Блокинг-генератор представляет собой однокаскадный генератор релаксационных колебаний с сильной положительной обратной связью, осуществляемой с помощью импульсного трансформатора. Блокинг-генератор генерирует прямоугольные импульсы с малыми длительностями фронта и среза и практически плоской вершиной. Длительность генерируемых импульсов лежит в пределах от десятков наносекунд до сотен микросекунд. Характерной особенностью блокинг-генераторов является возможность получения большой скважности импульсов – от нескольких единиц до нескольких сотен.
Схема блокинг-генератора, работающего в автоколебательном режиме, приведена на рис. 1,а.
Рисунок 1
В цепь коллектора транзистора включена первичная обмотка W к импульсного трансформатора, вторичная обмотка которого используется для создания положительной обратной связи: при увеличении коллекторного тока I к напряжение на базовом конце обмотки W б отрицательно, что приводит к отпиранию транзистора.
Рассмотрим работу схемы с закрытого состояния транзистора VT1, которое поддерживается разрядным током конденсатора С1, протекающим от го правой обкладки через резистор R1, -Ек, общую точку, базовую обмотку импульсного трансформатора к левой обкладке конденсатора. Наводимая в базовой обмотке импульсного трансформатора ЭДС при протекании медленно меняющегося тока настолько мала, что ею можно пренебречь по сравнению с напряжением на конденсаторе и считать, что в течение разряда конденсатор подключен между базой и эмиттером (плюс к базе). Это обеспечивает закрытое состояние транзистора (интервал 0 – t 1 на рис. 1,б). В тот момент, когда понижающееся вследствие разряда конденсатора С1 напряжение на базе достигнет нуля (момент t 1), транзистор VT1 откроется. Появившийся базовый ток вызовет возрастание коллекторного тока, что приводит к наведению в базовой обмотке импульсного трансформатора ЭДС, приложенного знаком минус к базе, если базовая и коллекторная обмотки сфазированы соответствующим образом.
Наведенная в базовой обмотке ЭДС способствует возрастанию тока базы, а, следовательно, и тока коллектора. В результате процесс нарастания токов базы и коллектора и снижения (по абсолютной величине) коллекторного напряжения протекает лавинообразно (интервал t 1 – t 2). Этот процесс прекращается в тот момент, когда ток коллектора достигает насыщения (момент t 2). Начиная с этого момента, наступает этап формирования вершины импульса (интервал t 2 – t 3). Напряжение на коллекторе насыщенного транзистора остается практически постоянным (близким к нулю), а почти все напряжение источника питания прикладывается к коллекторной обмотке, вызывая увеличение тока намагничивания . В базовой обмотке индуцируется ЭДС, равная n Б *Е к (где n Б = W б /W к – коэффициент трансформации импульсного трансформатора), под воздействием которой конденсатор С1 к моменту t 3 заряжается до значения через входное сопротивление насыщенного транзистора. По мере заряда конденсатора ток базы транзистора уменьшается. Это приводит к уменьшению степени насыщения транзистора, и в момент t 3 транзистор выходит из состояния насыщения. Формирование плоской вершины импульса заканчивается.
Далее транзистор вновь переходит в активный режим, при котором уменьшение тока базы приводит к уменьшению тока коллектора (интервал t 3 – t 4), при этом формируется срез импульса. В момент t 4 транзистор закрывается (режим отсечки тока).
После окончания переходного процесса транзистор остается запертым положительным напряжением на базе . В дальнейшем (на интервале t 4 – t 5) происходит рассмотренный ранее разряд конденсатора и лавинным процесс повторяется. Выходное импульсное напряжение снимается с нагрузочной обмотки W н и поступает на сопротивление нагрузки R н. Регулировка длительности генерируемых импульсов может осуществляться с помощью добавочного переменного резистора R доб в цепи заряда конденсатора.
Блокинг – генератор представляет собой генератор кратковременных импульсов повторяющихся через довольно большие промежутки времени.
Одним из достоинств блокинг - генераторов являются сравнительная простота, возможность подключения нагрузки через трансформатор, высокий КПД, подключения достаточно мощной нагрузки.
Блокинг-генераторы очень часто используются в радиолюбительских схемах. Но мы будем запускать от этого генератора светодиод.
Очень часто в походе, на рыбалке или охоте нужен фонарик. Но не всегда под рукой есть аккумулятор или батарейки 3В. Данная схема может запустить светодиод на полную мощность от почти разряженной батарейки.
