Делитель частоты на блокинг-генераторе

Делитель частоты на блокинг-генераторе

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.

Принцип работы

Разобраться с функционированием блокинг генератора поможет схема, изображённая ниже.

Принципиальная схема типового генератора

В следующем перечне приведены основные этапы работы:

  • После подачи напряжения через резистор R1 происходит зарядка конденсатора C Время завершения этого процесса определяется параметрами данных элементов.

Величину тока ограничивает сопротивление цепи, а напряжение на конденсаторных клеммах не успевает стать максимальным.

  • Как только оно достигло определённой величины, транзистор начнёт открываться. Ток начинает проходить по цепи: обмотка трансформатора – коллектор – эмиттер. На этом этапе, напряжение почти мгновенно становится максимальным, а ток увеличивается относительно медленно.
  • Он индуцирует ЭДС в обмотке трансформатора, соединённой с базой, что ещё больше увеличивает напряжение и открывает транзистор. Этот процесс завершается при насыщении сердечника трансформатора (материал не способен проводить магнитное поле определённой интенсивности). Также он прекратится при увеличении тока базы, до порога насыщения полупроводникового прибора.
  • Транзистор закрывается. Начинается зарядка конденсатора C Индуктивность обмотки трансформатора образует ЭДС с направлением, противоположным первоначальному. Это ускоряет закрытие транзистора.

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.

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:

  • Комбинацией t0 отмечен момент, когда напряжение на базе транзистора недостаточно для его открытия.
  • Временной отрезок t0 – t1 обозначает период постепенного открытия транзистора. В конечной точке насыщение произошло, поэтому изменение тока в базе не оказывает влияние на форму импульса.
  • Однако разряд конденсатора происходит. Поэтому происходит постепенное уменьшение тока базы.
  • Так как нагрузка на коллекторе обладает индуктивными характеристиками, ток Ic не уменьшается. Продолжительность этого периода определяется параметрами сердечника трансформатора.
  • С точки t2 начинается срез импульса. Ток, созданный индукцией, уменьшается, что провоцирует постепенное закрытие транзисторного ключа. На рисунках видно, когда появляется ток в обратном направлении. Этот процесс интенсифицирует разряд конденсатора. Скорость закрытия транзистора увеличивается, и срез получается крутым (образуется за малое время).
  • Точкой t3 обозначен момент полного закрытия затвора транзистора. После него допустимо появление колебательных процессов. Для их блокировки в данной схеме установлен диод.

Автоколебательный блокинг-генератор

Как говорилось выше, автоколебательный блокинг-генератор является наиболее распространённым. Давайте рассмотрим его устройство и принцип работы на основе простейшей схемы, которая изображена ниже

Простейшая схема автоколебательного блокинг-генератора.

Простейший блокинг-генератор состоит из транзистора VT1 по схеме с общим эмиттером, трансформатора обратной связи Т1, демпфирующей цепи в виде диода VD1, времязадающей цепочки R2C1, базового резистора R1 и сопротивления нагрузки Rн.

Рассмотрим работу блокинг-генератора на основе временных диаграмм его работы, которые представлены ниже

Временные диаграммы работы блокинг-генератора.

Первая стадия (формирование фронта импульса

) начинается в момент времени t, то есть в момент включения питания либо по окончании периода предыдущего импульса. В этот момент транзистор оказывается заперт, а конденсатор С1 начинает заряжаться через резистор R2. По мере заряда конденсатора С1 увеличивается напряжение UBE на базе транзистора VT1, что приводит к постепенному открытию транзистора и возрастанию коллекторного тока IC. Возрастающий ток коллектора приводит к формированию ЭДС в трансформаторе и на его зажимах формируется возрастающее напряжение и ток пропорционально току коллектора транзистора VT1. Данная стадия заканчивается в момент времени t1, когда транзистор перешёл полностью в режим насыщения.

Вторая стадия (формирование вершины импульса

) начинается в момент времени t1. После того как транзистор VT1 перешёл в режим насыщения на него уже мало влияет ток протекающий через базу транзистора, поэтому нарастание амплитуды импульса прекращается и начинает формироваться плоская вершина импульса. В данный период времени напряжение на зажимах трансформатора практически не изменяется, поэтому напряжение на коллекторе не изменяется, но так как происходит разряд конденсатора С1 уменьшается напряжение на базе транзистора VT1, а следовательно и ток базы Ib. По мере уменьшения тока базы Ib начинает уменьшаться ток коллектора IC, но вследствие индуктивного характера коллекторной нагрузки, начинает увеличиваться ток намагничивания трансформатора, а, следовательно, и коллекторный ток транзистора VT1, в результате напряжение на коллекторе остаётся постоянным некоторое время, которое зависит от параметров трансформатора Т1.

