Blokovací generátor - generátor signálu s kladnou zpětnou vazbou transformátoru , který generuje krátkodobé (obvykle od zlomků mikrosekund do milisekund) elektrické impulsy, které se opakují ve velkých intervalech vzhledem k době trvání impulsu, to znamená, že mají velký pracovní cyklus .
Používají se v radiotechnice a v zařízeních impulsní techniky . Jako aktivní prvek je použit tranzistor nebo elektronka .
Blokovací oscilátor je relaxační obvod obsahující zesilovací prvek (například tranzistor ) pracující v režimu klíče a transformátor, jehož prostřednictvím je poskytována kladná zpětná vazba.
Výhody blokovacích generátorů jsou komparativní jednoduchost, schopnost připojit zátěž přes transformátor s galvanickým oddělením , schopnost generovat silné pulsy tvarově blízké pravoúhlým.
Mezi různými případy použití pro blokovací generátory lze rozlišit čtyři hlavní:
Při použití jako tvarovače impulsů pracují blokovací generátory v pohotovostním režimu . Jejich nejdůležitější vlastnosti jsou: citlivost na spouštění, doba trvání generovaných impulsů a její stabilita, maximální dosažitelná frekvence operací.
U blokovacích generátorů s opačným vinutím (kladná zpětná vazba) musí počet závitů základního vinutí (nebo mřížkového) vinutí transformátoru nejméně třikrát překročit počet závitů kolektoru (nebo anody).
Obvod funguje díky kladné zpětné vazbě přes transformátor. Během doby T zavřeno je klíč zavřený, během doby T open je klíč otevřen.
Při zapnutí spínače (ať už je to tranzistor nebo elektronka) je téměř celé napájecí napětí Vb přivedeno na primární vinutí transformátoru. V tomto případě se v důsledku indukčnosti vinutí magnetizační proud I n \u003d V 1 × t / L, kde t je časový parametr, zvyšuje přibližně lineárně.
Tento magnetizační proud I n bude jakoby následovat indukovaný proud sekundárního vinutí I 2 tekoucí do jeho zátěže (např. na řídicí vstup klíče; proud prvního vinutí indukovaný sekundárním vinutím = I 1 / N). Změna proudu primárního vinutí způsobí změnu toku magnetického pole procházejícího vinutími transformátoru; toto měnící se magnetické pole indukuje relativně konstantní napětí v sekundárním vinutí V 2 = N × V b . V některých obvodech (jak je znázorněno na obrázcích) je napětí sekundárního vinutí V 2 přičteno ke vstupnímu napětí zdroje V b ; v tomto případě kvůli skutečnosti, že úbytek napětí na primárním vinutí (zatímco klíč h) je přibližně Vb , V2 = (N + 1) × Vb . Nebo může klíč získat část svého řídicího napětí nebo proudu přímo z V b a zbytek bude z indukovaného V 2 . Proto je řídicí napětí spínače jaksi "ve fázi" v tom smyslu, že udržuje spínač sepnutý a to (přes spínač) udržuje pokles vstupního primárního napětí.
V případě, že je odpor primárního vinutí nebo klíče malý, je nárůst magnetizačního proudu I n lineární a je popsán vzorcem v prvním odstavci. Pokud odpor primárního vinutí nebo spínače nebo obou (impedance R, například odpor primárního vinutí + odpor emitoru, odpor kanálu FET), časová konstanta L / R způsobí, že magnetizační proud má stoupající křivku s stále se snižující sklon. V každém případě magnetizační proud I n přebije celkový proud primárního vinutí (a klíče) I 1 . Bez omezovače bude růst navždy.
V každém případě rychlost nárůstu magnetizačního proudu primárního vinutí (a tedy i magnetického toku), nebo přímo rychlost nárůstu magnetického toku v případě nasycení magnetického jádra klesne na nulu (resp. ). V prvních dvou případech, i když primárním vinutím dále protéká proud, dosáhne stabilní hodnoty rovnající se napájecímu napětí Vb dělené impedancí R obvodu primárního vinutí. V tomto případě omezeného proudu bude magnetický tok transformátoru konstantní. Pouze měnící se magnetický tok indukuje EMF v sekundárním vinutí, takže konstantní magnetický tok způsobí, že toto EMF nebude v sekundárním vinutí chybět. Napětí sekundárního vinutí klesne na nulu. V okamžiku otevření T se otevře klíč.
