В данной статье предлагаю разобрать работу обычной схемы блокинг генератора. Данная схема является базовой в электронике. Но не смотря на ее простоту у новичков поначалу могут возникать некоторые неясности в работе как самой схемы блокинг генератора, так и отдельных ее функциональных узлов. Сама схема простого варианта блокинг генератора представлена на рисунке ниже.
Причем стоит заметить, что схемы блокинг генератора могут иметь некоторые отличия, хотя общая схема все же остается одной и той же. Прежде чем начать описывать и объяснять как именно работает эта схема для начала хотелось бы пояснить работу отдельных компонентов, что входят в состав схемы блокинг генератора. И начнем с работы самой обычной катушки и конденсатора. На рисунке ниже представлен график изменения тока и напряжения на катушке индуктивности.
Если мы на обычную катушку (намотанную медным проводом) подадим напряжение, допустим 12 вольт. То в силу того, что катушка имеет способность препятствовать прохождению тока по ней в начальный момент мы получим минимальный ток и максимальное напряжение на этой самой катушке. Но постепенно с накоплением магнитного поля вокруг катушки ток, проходящий через катушку, будет увеличиваться, а напряжение на концах катушки будет уменьшаться. Это показано на графике, рисунок которого можно увидеть выше. Когда же мы резко убираем ранее подаваемое напряжение питания с катушки, то на концах этой катушки образуется кратковременный всплеск напряжения. Причем полярность измениться на противоположную. Там, где был плюс источника питания на выводе катушки, появится минус, ну и со вторым выводом катушки будет также (где был минус появится плюс). Длительность этого скачка напряжения самоиндукции катушки довольно мала (какие-то мили и микросекунды), но вот величина этого напряжения может в несколько раз превышать напряжение питания (то, что ранее было подано на катушку).
Трансформатор может содержать две и более катушек.
Когда мы на первичную обмотку трансформатора подадим напряжение, замкнув переключатель (схема на рисунке выше), то все повторится также как и в вышеописанном случае с обычной катушкой. Причем за счет процесса трансформации на вторичной катушке сначала появится напряжение максимальной величины, которое постепенно снизится до нуля. После размыкания переключателя, что стоит в цепи первичной обмотки трансформатора, накопленное в сердечнике электромагнитное поле создает ЭДС самоиндукции во всех имеющихся обмотках трансформатора. Также полярность будет уже противоположной. Это напряжение также будет уменьшаться. Точки, что нарисованы над обмотками трансформатора, указывают направление обмоток. В нашем случае обмотки на трансформаторе намотаны в одну сторону.
Конденсатор ведет себя в сравнении с катушкой с точностью да наоборот.
То есть, когда мы на разряженный конденсатор подаем изначально напряжение от источника питания, то вначале будет максимальный ток (протекать через конденсатор) и минимальное напряжение (начиная с нуля). И с процессом заряда конденсатора ток в цепи конденсатора будет постепенно уменьшаться, а напряжение на обкладках конденсатора будет увеличиваться до значения источника питания. Когда же мы изменим полярность источника питания, которым заряжаем конденсатор, то сначала будет протекать ток разряда конденсатора, после чего конденсатор уже начнет заряжаться полярностью, что соответствует источнику питания.
Теперь можно пояснить работу и самого блокинг генератора.
Как известно для того, чтобы биполярный транзистор открылся между его базой и эмиттером должно присутствовать напряжение не менее 0,6 вольт. Для транзисторов типа N-P-N на базу должен подаваться плюс, а на эмиттер минус. Итак, мы на схему подали напряжение питания. Изначально транзистор в схема блокинг генератора закрыт. Следовательно через его силовой переход коллектор-эмиттер ток не течет, также как и через первую обмотку трансформатора. В схеме имеется смещающий резистор R1. Его задача подать на базу транзистора небольшой положительный потенциал от плюса источника питания. То есть, сделать так, чтобы транзистор был на пороге своего открытия. И именно первоначальный ток начинает протекать через R1.
