forkortelser anvendes i analysen:

• t, tid, en af ​​variablerne
• Tclosed: øjeblikkelig ved afslutningen af ​​den lukkede cyklus, initialisering af den åbne cyklus. Også en størrelsesorden af ​​tiden varighed når kontakten er lukket.
• Topen: øjeblikkelig i hver ende af den åbne cyklus eller begyndelsen af ​​den lukkede cyklus. Samme som T = 0. Også en størrelsesorden af ​​tiden varighed når kontakten er åben.
• Vb, forsyningsspænding f.eks. Vbatteri
• Vp, spænding inden for den primære vikling. En ideel koblingstransistor tillader en forsyningsspænding Vb over den primære, derfor i en ideel situation vil Vp være = Vb.
• Vs, spænding et kors sekundærviklingen
• Vz, fast belastningsspænding som følge af f.eks. ved den modsatte spænding af en Zener-diode eller den fremadrettede spænding på en tilsluttet (LED).
• Im, magnetiserende strøm på tværs af den primære
• Ipeak, m, højeste eller 'peak' magnetiserende strøm på den primære side af trafo. Får sted lige før Topen.
• Np, antallet af primære sving
• Ns, antallet af sekundære sving
• N, forholdet mellem vikling også defineret som Ns / Np,. For en perfekt konfigureret transformer, der arbejder under ideelle forhold, har vi Is = Ip / N, Vs = N × Vp.
• Lp, primær selvinduktans, en værdi beregnet med antallet af primære omdrejninger Np i firkant og en 'induktansfaktor' AL. Selvinduktans udtrykkes ofte med formlen Lp = AL × Np2 × 10-9 henries.
• R, kombineret switch (transistor) og den primære modstand
• Op, energi akkumuleret inden for strømmen af ​​magnetfeltet over viklingerne, udtrykt ved magnetiseringsstrømmen Im.

Betjening under Tclosed (tid, hvor kontakten er lukket)

I det øjeblik koblingstransistoren aktiveres eller udløser den, anvender kildespændingen Vb over transformatorens primære vikling.

Handlingen genererer en magnetiserende strøm Im på transformeren som Im = Vprimary × t / Lp

hvor t (tid) kan ændre sig med tiden og begynde ved 0. Den specificerede magnetiserende strøm Im 'kører nu' på enhver omvendt genereret sekundær strøm Er der tilfældigvis inducerer i belastningen på den sekundære vikling (for eksempel i styringen terminal (base) på afbryderen (transistor) og derefter vendt tilbage til sekundærstrøm i primær = Is / N).

Denne ændringsstrøm ved det primære genererer igen en ændret magnetisk flux inden i transformatorens viklinger, som muliggør en ret stabiliseret spænding Vs = N × Vb over sekundærviklingen.

I mange af konfigurationerne kan den sekundære sidespænding Vs tilføjes med forsyningsspændingen Vb på grund af det faktum, at spændingen på den primære side er ca. Vb, Vs = (N + 1) × Vb, mens kontakten (transistoren) er i ledende tilstand.

Således kan omskiftningsproceduren have tendens til at erhverve en del af dens kontrolspænding eller strøm direkte fra Vb, mens den resterende gennem Vs.

Dette indebærer, at afbryderkontrolspændingen eller strømmen ville være 'i fase'

I en situation med fravær af primær modstand og ubetydelig modstand på transistorkoblingen kan det imidlertid resultere i en stigning i magnetiseringsstrømmen Im med en 'lineær rampe', som kan udtrykkes med formlen som givet første afsnit.

Antag derimod, at der er en betydelig størrelse af primærmodstand for transistoren eller begge dele (kombineret modstand R, f.eks. Primærspolemodstand sammen med en modstand, der er fastgjort med emitteren, FET-kanalmodstand), så kan Lp / R-tidskonstanten resultere i stigende magnetiserende strømkurve med konstant faldende hældning.

I begge scenarier vil den magnetiserende strøm Im have en kommanderende effekt gennem den kombinerede primære og transistorstrømmen Ip.

Dette indebærer også, at hvis en begrænsende modstand ikke er inkluderet, kan effekten øges uendeligt.

Som studeret ovenfor under det første tilfælde (lav modstand) kan transistoren i sidste ende muligvis ikke håndtere den overskydende strøm eller simpelthen sagt, dens modstand kan have tendens til at stige i et omfang, hvor spændingsfaldet over enheden kan blive lig med forsyningsspænding, der forårsager fuldstændig mætning af enheden (som kan evalueres ud fra en transistors forstærkning hfe eller 'beta' specs).

I den anden situation (fx inklusion af en signifikant primær- og / eller emittermodstand) kan (faldende) hældning af strømmen muligvis nå et punkt, hvor den inducerede spænding over sekundærviklingen simpelthen ikke er tilstrækkelig til at holde transistoren i den ledende position.

I det tredje scenario, kerne brugt til transformeren når måske mætningspunktet og kollapser, hvilken tur, der forhindrer det i at understøtte yderligere magnetisering, og forbyder den primære til sekundære induktionsproces.

Således kan vi konkludere, at den hastighed, hvormed den primære strøm stiger eller stigningen i strømmen i kernen af ​​trafo i det tredje tilfælde, i alle de tre situationer, som diskuteret ovenfor, kan vise en faldende tendens mod nul.

Når det er sagt, finder vi i de to første scenarier, at på trods af at den primære strøm ser ud til at fortsætte sin forsyning, berører dens værdi et konstant niveau, som måske lige er lig med forsyningsværdien givet af Vb divideret med summen af modstande R på den primære side.

I en sådan 'strømbegrænset' tilstand kan transformatorens strømning have tendens til at vise en stabil tilstand. Bortset fra den skiftende flux, som muligvis fortsætter med at inducere spænding over den sekundære side af trafo, indebærer dette, at en stabil flux er indikativ for en fejl i induktionsprocessen over viklingen, hvilket resulterer i, at den sekundære spænding falder til nul. Dette får kontakten (transistoren) til at åbne.

Ovenstående omfattende forklaring forklarer tydeligt, hvordan en blokerende oscillator fungerer, og hvordan dette meget alsidige og fleksible oscillatorkredsløb kan bruges til en hvilken som helst specificeret applikation og finjusteres til det ønskede niveau, som brugeren foretrækker at implementere.