Com funciona l'oscil·lador de bloqueig

Un oscil·lador de bloqueig és una de les formes més simples d’oscil·ladors que és capaç de produir oscil·lacions autosuficients mitjançant l’ús d’uns components passius i un únic actiu.

El nom de 'bloqueig' s'aplica a causa del fet que la commutació del dispositiu principal en forma de BJT es bloqueja (tallat) amb més freqüència del que es permet dur a terme durant les oscil·lacions i, per tant, el nom d'oscil·lador de bloqueig .

Quan normalment s’utilitza un oscil·lador de bloqueig

Aquest oscil·lador generarà una sortida d’ona quadrada que es pot aplicar de manera efectiva per fer circuits SMPS o qualsevol circuit de commutació similar, però que no es pot utilitzar per fer funcionar equips electrònics sensibles.

Les notes de to generades amb aquest oscil·lador es fan perfectament adequades per a alarmes, dispositius de pràctica de codi morse, carregadors de bateries sense fils El circuit també es fa aplicable com a llum estroboscòpica a les càmeres, que sovint es pot veure just abans de fer clic al flaix, aquesta funció ajuda a reduir el famós efecte dels ulls vermells.

A causa de la seva senzilla configuració, això circuit oscil·lador s’utilitza àmpliament en kits experimentals i als estudiants els resulta molt més fàcil i interessant comprendre els detalls ràpidament.

Com funciona un oscil·lador de bloqueig

Per a fent un oscil·lador de bloqueig , la selecció dels components esdevé força crítica de manera que pugui treballar amb efectes òptims.

El concepte d’un oscil·lador de bloqueig és en realitat molt flexible i el resultat d’ell es pot variar àmpliament, simplement variant les característiques dels components implicats, com ara les resistències, el transformador.

El transformador aquí es converteix específicament en una part crucial i la forma d'ona de sortida depèn en gran mesura del tipus o de la marca d'aquest transformador. Per exemple, quan s'utilitza un transformador d'impulsos en un circuit oscil·lador de bloqueig, la forma d'ona aconsegueix la forma d'ones rectangulars que consisteixen en períodes de pujada i baixada ràpids.

La sortida oscil·lant d’aquest disseny es fa eficaçment compatible amb llums, altaveus i fins i tot relés.

Un solter resistència es pot veure controlant la freqüència d’un oscil·lador de bloqueig i, per tant, si es substitueix aquesta resistència per un pot, la freqüència es torna manualment variable i es pot modificar segons el requisit dels usuaris.

Tanmateix, s'ha de tenir cura de no reduir el valor per sota d'un límit especificat, que altrament podria danyar el transistor i crear característiques de forma d'ona de sortida inusualment inestables. Sempre es recomana col·locar una resistència fixa de valor mínim segur en sèrie amb l'olla per evitar aquesta situació.

Funcionament del circuit

El circuit funciona amb l'ajuda de retroalimentacions positives a través del transformador associant dos períodes de temps de commutació, és a dir, el temps T tancat quan l'interruptor o el transistor està tancat i el temps Topen quan el transistor està obert (no conductor). Les següents abreviatures s’utilitzen en l’anàlisi:

• t, temps, una de les variables
• Tclosed: instantània al final del cicle tancat, inicialització del cicle obert. També una magnitud del temps durada quan l’interruptor està tancat.
• Topen: instant a cada final del cicle obert o al començament del cicle tancat. Igual que T = 0. També una magnitud del temps durada sempre que l’interruptor estigui obert.
• Vb, tensió d’alimentació per exemple Vbattery
• Vp, tensió dins l’enrotllament primari. Un transistor de commutació ideal permetrà una tensió d'alimentació Vb a través del primari, per tant, en una situació ideal, Vp serà = Vb.
• Vs, tensió a través de l’enrotllament secundari
• Vz, tensió de càrrega fixa resultant de per exemple per la tensió oposada d’un díode Zener o la tensió directa d’un connectat (LED).
• Im, magnetitzant el corrent a través de la primària
• Ipeak, m, el corrent magnètic més alt o el 'pic' al costat principal del trafo. Té lloc just abans de Topen.
• Np, el nombre de girs primaris
• Ns, el nombre de girs secundaris
• N, la relació de bobinatge també definida com Ns / Np,. Per a un transformador perfectament configurat que funcioni amb condicions ideals, tenim Is = Ip / N, Vs = N × Vp.
• Lp, autoinductància primària, un valor calculat pel nombre de girs primaris Np al quadrat , i un 'factor d'inductància' AL. L’autoinductància s’expressa amb freqüència amb la fórmula Lp = AL × Np2 × 10−9 henries.
• R, interruptor combinat (transistor) i la resistència primària
• A dalt, energia acumulada dins del flux del camp magnètic a través dels bobinatges, tal com s’expressa pel corrent magnetitzant Im.

