วิธีการปิดกั้น Oscillator ทำงาน

ออสซิลเลเตอร์แบบปิดกั้นเป็นหนึ่งในออสซิลเลเตอร์รูปแบบหนึ่งที่ง่ายที่สุดซึ่งสามารถสร้างการสั่นแบบยั่งยืนได้ด้วยตนเองผ่านการใช้พาสซีฟและส่วนประกอบที่ใช้งานเพียงไม่กี่ตัว

ชื่อ 'การปิดกั้น' ถูกนำไปใช้เนื่องจากการสลับอุปกรณ์หลักในรูปแบบของ BJT ถูกบล็อก (ตัด) บ่อยกว่าที่อนุญาตให้ดำเนินการในระหว่างการสั่นและด้วยเหตุนี้การปิดกั้นชื่อออสซิลเลเตอร์ .

โดยทั่วไปจะใช้การปิดกั้น Oscillator

ออสซิลเลเตอร์นี้จะสร้างเอาต์พุตคลื่นสี่เหลี่ยมซึ่งสามารถนำไปใช้อย่างมีประสิทธิภาพสำหรับการสร้างวงจร SMPS หรือวงจรสวิตชิ่งที่คล้ายกัน แต่ไม่สามารถใช้กับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่มีความละเอียดอ่อนได้

บันทึกเสียงที่สร้างขึ้นด้วยออสซิลเลเตอร์นี้เหมาะอย่างยิ่งสำหรับการเตือนภัยอุปกรณ์ฝึกรหัสมอร์ส เครื่องชาร์จแบตเตอรี่ไร้สาย ฯลฯ วงจรยังสามารถใช้เป็นแสงแฟลชในกล้องซึ่งมักจะเห็นได้ก่อนคลิกแฟลชคุณสมบัตินี้ช่วยในการลดเอฟเฟกต์ตาแดงที่น่าอับอาย

เนื่องจากการกำหนดค่าที่เรียบง่ายนี้ วงจรออสซิลเลเตอร์ มีการใช้กันอย่างแพร่หลายในชุดทดลองและนักเรียนพบว่าง่ายและน่าสนใจมากที่จะเข้าใจรายละเอียดได้อย่างรวดเร็ว

วิธีการปิดกั้น Oscillator ทำงาน

สำหรับ ทำออสซิลเลเตอร์ปิดกั้น การเลือกส่วนประกอบมีความสำคัญมากเพื่อให้สามารถทำงานกับเอฟเฟกต์ที่เหมาะสมที่สุด

แนวคิดของออสซิลเลเตอร์แบบปิดกั้นนั้นมีความยืดหยุ่นมากและผลลัพธ์ที่ได้จากมันสามารถเปลี่ยนแปลงได้อย่างกว้างขวางเพียงแค่เปลี่ยนลักษณะของส่วนประกอบที่เกี่ยวข้องเช่นตัวต้านทานหม้อแปลง

หม้อแปลงไฟฟ้า ที่นี่กลายเป็นส่วนสำคัญโดยเฉพาะและรูปคลื่นเอาต์พุตขึ้นอยู่กับชนิดหรือยี่ห้อของหม้อแปลงนี้ ตัวอย่างเช่นเมื่อใช้หม้อแปลงพัลส์ในวงจรออสซิลเลเตอร์ปิดกั้นรูปคลื่นจะมีรูปร่างเป็นรูปคลื่นสี่เหลี่ยมซึ่งประกอบด้วยช่วงเวลาที่เพิ่มขึ้นและลดลงอย่างรวดเร็ว

เอาต์พุตการสั่นจากการออกแบบนี้เข้ากันได้กับหลอดไฟลำโพงและแม้แต่รีเลย์อย่างมีประสิทธิภาพ