Третья стадия (формирование среза импульса

) начинается в момент времени t2. В это время ток подмагничивания уменьшается и транзистор VT1 начинает закрываться под воздействием уменьшающегося тока базы Ib, вследствие разряда конденсатора С1. Когда транзистор полностью закроется коллекторный ток уменьшится практически до нуля и потенциал на выводах трансформатора Т1 также уменьшится, но вследствие этого в обмотках трансформатора возникнет ток обратный току коллектора IC и соответственно току базы Ib, что приведёт к ещё быстрейшему разряду конденсатора и образованию отрицательного всплеска напряжения на базе. Отрицательный импульс напряжения на базе транзистора VT1 ещё быстрее разрядит конденсатор, что уменьшит продолжительность среза импульса по сравнению с фронтом.

Расчёт

Принцип работы синхронного генератора

Принцип работы блокинг генератора понятен. Ниже приведён расчёт, который поможет правильно выбрать транзистор второй принципиальной схемы.

Для примера использованы следующие исходные параметры:

  • частота (Ч) – 40 кГц;
  • скважность (С) – 0,25;
  • амплитуда (АМ) – 6 V;
  • сопротивление Rнг (нагрузки) – 30 Ом;
  • напряжения на выходе источника питания (НП) – 300 V.

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 (Iк) определяют по формуле:

Iк должен быть равен или больше чем ((3…5)*АМ*КТФ)/ Rнг.

КТФ – это коэффициент, который учитывает особенности трансформации энергии (коллекторная – нагрузочная обмотки):

Таким образом, допустимый ток коллектора должен быть больше следующих величин:

((3…5)*6*0,024)/ 30 = 0,0144…0,024.

Максимальная частота (Чмакс, кГц) рассчитывается по следующей формуле:

Чмакс≥(5…8) * Ч = (5…8) * 40 = 200…320.

На основании полученных данных определяют тип транзистора.

Параметры подходящего условного прибора:

  • максимальное напряжение коллектор-база (НКБ) – 620 V;
  • максимальное напряжение база-эмиттер (НБЭ) – 8 V$
  • максимальный ток коллектора (Iк) – 0,03 А;
  • ток коллектор-база (Iкб) – 12 мкА;
  • максимальная частота (Чмакс) – 1000 кГц;
  • сопротивление базы (Rб) – 250 Ом.

Расчёт и практика позволяют собрать блокинг генератор своими руками

Чтобы создать блокинг генератор правильно, необходимо знать теорию и практику, уметь сделать расчёт.

Делитель частоты на блокинг-генераторе

Блокинг-генератор, описанный в разд. 4.9, можно использо­вать в качестве делителя частоты повторения импульсов (рис. 13.1,а). Здесь блокинг-генератор работает согласно описанному в разд. 4.9, т. е. в режиме генерирования релакса­ционных колебаний. Резистор R3,

включенный последовательно с вторичной обмоткой L3 трансформатора, служит для подачи на базу транзистора синхронизирующих сигналов. Форма коле­баний на базе транзистора показана на рис. 13.1,6. Как видно, напряжение на базе периодически нарастает, что приводит к пе­риодическому отпиранию транзистора. Это происходит в то вре­мя, когда нарастающий ток коллектора, протекая через обмот­ку L1 трансформатора, индуцирует в обмотке L3 напряжение прямого смещения транзистора. Однако при отпертом транзи­сторе конденсатор Ci заряжается с отрицательной полярностью на базовом выводе транзистора, вследствие чего прямое сме­щение на базе уменьшается. В результате этого изображающая точка транзистора переходит в активную область характеристик транзистора, в которой уменьшающееся базовое напряжение приводит к уменьшению тока коллектора. Обусловленное этим исчезающее магнитное поле в трансформаторе LjL3 наводит в обмотке L3 напряжение, запирающее транзистор. Далее кон­денсатор С1, зарядившийся за время отпертого состояния тран­зистора, начнет разряжаться через резисторыRi иRz, и, когда напряжение на нем достигнет уровня открывания транзистора, процесс повторится.

Во время действия положительных синхронизирующих им­пульсов на резистор Rз на базовом напряжении возникают по­ложительные всплески напряжения, которые синхронизируют работу блокинг-генератора. Это происходит потому, что синхро­низирующие импульсы переводят транзистор в открытое состоя­ние и таким образом осуществляется управление частотой колебаний блокинг-генератора. Если частота синхронизирующих сигналов в два раза выше частоты автоколебаний блокинг-ге­нератора то синхронизация все-таки будет иметь место, так как входные импульсы (через один) не достигают уровня открыва­ния транзистора и не оказывают влияния на состояние тран зистора (рис. 13.1,6). Таким образом, блокинг-генератор в этом случае будет работать в качестве делителя частоты повторения импульсов.