Primární magnetizační proud je nyní I puls, max. = V 1 ×T je uzavřeno /L. Energie U = ½×L×I puls, max 2 je uložena v tomto magnetizačním poli generovaném I pulsem, max . Nyní není žádné napětí primárního vinutí ( Vb ), aby vydržel další nárůst magnetického pole, nebo alespoň pole ve stabilním stavu, klíč se otevře, čímž se odstraní napětí z primárního vinutí. Magnetické pole (tok) se začne hroutit a tento kolaps tlačí energii zpět do obvodu a vytváří proud a napětí v závitech primárního vinutí, sekundárního vinutí nebo obou. Indukce do primárního vinutí bude probíhat jeho závity, kterými procházejí čáry magnetického pole (reprezentované indukčností primárního vinutí L); kompresní magnetický tok vytváří napětí na primáru, což způsobí, že proud buď pokračuje v toku z primáru do (nyní otevřeného) spínače, nebo proudí do zátěže v primárním okruhu, jako je LED, zenerova dioda atd. Indukce do sekundáru dojde přes jeho závity, kterými procházejí vzájemné (spojené) magnetické siločáry; tato indukce způsobí, že se na závitech sekundáru objeví napětí, a pokud toto napětí není blokováno (např. diodou nebo velmi vysokým odporem báze tranzistoru s efektem pole), sekundární proud poteče do sekundární okruh (pouze v opačném směru). Každopádně pokud nebude mít kdo odebírat proud, napětí na klíči velmi rychle vyskočí. Bez zátěže v primárním obvodu nebo v případě velmi nízkého sekundárního proudu bude napětí omezeno pouze parazitní kapacitou vinutí (tzv. turn-to-turn kapacitance) a tím může dojít ke zničení spínače. Když je v obvodu pouze mezizávitová kapacita a nejmenší sekundární zatížení, začnou se velmi vysokofrekvenční vlnění a tyto „parazitní vlnění“ jsou zdrojem elektromagnetického rušení.
Sekundární napětí je nyní záporné následovně. Snižující se magnetický tok indukuje proud v primárním vinutí tak, že proudí z primárního vinutí do právě otevřeného spínače ve stejném směru, ve kterém protékal při sepnutém spínači. Aby proud tekl z konce primárního vinutí připojeného ke klíči, musí být napětí na straně klíče kladné vzhledem k opačnému konci, tedy ke kterému ze strany zdroje napětí V b . Ale toto je napětí primárního dílu opačné polarity, než jaké bylo, když byl spínač sepnutý: v době T sepnula byla strana spínače primáru přibližně nulová, a proto záporná vzhledem ke straně napájení; nyní v čase T open se stal pozitivním vzhledem k Vb .
Vzhledem ke směru vinutí transformátoru musí být nyní napětí na sekundáru záporné . Záporné základní napětí udrží spínač (jako bipolární tranzistor NPN nebo N-kanálový FET) otevřený a bude to pokračovat, dokud nebude veškerá energie klesajícího magnetického toku (něčím) absorbována. Když je absorbérem primární obvod vinutí, například zenerova dioda (nebo LED) s napětím Vs , připojená zpět k závitům primárního vinutí, bude aktuální tvar trojúhelníku s časem T open , vypočítaným jako vzorec I p \u003d I puls, max - V s ×T otevřeno / L p , kde I puls, max je proud primárního vinutí v okamžiku otevření klíče. Je-li jímkou kondenzátor, je napětí a proud sinusoida, a je-li jímkou kondenzátor s rezistorem, je napětí a proud ve formě tlumené sinusoidy.
Když je energie konečně spotřebována, řídicí obvod se „odemkne“. Řídicí napětí (nebo proud) ve spínači nyní může volně "téct" do řídicího vstupu a spínač sepnout. Je lépe vidět, když kondenzátor "přepne" řídicí napětí nebo proud; zvlnění přenáší řídicí napětí nebo proud ze záporného (klíč otevřený) přes 0 na kladný (klíč zavřený).