โสด ตัวต้านทาน สามารถมองเห็นได้ในการควบคุมความถี่ของออสซิลเลเตอร์การปิดกั้นดังนั้นหากตัวต้านทานนี้ถูกแทนที่ด้วยหม้อความถี่จะกลายเป็นตัวแปรด้วยตนเองและสามารถปรับแต่งได้ตามความต้องการของผู้ใช้

อย่างไรก็ตามควรใช้ความระมัดระวังไม่ให้ลดค่าต่ำกว่าขีด จำกัด ที่ระบุซึ่งอาจทำให้ทรานซิสเตอร์เสียหายและสร้างลักษณะรูปคลื่นเอาต์พุตที่ไม่เสถียรผิดปกติ ขอแนะนำให้วางตำแหน่งตัวต้านทานคงที่ค่าต่ำสุดที่ปลอดภัยในอนุกรมกับหม้อเสมอเพื่อป้องกันสถานการณ์นี้

การทำงานของวงจร

วงจรทำงานด้วยความช่วยเหลือของการตอบกลับเชิงบวกบนหม้อแปลงโดยเชื่อมโยงช่วงเวลาการสลับสองช่วง ได้แก่ เวลาปิดเมื่อสวิตช์หรือทรานซิสเตอร์ปิดและเวลาที่ Topen เมื่อทรานซิสเตอร์เปิดอยู่ (ไม่ดำเนินการ) คำย่อต่อไปนี้ใช้ในการวิเคราะห์:

• เสื้อเวลาหนึ่งในตัวแปร
• Tclosed: ทันทีที่สิ้นสุดรอบปิดการเริ่มต้นของวงจรเปิด ขนาดของเวลาด้วย ระยะเวลา เมื่อสวิตช์ปิด
• Topen: ทันทีเมื่อสิ้นสุดรอบการเปิดหรือจุดเริ่มต้นของรอบปิด เหมือนกับ T = 0 ขนาดของเวลาด้วย ระยะเวลา เมื่อใดก็ตามที่สวิตช์เปิดอยู่
• Vb แรงดันไฟฟ้าเช่น Vbattery
• Vp แรงดันไฟฟ้า ภายใน ขดลวดหลัก ทรานซิสเตอร์สวิตชิ่งในอุดมคติจะอนุญาตให้จ่ายแรงดันไฟฟ้า Vb ข้ามเมนดังนั้นในสถานการณ์ที่เหมาะสม Vp จะเป็น = Vb
• Vs แรงดันไฟฟ้า ข้าม ขดลวดทุติยภูมิ
• Vz แรงดันไฟฟ้าคงที่ซึ่งเป็นผลมาจากสำหรับเช่น โดยแรงดันไฟฟ้าตรงกันข้ามของซีเนอร์ไดโอดหรือแรงดันไปข้างหน้าของไฟ LED ที่เชื่อมต่อ
• ฉันกำลังดึงดูดกระแสไฟฟ้าในกระแสหลัก
• Ipeak, m, สูงสุดหรือ 'จุดสูงสุด' กระแสแม่เหล็กที่ด้านหลักของ trafo เกิดขึ้นก่อนหน้า Topen
• Np จำนวนรอบหลัก
• Ns จำนวนรอบรอง
• N อัตราส่วนของการคดเคี้ยวยังกำหนดเป็น Ns / Np,. สำหรับหม้อแปลงที่กำหนดค่าไว้อย่างสมบูรณ์ซึ่งทำงานกับสภาวะที่เหมาะสมเรามี Is = Ip / N, Vs = N × Vp
• Lp, การเหนี่ยวนำตัวเองหลัก, ค่าที่คำนวณโดยจำนวนรอบหลัก Np กำลังสอง และ 'ปัจจัยการเหนี่ยวนำ' AL การเหนี่ยวนำตนเองมักแสดงด้วยสูตร Lp = AL × Np2 × 10−9 เฮนรี
• R, สวิตช์รวม (ทรานซิสเตอร์) และความต้านทานหลัก
• พลังงานที่สะสมอยู่ภายในฟลักซ์ของสนามแม่เหล็กทั่วทั้งขดลวดดังที่แสดงโดย Im กระแสแม่เหล็ก

