Hvordan fungerer blokkerende oscillator

En blokkerende oscillator er en av de enkleste formene for oscillatorer som er i stand til å produsere selvbærende svingninger ved bruk av bare noen få passive og en enkelt aktiv komponent.

Navnet 'blokkering' brukes på grunn av det faktum at bytte av hovedenheten i form av en BJT er blokkert (cut-of) oftere enn det er tillatt å utføre i løpet av svingningene, og derav navnet blokkerende oscillator .

Hvor en blokkeringsoscillator vanligvis brukes

Denne oscillatoren vil generere en firkantbølgeutgang som effektivt kan brukes til å lage SMPS-kretser eller lignende bryterkretser, men kan ikke brukes til å betjene sensitivt elektronisk utstyr.

Tonelappene som genereres med denne oscillatoren blir perfekt egnet for alarmer, morse-kodeøvelser, trådløse batteriladere etc. Kretsen blir også anvendbar som stroboskoplys i kameraer, som ofte kan sees rett før du klikker på blitsen. Denne funksjonen hjelper til med å redusere den beryktede røde øyneeffekten.

På grunn av sin enkle konfigurasjon, dette oscillatorkrets brukes mye i eksperimentelle sett, og studentene synes det er mye lettere og interessant å forstå detaljene raskt.

Hvordan en blokkerende oscillator fungerer

Til lage en blokkerende oscillator , blir utvalget av komponentene ganske kritisk slik at det er i stand til å jobbe med optimale effekter.

Konseptet med en blokkerende oscillator er faktisk veldig fleksibelt, og utfallet fra den kan varieres mye, ganske enkelt ved å variere egenskapene til de involverte komponentene som motstandene, transformatoren.

De transformator her blir spesielt en viktig del, og utgangsbølgeformen avhenger sterkt av typen eller fabrikatet til denne transformatoren. For eksempel når en pulstransformator brukes i en blokkerende oscillatorkrets, oppnår bølgeformen formen til rektangulære bølger som består av raske stignings- og fallperioder.

Den oscillerende effekten fra dette designet blir effektivt kompatibel med lamper, høyttalere og til og med reléer.

En eneste motstand kan sees kontrollere frekvensen til en blokkerende oscillator, og hvis denne motstanden erstattes med en pott, blir frekvensen manuelt variabel og kan finjusteres i henhold til brukerens krav.

Det må imidlertid tas hensyn til ikke å redusere verdien under en spesifisert grense som ellers kan skade transistoren og skape uvanlig ustabil utgangsbølgeformegenskaper. Det anbefales alltid å plassere en sikker, minimumsverdig fast motstand i serie med potten for å forhindre denne situasjonen.

Kretsdrift

Kretsen fungerer ved hjelp av positive tilbakemeldinger over transformatoren ved å knytte to koblingstidsperioder, nemlig tiden Tclosed når bryteren eller transistoren er lukket, og tiden Topen når transistoren er åpen (ikke ledende). Følgende forkortelser brukes i analysen:

• t, tid, en av variablene
• Tukket: øyeblikkelig på slutten av den lukkede syklusen, initialisering av den åpne syklusen. Også en størrelsesorden av tiden varighet når bryteren er lukket.
• Topen: øyeblikkelig i hver ende av den åpne syklusen, eller begynnelsen av den lukkede syklusen. Samme som T = 0. Også en størrelsesorden av tiden varighet når bryteren er åpen.
• Vb, forsyningsspenning f.eks. Vbatteri
• Vp, spenning innenfor den primære viklingen. En ideell koblingstransistor vil tillate en forsyningsspenning Vb over primæren, derfor vil Vp være i en ideell situasjon = Vb.
• Vs, spenning på tvers sekundærviklingen
• Vz, fast belastningsspenning som skyldes pga. For f.eks. av motsatt spenning til en Zener-diode eller fremoverspenningen til en tilkoblet (LED).
• Jeg magnetiserer strømmen over primæren
• Ipeak, m, høyeste eller 'peak' magnetiserende strøm på primærsiden av trafo. Finner sted like før Topen.
• Np, antall primære svinger
• Ns, antall sekundære svinger
• N, forholdet mellom vikling også definert som Ns / Np,. For en perfekt konfigurert transformator som fungerer under ideelle forhold, har vi Is = Ip / N, Vs = N × Vp.
• Lp, primær selvinduktans, en verdi beregnet av antall primære svinger Np kvadrat , og en 'induktansfaktor' AL. Selvinduktans uttrykkes ofte med formelen Lp = AL × Np2 × 10−9 henries.
• R, kombinert bryter (transistor) og primær motstand
• Opp, energi akkumulert innenfor strømmen av magnetfeltet over viklingene, uttrykt av magnetiseringsstrømmen Im.