Выходной сигнал снимается с обмотки трансформатора L2.

Рис. 13.1. Схема делителя частоты на блокинг-генераторе (а)

и форма ко­лебаний на базе транзистора(б). Tweet Нравится

  • Предыдущая запись: Схема подстройки с двумя варакторами
  • Следующая запись: Делитель частоты накопительного типа

Похожие посты:

Генератор на полевом транзисторе

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

Рекомендации для правильной сборки изделия:

  • Указанные на чертеже отечественные транзисторы и диоды можно заменить аналогичными импортными полупроводниковыми приборами с подходящими электрическими характеристиками.
  • Сопротивление R2 подбирают так, чтобы на C1 напряжение в режиме холостого хода не превышало уровень 450 V. Такая настройка предотвратит пробой полупроводникового перехода транзистора VT
  • Во избежание повреждения устройства, его нельзя включать без нагрузки.
  • Сопротивление R6 выполняет защитные функции. Его наличие позволяет отключать генератор от сети при разомкнутой цепи прерывателя S

Блокинг-генератор: виды, принцип работы

Блокинг-генератор – это релаксационный генератор импульсов, выполняется он на базе усилительного элемента (например, транзистора) с сильной трансформаторной обратной связью. Чаще всего используют положительную обратную связь.

Преимущества и недостатки

Достоинством таких генераторов считается относительная простота, возможность подсоединения нагрузки через трансформатор. Форма генерируемых импульсов приближается к прямоугольной, скважность достигает десятков тысяч, длительность – сотен микросекунд. Предельная частота повторений импульсов достигает нескольких сотен кГц. Емкость колебательных контуров у таких устройств небольшая, обуславливается межвитковыми емкостями и, конечно же, емкостью монтажа. Благодаря этим качествам блокинг-генератор нашел широкое применение в производстве: в устройствах автоматики, регулирования и промышленной электроники.

Недостатком этих генераторов является зависимость частоты от изменения напряжения питания. Стабильность частоты ниже, чем у мультивибратора, составляет всего 5-10 процентов.

Блокинг-генератор, собранный по схеме с положительной сеткой или с резонансным контуром, который настроен на частоту повтора импульсов, с фиксирующим диодом, имеет довольно высокую стабильность колебаний. Нестабильность частоты в таких схемах менее одного процента.

Существует множество схем реализации таких генераторов: ламповые транзисторные с базовым смещением, транзисторные с эмиттерной связью, с положительной сеткой, с усиленным каскадом, на полевых транзисторах и другие.

На фото изображен блокинг-генератор на полевом транзисторе.

Наибольшую популярность получили устройства на обычных транзисторах. В таких устройствах обычно используют импульсные трансформаторы. Генератор может работать в заторможенном режиме, он легко синхронизируется внешним сигналом.

Блокинг-генератор, принцип работы

Работа схемы разделяется на несколько этапов. Этап первый: происходит отпирание транзистора при поступлении импульса на эмиттер. Прибор начинает работать. Когда на базу транзистора поступает отпирающий ток, он вызывает накопление заряда, а также возрастание коллекторного тока. Через резистор положительная обратная связь, осуществляемая обмотками импульсного трансформатора, возбуждает лавинообразный процесс нарастания базового, коллекторного токов и тока нагрузки. При этом уменьшается разность потенциалов между эмиттером и коллектором транзистора, когда она достигнет нуля, прибор переходит в состояние насыщения. Этап второй: пренебрегая сопротивлением первичной обмотки, считаем, что на обмотку подано постоянное напряжение питания. В результате на остальных обмотках трансформатора напряжение также неизменно. Характер изменения токов схемы определяется свойством цепей, которые включены последовательно с вторичными обмотками, а также со свойствами сердечника трансформатора. Например, при активной нагрузке ток будет постоянным. Ток на базе транзистора постоянный, но начинает уменьшаться при заряде конденсатора. Коллекторный ток определяется суммой тока намагничивания и переходных токов обмоток.

Ток намагничивания возрастает, характер роста определяется петлей гистерезиса материала сердечника. Вследствие этого увеличивается и ток коллектора. Это приводит к тому, что транзистор выходит из состояния насыщения, сформирована вершина импульса. Коллекторный ток снова становится зависимым от величины базового заряда, а базовый ток при этом начинает лавинообразно уменьшаться. Транзистор запирается, формируется срез импульса. При запирании прибора блокинг-генератор начинает восстанавливаться в исходное состояние.