การทำงานระหว่าง Tclosed (เวลาที่สวิตช์ปิด)

ขณะที่ทรานซิสเตอร์สวิตชิ่งเปิดใช้งานหรือทริกเกอร์จะใช้แรงดันไฟฟ้า Vb เหนือขดลวดปฐมภูมิของหม้อแปลง

การกระทำจะสร้างกระแสไฟฟ้าแม่เหล็กบนหม้อแปลงเป็น Im = Vprimary × t / Lp

โดยที่ t (เวลา) อาจมีการเปลี่ยนแปลงตามเวลาและเริ่มต้นที่ 0 ปัจจุบัน Im ที่เป็นแม่เหล็กที่ระบุขณะนี้ 'ขี่' กระแสไฟฟ้าทุติยภูมิที่สร้างย้อนกลับใด ๆ ซึ่งอาจเกิดขึ้นเพื่อกระตุ้นให้เข้าสู่ภาระในขดลวดทุติยภูมิ (เช่นในการควบคุม เทอร์มินัล (ฐาน) ของสวิตช์ (ทรานซิสเตอร์) และต่อมาเปลี่ยนกลับเป็นกระแสทุติยภูมิในหลัก = Is / N)

กระแสไฟฟ้าที่เปลี่ยนแปลงในทางกลับกันนี้จะสร้างฟลักซ์แม่เหล็กที่เปลี่ยนแปลงภายในขดลวดของหม้อแปลงซึ่งช่วยให้แรงดันไฟฟ้าค่อนข้างเสถียร Vs = N × Vb ตลอดขดลวดทุติยภูมิ

ในการกำหนดค่าต่างๆแรงดันไฟฟ้าด้านรอง Vs อาจรวมกับแรงดันไฟฟ้า Vb เนื่องจากแรงดันไฟฟ้าที่ด้านหลักอยู่ที่ประมาณ Vb, Vs = (N + 1) × Vb ในขณะที่สวิตช์ (ทรานซิสเตอร์) อยู่ใน โหมดการดำเนินการ

ดังนั้นขั้นตอนการเปลี่ยนอาจมีแนวโน้มที่จะได้รับส่วนหนึ่งของแรงดันไฟฟ้าควบคุมหรือกระแสโดยตรงจาก Vb ในขณะที่ส่วนที่เหลือผ่าน Vs

นี่หมายความว่าแรงดันไฟฟ้าควบคุมสวิตช์หรือกระแสจะอยู่ในเฟส

อย่างไรก็ตามในสถานการณ์ที่ไม่มีความต้านทานหลักและความต้านทานเล็กน้อยในการเปลี่ยนทรานซิสเตอร์อาจส่งผลให้อิมกระแสแม่เหล็กเพิ่มขึ้นด้วย 'ทางลาดเชิงเส้น' ซึ่งอาจแสดงโดยสูตรตามที่กำหนดในย่อหน้าแรก

ในทางกลับกันสมมติว่ามีขนาดความต้านทานหลักที่มีนัยสำคัญสำหรับทรานซิสเตอร์หรือทั้งสองอย่าง (ความต้านทานรวม R เช่นความต้านทานขดลวดปฐมภูมิพร้อมกับตัวต้านทานที่ติดมากับตัวปล่อยความต้านทานช่อง FET) ค่าคงที่ของเวลา Lp / R อาจส่งผลให้ เส้นโค้งกระแสแม่เหล็กที่เพิ่มขึ้นพร้อมกับความลาดชันที่ลดลงอย่างสม่ำเสมอ

ในทั้งสองสถานการณ์ Im ที่เป็นแม่เหล็กในปัจจุบันจะมีผลบังคับใช้ผ่าน Ip หลักและทรานซิสเตอร์ปัจจุบันรวมกัน