Drift under Tclosed (tid når bryteren er lukket)

I det øyeblikket koblingstransistoren aktiveres eller utløser, påfører den kildespenningen Vb over transformatorens primærvikling.

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

der t (tid) kan være en endring med tiden og starter ved 0. Den spesifiserte magnetiserende strømmen Im rider nå på hvilken som helst reversert generert sekundærstrøm Er det som kan forårsake belastning på sekundærviklingen (for eksempel inn i styringen terminal (base) på bryteren (transistoren) og deretter tilbakestilt til sekundærstrøm i primær = Is / N).

Denne endringsstrømmen ved den primære genererer i sin tur en endring av magnetisk strømning i transformatorens viklinger som muliggjør ganske stabilisert spenning Vs = N × Vb over sekundærviklingen.

I mange av konfigurasjonene kan den sekundære sidespenningen Vs tillegges forsyningsspenningen Vb på grunn av det faktum at spenningen på primærsiden er omtrent Vb, Vs = (N + 1) × Vb mens bryteren (transistoren) er i ledende modus.

Dermed kan bytteprosedyren ha en tendens til å tilegne seg en del av styrespenningen eller strømmen direkte fra Vb mens den gjenværende gjennom Vs.

Dette innebærer at bryterstyringsspenningen eller strømmen vil være 'i fase'

Imidlertid kan det i en situasjon med fravær av primærmotstand og ubetydelig motstand på transistorbryteren resultere i en økning i magnetiseringsstrømmen Im med en 'lineær rampe' som kan uttrykkes med formelen som gitt første avsnitt.

Tenk omvendt at det er en betydelig størrelse av primærmotstand for transistoren eller begge deler (kombinert motstand R, f.eks. Primærspolemotstand sammen med en motstand festet med emitteren, FET-kanalmotstand), så kan Lp / R-tidskonstanten resultere i en stigende magnetiserende strømkurve med jevnt fallende skråning.

I begge scenariene vil magnetiseringsstrømmen Im ha en kommanderende effekt gjennom den kombinerte primære og transistorstrømmen Ip.

Dette innebærer også at hvis en begrensningsmotstand ikke er inkludert, kan effekten øke uendelig.

Imidlertid, som studert ovenfor i det første tilfellet (lav motstand), kan transistoren til slutt mislykkes i å håndtere overskytende strøm, eller rett og slett, motstanden kan ha en tendens til å stige i en grad der spenningsfallet over enheten kan bli lik forsyningsspenning som forårsaker full metning av enheten (som kan evalueres ut fra transistorens forsterkning hfe eller 'beta' spesifikasjoner).

I den andre situasjonen (f.eks. Inkludering av en betydelig primær- og / eller emittermotstand) kan (fallende) hellingen til strømmen nå et punkt der den induserte spenningen over sekundærviklingen rett og slett ikke er tilstrekkelig til å holde transistoren i ledende stilling.

I det tredje scenariet, kjerne brukt til transformatoren kan nå metningspunktet og kollapse hvilken tur som vil forhindre det i å støtte ytterligere magnetisering, og forby den primære til sekundære induksjonsprosessen.

Dermed kan vi konkludere med at i løpet av alle de tre situasjonene som diskutert ovenfor, kan hastigheten med hvilken primærstrømmen stiger eller stigningen av strømmen i kjernen av trafo i det tredje tilfellet vise en fallende tendens mot null.

Når det er sagt, i de to første scenariene, finner vi at til tross for at den primære strømmen ser ut til å fortsette sin tilførsel, berører dens verdi et konstant nivå som kan være akkurat lik tilførselsverdien gitt av Vb delt på summen av motstand R på primærsiden.

I en slik 'strømbegrenset' tilstand kan transformatorstrømmen ha en tendens til å vise en jevn tilstand. Med unntak av den skiftende strømmen, som kan holde induserende spenning over sekundærsiden av trafo, innebærer dette at en jevn strømning er indikativ for en svikt i induksjonsprosessen over viklingen, noe som resulterer i at sekundærspenningen faller til null. Dette fører til at bryteren (transistoren) åpnes.

Ovennevnte omfattende forklaring forklarer tydelig hvordan en blokkerende oscillator fungerer, og hvordan denne svært allsidige og fleksible oscillatorkretsen kan brukes til en hvilken som helst spesifisert applikasjon og finjusteres til ønsket nivå, slik brukeren foretrekker å implementere.