Funcionament durant Tclosed (hora en què l'interruptor està tancat)

En el moment en què s’activa o s’activa el transistor de commutació, aplica la tensió font Vb sobre el bobinatge primari del transformador.

L’acció genera un corrent d’imantació Im al transformador com Im = Vprimari × t / Lp

on t (temps) pot ser un canvi amb el temps i s'inicia a 0. El corrent d'imantació Im especificat ara 'viatja sobre' qualsevol corrent secundari generat inversament que pot passar a induir a la càrrega del bobinatge secundari (per exemple al control terminal (base) del commutador (transistor) i posteriorment va tornar al corrent secundari en primari = Is / N).

Al seu torn, aquest corrent alterador del primari genera un flux magnètic alterador dins dels bobinats del transformador que permet una tensió força estabilitzada Vs = N × Vb a través del bobinat secundari.

En moltes de les configuracions, la tensió lateral secundària Vs pot sumar-se a la tensió d'alimentació Vb a causa del fet que la tensió del costat primari és aproximadament Vb, Vs = (N + 1) × Vb mentre el commutador (transistor) està en el mode de conducció.

Per tant, el procediment de commutació pot tenir la tendència a adquirir una part de la seva tensió o corrent de control directament de Vb mentre que la resta a través de Vs.

Això implica que el voltatge o el corrent del commutador estarien 'en fase'

Tanmateix, en una situació d’absència de resistència primària i de resistència insignificant en la commutació del transistor, pot resultar en un augment del corrent d’imantació Im amb una “rampa lineal” que es pot expressar mitjançant la fórmula que es dóna al primer paràgraf.

Per contra, suposem que hi ha una magnitud significativa de resistència primària per al transistor o ambdós (resistència combinada R, per exemple, resistència de la bobina primària juntament amb una resistència connectada amb l'emissor, resistència del canal FET), llavors la constant de temps Lp / R podria donar lloc a una corba de corrent magnetitzant creixent amb pendent constantment descendent.

En ambdós escenaris, el corrent magnetitzant Im tindrà un efecte dominant a través del corrent primari combinat i del transistor Ip.

Això també implica que si no s'inclou una resistència limitant, l'efecte podria augmentar infinitament.

Tanmateix, tal com s’ha estudiat anteriorment durant el primer cas (baixa resistència), el transistor en última instància pot fallar en manejar l’excés de corrent o, simplement, la seva resistència tendeix a augmentar fins a un punt en què la caiguda de tensió del dispositiu sigui igual a la tensió d'alimentació que provoca una saturació completa del dispositiu (que es pot avaluar a partir de les especificacions del guany d'un transistor hfe o 'beta').

En la segona situació (per exemple, la inclusió d’una resistència primària i / o emissora important), el pendent (caigut) del corrent pot arribar a un punt en què la tensió induïda sobre el bobinatge secundari simplement no és suficient per mantenir el transistor en la posició de conducció.

En el tercer escenari, el nucli utilitzat per al transformador podria arribar al punt de saturació i col·lapsar, cosa que aleshores impediria que pogués suportar qualsevol magnetització addicional i prohibiria el procés d’inducció primari a secundari.

Per tant, podem concloure que durant les tres situacions tal com es va comentar anteriorment, la velocitat a la qual puja el corrent primari o la taxa d’augment del flux al nucli del trafo en el tercer cas, podria mostrar una tendència descendent cap a zero.

Dit això, en els dos primers escenaris, trobem que, malgrat el fet que el corrent primari sembla continuar el seu subministrament, el seu valor toca un nivell constant que podria ser igual al valor de subministrament donat per Vb dividit per la suma del resistències R al costat principal.

En una condició tan 'limitada de corrent', el flux del transformador podria tendir a mostrar un estat estacionari. Excepte el flux canviant, que pot continuar induint tensió a través del costat secundari del trafo, això implica que un flux constant és indicatiu cap a un fracàs del procés d’inducció a través del bobinatge que provoca que la tensió secundària caigui a zero. Això fa que l’interruptor (transistor) s’obri.

L’explicació completa anterior explica clarament com funciona un oscil·lador de bloqueig i com es pot utilitzar aquest circuit d’oscil·lador molt versàtil i flexible per a qualsevol aplicació especificada i ajustar-lo al nivell desitjat, tal com l’usuari pot preferir implementar.