นอกจากนี้ยังหมายความว่าหากไม่รวมตัวต้านทานแบบ จำกัด เอฟเฟกต์อาจเพิ่มขึ้นไม่สิ้นสุด

อย่างไรก็ตามจากการศึกษาข้างต้นในกรณีแรก (ความต้านทานต่ำ) ในที่สุดทรานซิสเตอร์อาจไม่สามารถจัดการกับกระแสไฟฟ้าส่วนเกินได้ในที่สุดหรือเพียงแค่ใส่ความต้านทานอาจมีแนวโน้มที่จะเพิ่มขึ้นจนถึงระดับที่แรงดันตกคร่อมอุปกรณ์อาจเท่ากับ แรงดันไฟฟ้าทำให้เกิดความอิ่มตัวของอุปกรณ์โดยสมบูรณ์ (ซึ่งอาจประเมินได้จากข้อมูลจำเพาะ hfe ของทรานซิสเตอร์หรือ 'เบต้า')

ในสถานการณ์ที่สอง (เช่นการรวมความต้านทานหลักและ / หรือตัวปล่อยที่มีนัยสำคัญ) ความลาดชัน (ลดลง) ของกระแสอาจถึงจุดที่แรงดันไฟฟ้าเหนี่ยวนำเหนือขดลวดทุติยภูมิไม่เพียงพอที่จะทำให้ทรานซิสเตอร์อยู่ในตำแหน่งตัวนำ

ในสถานการณ์ที่สามไฟล์ แกนที่ใช้สำหรับหม้อแปลงไฟฟ้า อาจถึงจุดอิ่มตัวและการยุบตัวซึ่ง int turn จะหยุดไม่ให้สนับสนุนการดึงดูดเพิ่มเติมใด ๆ และห้ามกระบวนการเหนี่ยวนำหลักถึงทุติยภูมิ

ดังนั้นเราสามารถสรุปได้ว่าในทั้งสามสถานการณ์ตามที่กล่าวไว้ข้างต้นอัตราที่กระแสไฟฟ้าหลักเพิ่มขึ้นหรืออัตราการเพิ่มขึ้นของฟลักซ์ในแกนกลางของ trafo ในกรณีที่สามอาจแสดงแนวโน้มที่ลดลงไปสู่ศูนย์

จากที่กล่าวไปแล้วในสองสถานการณ์แรกเราพบว่าแม้ว่ากระแสหลักดูเหมือนจะยังคงจ่ายต่อไป แต่ค่าของมันแตะระดับคงที่ซึ่งอาจเท่ากับมูลค่าอุปทานที่กำหนดโดย Vb หารด้วยผลรวมของ ความต้านทาน R ที่ด้านหลัก

ในสภาวะที่ 'จำกัด กระแส' ฟลักซ์ของหม้อแปลงอาจมีแนวโน้มที่จะแสดงสถานะคงที่ ยกเว้นฟลักซ์ที่เปลี่ยนไปซึ่งอาจทำให้แรงดันไฟฟ้าเหนี่ยวนำอยู่ที่ด้านทุติยภูมิของ trafo นั่นหมายความว่าฟลักซ์คงที่บ่งบอกถึงความล้มเหลวของกระบวนการเหนี่ยวนำในขดลวดซึ่งส่งผลให้แรงดันไฟฟ้าทุติยภูมิลดลงเหลือศูนย์ สิ่งนี้ทำให้สวิตช์ (ทรานซิสเตอร์) เปิดขึ้น

คำอธิบายที่ครอบคลุมข้างต้นอธิบายอย่างชัดเจนว่าออสซิลเลเตอร์ปิดกั้นทำงานอย่างไรและวงจรออสซิลเลเตอร์ที่มีความยืดหยุ่นและยืดหยุ่นสูงนี้สามารถใช้กับแอปพลิเคชันใด ๆ ที่ระบุและปรับแต่งตามระดับที่ต้องการเนื่องจากผู้ใช้อาจต้องการนำไปใช้