Немного о схеме. Детали: транзистор можно использовать любой (n-p-n или p-n-p) в моей схеме КТ315Г.
Резистор нужно подбирать, но об этом потом.
Кольцо ферритовое не очень большое.
И диод высокочастотный с низким падением напряжения.
Итак, убирался я в ящике в столе и нашел старый фонарик с лампочкой накаливания, конечно же, сгоревшей, а недавно видел схему этого генератора.
И решил я спаять схему и засунуть в фонарик.
Ну-с приступим:
Для начала соберем по этой схеме.
Берем ферритовое кольцо (я вытащил из балласта люминесцентной лампы) И мотаем 10 витков проводом 0,5-0,3мм (можно и тоньше, но не удобно будет). Намотали, делаем петельку, ну или отвод, и мотаем еще 10 витков.
Теперь берем транзистор КТ315, светодиод и наш трансформатор. Собираем по схеме (см. выше). Я поставил еще конденсатор параллельно с диодом, так ярче светилось.
Вот и собрали. Если светодиод не горит, поменяете полярность батарейки. Все равно не горит, проверьте правильность подключения светодиода и транзистора. Если все правильно и все равно не горит, значит не правильно намотан трансформатор. Если честно у меня тоже схема завелась далеко не с первого раза.
Теперь дополняем схему остальными деталями.
Поставив диод VD1 и конденсатор С1 светодиод засветится ярче.
Последний этап - подборка резистора. Вместо постоянного резистора ставим переменный на 1,5кОма. И начинаем крутить. Нужно найти то место где светодиод светит ярче, при этом надо найти место где если увеличить сопротивление хоть чуть-чуть светодиод гаснет. В моем случае это 471Ом.
Ну ладно, теперь ближе к делу))
Разбираем фонарик
Вырезаем из одностороннего тонкого стеклотекстолита кружок под размер трубки фонарика.
Теперь идем и ищем детали нужных номиналов размером несколько миллиметров. Транзистор КТ315
Теперь размечаем плату и разрезаем фольгу канцелярским ножом.
Лудим плату
Исправляем косяки, если таковы имеются.
Теперь чтобы паять плату нам нужно специальное жало, если нет - не беда. Берем проволоку 1-1,5мм толщиной. Тщательно зачищаем.
Теперь наматываем на имеющийся паяльник. Конец проволоки можно заострить и залудить.
Ну-с приступим припаивать детали.
Можно воспользоваться лупой.
Ну, вроде все припаяли, кроме конденсатора, светодиода и трансформатора.
Теперь тест-запуск. Все эти детали (не припаивая) прицепляем на «сопли»
Ура!! Получилось. Теперь можно не опасаясь все детали припаивать нормально
Мне вдруг стало интересно, какое же напряжение на выходе, я измерил
Электронная вычислительная техника - сравнительно молодое научно-техническое направление, но она оказывает самое революционизирующее воздействие на все области науки и техники, на все стороны жизни общества. Характерно постоянное развитие элементной базы ЭВМ, которая в настоящее время получила название схемотехники ЭВМ. Элементная база развивается очень быстро; появляются новые типы логических схем, модифицируются существующие. Существует множество различных логических ИС: логические элементы, регистры, сумматоры, АЛУ, дешифраторы, мультиплексоры, счетчики, делители частоты, триггеры, генераторы и усилители постоянного тока. Именно о них пойдет речь в данной работе.
Блокинг-генератор - это автоколебательная система, генерирующая кратковременные импульсы большой скважности. Схема блокинг-генератора представляет собой однокаскадный усилитель с глубокой обратной связью. Для обеспечения обратной связи используются импульсные трансформаторы.
Благодаря такой связи и высоким ключевым качествам транзистора блокинг-генератор, построенный даже на маломощном транзисторе, может генерировать мощные импульсы.
Импульсы блокинг-генератора обладают весьма короткими фронтами и могут иметь длительность от долей микросекунды до долей миллисекунды. Блокинг-генератор позволяет осуществлять трансформаторную связь с нагрузкой, что во многих случаях очень важно.
ОПИСАНИЕ СХЕМЫ
Рис.1.
В цепь коллектора включена обмотка трансформатора, осуществляющая обратную связь с цепью базы транзистора путем включения в эту цепь обмотки.
