Como o oscilador de bloqueio funciona

Um oscilador de bloqueio é uma das formas mais simples de osciladores que podem produzir oscilações auto-sustentáveis ​​usando apenas alguns componentes passivos e um único componente ativo.

O nome “bloqueio” é aplicado devido ao fato de que a alteração do dispositivo principal na forma de BJT é bloqueada (cortada) com mais frequência do que é permitido realizar durante o curso das oscilações e, portanto, o nome oscilador de bloqueio.

Onde um oscilador de bloqueio é normalmente usado

Este oscilador gerará uma saída de onda quadrada que pode ser efetivamente aplicada para fazer circuitos SMPS ou qualquer circuito de comutação semelhante, mas não pode ser usada para operar equipamentos eletrônicos sensíveis.

As notas de tom geradas com este oscilador tornam-se perfeitamente adequadas para alarmes, dispositivos de prática de código Morse, carregadores de bateria sem fio O circuito também é aplicado como uma luz estroboscópica nas câmeras, que geralmente podem ser vistas antes do clique do flash, esse recurso ajuda a reduzir o famoso efeito de olhos vermelhos.

Devido à sua configuração simples, este circuito oscilador É amplamente utilizado em kits experimentais, e os alunos acham muito mais fácil e interessante capturar os detalhes rapidamente.

Como um oscilador de bloqueio funciona

Como o oscilador de bloqueio funciona

de fazendo um oscilador de bloqueio, a seleção dos componentes se torna bastante crítica para que você possa trabalhar com os melhores efeitos.

O conceito de um oscilador de bloqueio é realmente muito flexível, e o resultado disso pode variar bastante, simplesmente variando as características dos componentes envolvidos, como resistores e transformadores.

a transformador Aqui, torna-se especificamente uma parte crucial e a forma de onda de saída depende muito do tipo ou marca desse transformador. Por exemplo, quando um transformador de pulso é usado em um circuito de oscilador de bloqueio, a forma de onda atinge a forma de ondas retangulares que consistem em períodos rápidos de subida e descida.

A saída oscilante desse projeto se torna efetivamente compatível com lâmpadas, alto-falantes e até relés.

Só um resistor Isso pode ser visto controlando a frequência de um oscilador de bloqueio e, portanto, se essa resistência for substituída por um potenciômetro, a frequência se torna manualmente variável e pode ser ajustada de acordo com os requisitos do usuário.

No entanto, deve-se tomar cuidado para não reduzir o valor abaixo de um limite especificado, o que pode danificar o transistor e criar características de forma de onda de saída extraordinariamente instáveis. É sempre recomendável colocar uma resistência fixa de valor mínimo de segurança em série com o pote para evitar essa situação.

Operação em circuito

O circuito trabalha com a ajuda de feedbacks positivos através do transformador, associando dois períodos de tempo de comutação, ou seja, o tempo T fechado quando o comutador ou transistor está fechado e o tempo Topen quando o transistor está aberto (não condutor) ) As seguintes abreviações são usadas na análise:

  • t, hora, uma das variáveis
  • Fechado: instantâneo no final do ciclo fechado, inicialização do ciclo aberto. Também uma magnitude de tempo duração quando o interruptor está fechado.
  • Topen: Instantâneo em cada final do ciclo aberto ou no início do ciclo fechado. Igual a T = 0. Também uma magnitude de tempo duração desde que o interruptor esteja aberto.
  • Vb, tensão de alimentação, p. Vbattery
  • Vp, tensão dentro O enrolamento primário. Um transistor de comutação ideal permitirá uma tensão de alimentação Vb através do primário, portanto, em uma situação ideal, Vp será = Vb.
  • Vs, tensão através de o enrolamento secundário
  • Vz, a tensão de carga fixa resultante devido, por exemplo, à tensão oposta de um diodo Zener ou à tensão direta de um conectado (LED).
  • Estou, magnetizando a corrente através do primário
  • Ipeak, m, mais alta ou a corrente de magnetização de “pico” no lado primário do transformador. Ocorre pouco antes de Topen.
  • Np, o número de voltas primárias
  • Ns, o número de turnos secundários
  • N, a taxa de enrolamento também definida como Ns / Np,. Para um transformador perfeitamente configurado que funciona em condições ideais, temos Is = Ip / N, Vs = N × Vp.
  • Lp, auto-indutância primária, um valor calculado pelo número de voltas primárias Np ao quadradoe um “fator de indutância” AL. A auto-indutância é freqüentemente expressa com a fórmula Lp = AL × Np2 × 10−9 henries.
  • R, chave combinada (transistor) e resistência primária
  • Acima, a energia acumulada no fluxo do campo magnético através dos enrolamentos, como expressa pela corrente de magnetização Im.

