Главная > Генераторы > Блокинг генератор: принцип работы
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.
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).
Резистор 2,2кОм.
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:
Осциллограма:
Постоянное напряжение амплитудой 100В.
При приближении:
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
Биполярный транзисторКТ805А1
Выпрямительный диод1N40071
Резистор2.2 кОм1
Резистор4.7 кОм1
Резистор1 кОм1
Конденсатор0.1 мкф1 Добавить все
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):
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 (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.
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
Устройство на полевом транзисторе РР20
Блокинг-генератор на полевом транзисторе на сегодняшний день считается довольно востребованным. Используются такие модели чаще всего в радиоприемниках. Однако для измерительных приборов они также подходят. В данном случае параметр пороговой частоты в среднем находится в районе 80 Гц. Конденсаторы в таких моделях часто устанавливаются проходного типа. Однако асинхронные модификации на рынке также встречаются.
Работают указанные блокинг-генераторы исключительно с сигналами синусоидального типа. В данном случае выпрямители устанавливаются самые разнообразные. Изменение фазовой частоты в таких устройствах осуществляется за счет изменения напряжения в преобразователях. Проводимость сигнала прибора зависит от мощности выпрямителя. Чтобы сделать блокинг-генератор своими руками, блок питания, как правило, устанавливается на 20 В. Взять его можно даже с персонального компьютера.