Кроме того в цепь базы включены конденсатор С и резистор смещения R 1 , величины которых определяют длительность рабочего импульса t u и период автоколебаний н включена с помощью специальной обмотки трансформатора. На базу транзистора подано отпирающее напряжение.
генератор автоколебательный режим электрический
Выбираем тип транзистора, исходя из условий быстродействия и надежности.
а) Для обеспечения малых длительностей фронта и спада выходного импульса необходимо, чтобы:
При выполнении этого условия величины получаются порядка нескольких.
б) Допустимое напряжение на коллекторе транзистора U кб. доп должно удовлетворять соотношению U кб. доп? (E к + ? U кm) (1 + n б). Обычно значение n б лежит в пределах 0,1 - 0,7.
Так как выброс сильно искажает форму выходного сигнала блокинг-генератора, то амплитуда выброса, как правило, не должна превышать 10-30% от амплитуды коллекторного напряжения:
U к = U" вых = U вых / n u, т.е. ? U кm = (0,1 0,3) U к
Напряжение питания выбираем, исходя из равенства E к = (1,1 1,2) U вых / n и = 25 В.
Положим n н = 1. Тогда U кб. доп = (1,2 U вых + 0,3 U вых) 1,7 = 51 В. Исходя из полученных значений f б и U кб. доп, выбираем транзистор типа КТ803А , для которого I кбо <= 50 мА, f б = 10 МГц, U кб. доп <= 60 В, I к. доп = 5 А, C к <= 250 пФ. Определим оптимальное значение коэффициента трансформации n б = 0,4 из формулы:
Длительность фронтов найдем по формуле:
Определяем сопротивление резистора R, приняв по внимание следующее:
а) Во время формирования импульса цепь резистора R должна мало влиять на ток в базовой цепи транзистора. Для этого необходимо, чтобы R >> r" б.
б) Протекание обратного тока закрытого транзистора через резистор R не должно создавать заметного падения напряжения, т.е. R << E б / (10 I КБO max).
Положив E б = 1 В, найдем, что величина R = 3 кОм удовлетворяет обоим условиям. При заданной скважности находим требуемую длительность паузы:
Проверим условие E б >> I КБ0max R и положив?U кт << E б, определяем емкость конденсатора C из формулы:
Тогда, подключив добавочный резистор с сопротивлением R д = 200 Ом, можно по формуле определить индуктивность трансформатора, необходимую для формирования импульса длительностью 1 мкс:
Проверим условие отсутствия влияния нагрузки на длительность импульса по формуле:
Таким образом, нагрузка мало влияет на длительность импульса.
Процесс формирования выброса импульса блокинг-генератора будет апериодическим, если выполняется условие
Определив С 0 = 20 пФ на основании формулы:
убедимся, что условие выполняется при данных значениях L и С 0, т. е выброс апериодически спадает до нуля. Амплитуда выброса, согласно формуле будет равняться:
Длительность выброса
Для транзистора КТ803А такая амплитуда выброса недопустима, так как:
Следовательно, необходима цепь из диода Д ш и резистора R ш, уменьшающая амплитуду выброса до значения:
Вычислим допустимую амплитуду обратного выброса:
Максимальное сопротивление шунтирующего резистора найдем из формулы:
откуда R ш max = 0,75 кОм.
Выбранный тип диода Д ш должен удовлетворять условиям:
I д max = I м max = < I д. доп,
| U д. доп | > | E к |.
Выбираем диод типа Д9Г.
На основании приведенного выше расчета выбираем элементы (для схемы электрической принципиальной):
В качестве транзистора VТ1 был взят высокочастотный биполярный транзистор КТ803A , со следующими характеристиками:
· Структура: n-p-n;
· Граничная частота коэффициента передачи тока: 10 МГц;
· Статический коэффициент передачи тока: 10-70;
· Начальный ток коллектора не более: 5 мА;
· Максимально допустимое напряжение коллектор-эмиттер: 80 В;
· Максимально допустимый постоянный ток коллектора: 10 А;
· Максимально допустима рассеивающая мощность коллектора: 60 Вт.
В соответствии с рассчитанной емкостью схемы, подбираем следующий конденсатор:
С 1 = К10-17-2-25 В-160 пФ5%,
удовлетворяющий нашим требованиям и расчетам.