Operação durante fechado (hora em que a chave está fechada)

Quando o transistor de comutação liga ou desliga, ele aplica a tensão de fonte Vb ao enrolamento primário do transformador.

A ação gera uma corrente de magnetização Im no transformador como Im = Vprimary × t / Lp;

onde t (tempo) pode mudar com o tempo e começa em 0. A corrente de magnetização especificada Im agora “aciona” qualquer corrente secundária gerada inversamente que pode ser induzida na carga no enrolamento secundário (por exemplo, no controle do terminal ( base) do comutador (transistor) e posteriormente revertido para a corrente secundária no primário = Is / N).

Essa corrente de perturbação no primário, por sua vez, gera um fluxo magnético de perturbação dentro dos enrolamentos do transformador; que permite uma tensão bastante estabilizada Vs = N × Vb através do enrolamento secundário.

Em muitas das configurações, a tensão secundária Vs pode ser adicionada com a tensão de alimentação Vb; Devido ao fato de que a tensão no lado primário é de aproximadamente Vb, Vs = (N + 1) × Vb enquanto o interruptor (transistor) está no modo de condução.

Portanto, o procedimento de comutação pode ter uma tendência a adquirir uma parte de sua tensão ou corrente de controle diretamente de Vb, enquanto o restante através de Vs.

Isso implica que a tensão ou corrente de controle do interruptor esteja “em fase”

No entanto, em uma situação de ausência de resistência primária e resistência desprezível na comutação de transistor, um aumento na corrente de magnetização Im pode ocorrer com uma “rampa linear” que pode ser expressa pela fórmula como indicado no primeiro parágrafo.

Em vez disso, suponha que haja uma quantidade significativa de resistência primária para o transistor ou ambos (resistência combinada R, por exemplo, resistência da bobina primária junto com um resistor conectado ao emissor, resistência do canal FET) e, em seguida, a constante de tempo Lp / R pode resultar em uma curva de corrente de magnetização crescente com uma inclinação descendente constante.

Nos dois cenários, a corrente de magnetização Im terá um efeito dominante através da corrente primária combinada e do transistor Ip.

Isso também implica que, se uma resistência limitadora não for incluída, o efeito poderá aumentar infinitamente.

Entretanto, como estudado anteriormente durante o primeiro caso (baixa resistência), o transistor pode não lidar com corrente excessiva ou simplesmente sua resistência pode aumentar até um ponto em que a tensão cai através do o dispositivo pode ser igual à tensão de alimentação; causando saturação completa do dispositivo (que pode ser avaliado a partir das especificações de ganho hfe ou “beta” de um transistor).

Na segunda situação (por exemplo, a inclusão de uma resistência primária e / ou emissora significativa), a inclinação (descendente) da corrente pode atingir um ponto em que a tensão induzida no enrolamento secundário simplesmente não é suficiente para manter o transistor ligado. posição de condução.

No terceiro cenário, o núcleo usado para transformador Poderia atingir o ponto de saturação e colapsar, o que, por sua vez, impediria o suporte de magnetização adicional e proibiria o processo de indução primário para secundário.

Portanto, podemos concluir que durante as três situações mencionadas acima, a taxa na qual a corrente primária aumenta ou a taxa de fluxo no núcleo do transformador no terceiro caso, pode mostrar uma tendência de queda em direção a zero.

Dito isto, nos dois primeiros cenários, descobrimos que, apesar de a corrente primária parecer continuar fornecendo, seu valor toca um nível constante que pode ser igual ao valor de fornecimento fornecido por Vb dividido pela soma dos resistores R em o lado primário.

Em uma condição de “corrente limitada”, o fluxo do transformador pode tender a mostrar um estado estável. Exceto pela mudança de fluxo, que poderia continuar a induzir tensão no lado secundário do transformador, isso implica que um fluxo constante é indicativo de uma falha no processo de indução através do enrolamento, fazendo com que a tensão secundária caia para zero. Isso faz com que o comutador (transistor) se abra.

A explicação completa acima explica claramente como um oscilador de bloqueio funciona e como esse circuito altamente versátil e flexível do oscilador pode ser usado para qualquer aplicação específica e ajustado ao nível desejado, conforme o usuário preferir implementá-lo.



FONTE

Nota: Este foi traduzido do Inglês para português (auto)

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