Начальный ток, проходящий через резистор R1 начинает постепенно заряжать конденсатор C1 (через вторичную обмотку трансформатора). И как только напряжение на данном конденсаторе достигнет величины 0,6 вольт, транзистор постепенно начинает открываться. Начинает возникать ток, идущий через первичную обмотку трансформатора и коллекторно-эмиттерный переход транзистора. Тут начинаются индуктивные процесс в самом трансформаторе. С увеличением тока в первичной обмотке на вторичной обмотке индуцируется постоянное напряжение, которое способствует заряду конденсатора C1 (на выводе конденсатора, что ближе к вторичной обмотке будет присутствовать плюс, а на выводе, что ближе к базе транзистора, будет присутствовать минус).
От величины емкости конденсатора C1 будет зависеть сколько по времени будет транзистор VT1 находится в открытом состоянии. Процессы открытия транзистора и накопления электромагнитной энергии на трансформаторе носят лавинообразный характер. То есть, открытие транзистора VT1 происходят практически мгновенно. Далее время завершения первой стадии (накопления энергии трансформатором) зависит от характеристик самого трансформатора и от величины конденсатора C1. Чем больше размеры сердечника трансформатора и чем больше емкость конденсатора, тем первая стадия будет продолжительней. Следовательно, при этом уменьшается частота работы блокинг генератора.
После того как конденсатор C1 зарядился базовый ток начал уменьшаться, что приведет к началу закрытия транзистора VT1. Причем стоит заметить, что при индуктивных процесса в трансформаторе, что происходили вначале, конденсатор зарядился полярностью, которая будет способствовать закрытию транзистора. То есть, на базу транзистора начал подаваться минус от конденсатора C1, а на эмиттер поступил плюс. А при такой полярности транзистор такой проводимости N-P-N будет еще больше закрыт. И именно это и является причиной быстрого закрытия транзистора. После чего накопленная электромагнитная энергия в сердечнике трансформатора теперь начинает создавать ЭДС самоиндукции на всех выводах своих обмоток. Полярность уже будет противоположная, относительно той, которая подавалась на обмотки от источника питания.
Причем напряжение на переходе коллектор-эмиттер закрытого транзистора будет уже складываться из двух напряжений. А именно, напряжение источника питания суммируется с напряжением первичной обмотки. На данной стадии работы схемы полярность первичной обмотки трансформатора будет такова, что на выводе обмотке, что ближе к плюсу источника питания, будет индуцироваться минус. А на выводе, что ближе к коллектору транзистора, будет индуцироваться плюс. Вот и получается, что это как две батарейки соединенных последовательно, дающие суммарное напряжение. Далее, конденсатор C1 (закрывающий своим обратным напряжением транзистор) постепенно разряжается через R1 и цепь источника питания. Когда его заряд дойдет до нуля, то процесс работы данной схемы блокинг генератора повторится с самого начала. А именно, конденсатор C1 уже начнет заряжаться полярностью, которая способствует открытию транзистора, и когда величина напряжения между базой и эмиттером дойдет до значения 0,6 вольт, транзистор снова начнет открываться и все повторится сначала.
Так что как видно в работе блокинг генератора все просто. В итоге при работе этой схемы мы можем получать импульсы с большой скважностью. То есть, импульсы имеющие достаточно малую ширину, относительно всего периода.
Такие и подобные схемы блокинг генераторов используются повсеместно в простых однотактных импульсных блоках питания. Блокинг генератор является преобразователем электрической энергии, где одна величина входного напряжения преобразуется в другую, более низкую (если это понижающий источник питания). В таком простейшем виде блокинг генератор не лучшее решение, как для импульсного блока питания, поскольку имеет существенную нестабильность в своей работе (по частоте, по температуре, величине выдаваемого напряжения и т.д.). Чтобы сделать эту схему блокинг генератора более стабильной, в нее еще добавляют дополнительные узлы и электронные компоненты, делающие схему пригодной для практического использования.
Источник - https://electrohobby.ru/kak-rabot-shem-blok-gener-hfv.html
Сообщения
0 коммент.:
Отправить комментарий