В соответствии с рассчитанными номиналами резисторов имеем:
R 1 = 2 кОм: МЛТ-0,125-2кОм2%;
R 2 = 1 кОм: МЛТ-0,5-1кОм2%;
R 3 = 16 кОм: МЛТ-0,125-16кОм2%;
В соответствии с рассчитанным номиналом резистора нагрузки, в качестве диода VD1 выбираем диод:
VD1 = Д9Г ГОСТ 14342-75.
Схема, устройство блокинг генератора.
Транзистор VT1 - выбор транзистора зависит от применения блокинг генератора. Решающими факторами являются максимально допустимое напряжение коллектор-эмиттер, максимальный ток коллектора и максимальная рассеиваемая мощность.
Вашему вниманию подборка материалов: Диод VD1 - защищает переход база - эмиттер транзистора от высокого напряжения обратной полярности. Имеет смысл применять диод, рассчитанный на ток , равный отношению напряжения на обмотке 1 к сопротивлению резистора R2 . Диод VD2 - Участвует в отводе тока размагничивания. Рассчитывая трансформатор, Вы вычислите ток намагничивания. Диод должен быть рассчитан на ток, равный току намагничивания, поделить на число витков в обмотке 3, умножить на число витков в обмотке 2. [Максимальное напряжение на диоде VD2] = [Напряжение питания ] * (1 + [Число витков обмотки 3 ] / [Число витков обмотки 2 ]) К сожалению в статьях периодически встречаются ошибки, они исправляются, статьи дополняются, развиваются, готовятся новые. Подпишитесь, на новости , чтобы быть в курсе. Если что-то непонятно, обязательно спросите! |
Устройства этого типа используются для создания сигналов с большой скважностью, повторяющихся редко. В них используется трансформатор, который включён в цепь обратной связи. Наличие гальванической развязки на выходе позволяет формировать высоковольтные импульсы. Эта особенность применяется для питания блоков строчной развёртки, катушек «Тесла».
Как выглядит блокинг генератор
Простую схему блокинг генератора можно собрать без затруднений в домашних условиях.
Разобраться с функционированием блокинг генератора поможет схема, изображённая ниже.
Принципиальная схема типового генератора
В следующем перечне приведены основные этапы работы:
Величину тока ограничивает сопротивление цепи, а напряжение на конденсаторных клеммах не успевает стать максимальным.
Принцип работы блокинг генератора проще понять с помощью временных диаграмм, которые иллюстрируют изменение электрических параметров в отдельных частях схемы.
Диаграммы токов и напряжений
Эти рисунки необходимо изучать совместно со следующим чертежом, на котором изображена другая принципиальная схема блокинг генератора.
На рисунке выше не приведена определённая нагрузка (обозначение Rн). Диод выполняет демпфирующие функции. Он предотвращает броски напряжения, способные повредить транзистор.
Описанные выше этапы хорошо видны на диаграммах. Ниже отмечены особенности, которые характерны для второй схемы:
Принцип работы блокинг генератора понятен. Ниже приведён расчёт, который поможет правильно выбрать транзистор второй принципиальной схемы.
Для примера использованы следующие исходные параметры:
Допустимое напряжение базы-коллектора должно быть от 1,5 до 2 раз больше, чем НП. Для этого примера – от 450 до 600 V.
Ток коллектора (I к ) определяют по формуле:
Iк должен быть равен или больше чем ((3…5)*АМ*КТФ)/ R нг.
КТФ – это коэффициент, который учитывает особенности трансформации энергии (коллекторная – нагрузочная обмотки):
КТФ=(1,2*АМ) / НП=(1,2*6)/300=0,024.
Таким образом, допустимый ток коллектора должен быть больше следующих величин:
((3…5)*6*0,024)/ 30 = 0,0144…0,024.
Максимальная частота (Ч макс, кГц) рассчитывается по следующей формуле:
Ч макс ≥(5…8) * Ч = (5…8) * 40 = 200…320.
На основании полученных данных определяют тип транзистора.
Параметры подходящего условного прибора:
Расчёт и практика позволяют собрать блокинг генератор своими руками
Чтобы создать блокинг генератор правильно, необходимо знать теорию и практику, уметь сделать расчёт.
Принцип работы этого устройства не отличается от рассмотренных выше вариантов. Но в схему внесены изменения, которые существенно повышают эффективность использования электроэнергии, надёжность и долговечность.
Схема блокинг генератора на полевом транзисторе
Одной из самых простых схем повышающих напряжение преобразователей является схема блокинг-генератора. Понимание принципов работы позволит без ошибок изготовить генератор с применением других схемотехнических решений.