Блокинг-генератор

В этой статье я поведаю вам о том, что такое блокинг-генератор.

Блокинг-генератор — это генератор импульсов сравнительно небольшой длительности и большого периода. Он работает благодаря трансформаторной обратной связи. Из-за простоты блокинг-генератор широко применяют в компактных преобразователях напряжения (например в каждой второй схеме электронной зажигалки можно встретить эту схему).

Вот это блокинг-генератор(одна из многих вариаций этой схемы):

Как видите, он реально прост в сборке. Самая сложная часть в нем — это трансформатор.Но обо всем по порядку.

1) Принцип работы

Сначала обмотка 2 работает как «резистор», т.е. через нее и резистор протекает ток, который начинает открывать транзистор.Открывание транзистора приводит к появлению тока в обмотке 1, а это в свою очередь приводит к появлению напряжения на обмотке 2, т.е. напряжение на базе транзистора увеличивается еще, он открывается ещё больше, и так происходит до тех пор, пока сердечник или транзистор не войдет в насыщение. Когда это произошло, ток через обмотку 1 начинает уменьшаться, следовательно напряжение на обмотке 2 меняет полярность, что приводит к закрыванию транзистора.Все, цикл замкнулся!

2) Детали

Трансформатор обмотка 1 обычно в 2 раза больше обмотки 2, а число витков и диаметр провода подбираются в зависимости от напряжения на обмотке 3 и тока через нее.

Резистор обычно берут в районе 1кОм — 4,7кОм.

Транзистор подойдет почти любой.

3) Тест

Сначала соберем базовую схему генератора. Трансформатор вот такой от балласта энергосберегающей лампы:

На нем я намотал сначала обмотку 2 (18 витков проводом 0,4мм)

Изолировал ее (подойдет обычная изолента)

А потом намотал и обмотку 1 (36 витков тем же проводом, что и 2-ую)

И наконец, вставил сердечник и зафиксировал его той же изолентой

На этом трансформатор готов.

Транзистор я выбрал мощный: кт805, потому что в обмотке всего 36 витков не самого тонкого провода(малое сопротивление).

Вот что у меня в итоге получилось:

Питание, как вы поняли, я буду брать от кроны.

Итак, с транзистором кт805, резистором 2,2кОм и обмоткой 1 в 2 раза больше обмотки 2, осциллограмма напряжения между коллектором и эмиттером выглядит так:

Амплитуда 60В, частота около 170кГц.

Теперь поставим резистор на 4,7кОм. Осциллограмма выглядит так:

Амплитуда около 10В, частота такая же.

Поставим теперь резистор 1кОм:

Амплитуда 120В, частота около 140кГц.

Теперь поставим обратно резистор 2,2кОм, и поменяем местами обмотки:

Амплитуда 80В, частота около 250кГц.

4) Вывод

Чем больше коэффициент обратной связи, тем быстрее нарастает сигнал, и частота выше.(чем меньше резистор, и больше соотношение число витков обмотки 2/число витков обмотки 1, тем больше коэффициент ОС).Ещё на ОС влияет коэффициент усиления транзистора.

5) Практическая польза

Вы наверняка заметили, что я ни слова не сказал про обмотку 3. Она нужна для того, чтобы снять выходное напряжение.

Давайте посмотрим что будет, если намотать в обмотку 3 100 витков провода 0,08мм:

Сначала нам, конечно, нужно домотать трансформатор. Изолируем в прошлом последний слой:

Теперь наматываем 100 витков провода 0,08. Собираем сердечник. НА ВЫХОД ЦЕПЛЯЕМ ДИОД (можно любой с обратным напряжением не менее 200В. К примеру я взял дешевый и распространенный 1n4007). Спаиваем схему:

Диод нужен для отсекания отрицательных выбросов. Смотрим осциллограмму на выходе:

Постоянная составляющая 50В, импульсы амплитудой 50В. Чтобы убрать импульсную составляющую, поставим конденсатор на выходе. Подойдет 0,1мкФ:

Постоянное напряжение амплитудой 100В.

Небольшие колебания амплитудой 50мВ.

И наконец, полная схема:

Если генерации нет, впаяйте параллельно резистору конденсатор на пару микрофарад.

Список радиоэлементовОбозначение Тип Номинал Количество ПримечаниеМагазинМой блокнот

📎📎📎📎📎📎📎📎📎📎