Fonctionnement de l'oscillateur de blocage

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Un oscillateur bloquant est l'une des formes les plus simples d'oscillateurs capable de produire des oscillations auto-entretenues grâce à l'utilisation de quelques composants passifs et d'un seul composant actif.

Le nom de `` blocage '' est appliqué en raison du fait que la commutation de l'appareil principal sous la forme d'un BJT est bloquée (cut-of) plus souvent qu'elle n'est autorisée à conduire au cours des oscillations, d'où le nom d'oscillateur de blocage .



Où un oscillateur bloquant est généralement utilisé

Cet oscillateur générera une sortie d'onde carrée qui peut être efficacement appliquée pour fabriquer des circuits SMPS ou des circuits de commutation similaires, mais ne peut pas être utilisée pour faire fonctionner un équipement électronique sensible.



Les notes de tonalité générées avec cet oscillateur deviennent parfaitement adaptées aux alarmes, aux dispositifs de pratique du code morse, chargeurs de batterie sans fil etc. Le circuit devient également applicable en tant que lumière stroboscopique dans les caméras, qui peuvent souvent être vues juste avant de cliquer sur le flash, cette fonction aide à réduire le fameux effet des yeux rouges.

En raison de sa configuration simple, ce circuit oscillateur est largement utilisé dans les kits expérimentaux, et les étudiants trouvent qu'il est beaucoup plus facile et intéressant de saisir rapidement les détails.

Comment fonctionne un oscillateur bloquant

Fonctionnement de l

Pour faire un oscillateur bloquant , la sélection des composants devient tout à fait critique pour pouvoir fonctionner avec des effets optimaux.

Le concept d'oscillateur de blocage est en fait très flexible, et son résultat peut être largement varié, simplement en faisant varier les caractéristiques des composants impliqués tels que les résistances, le transformateur.

Le transformateur devient ici spécifiquement un élément crucial et la forme d'onde de sortie dépend fortement du type ou de la marque de ce transformateur. Par exemple, lorsqu'un transformateur d'impulsions est utilisé dans un circuit oscillateur de blocage, la forme d'onde prend la forme d'ondes rectangulaires constituées de périodes de montée et de descente rapides.

La sortie oscillante de cette conception devient effectivement compatible avec les lampes, les haut-parleurs et même les relais.

Un célibataire ou Individual résistance peut être vu contrôler la fréquence d'un oscillateur de blocage, et par conséquent, si cette résistance est remplacée par un pot, la fréquence devient manuellement variable et peut être modifiée selon les besoins des utilisateurs.

Cependant, il faut prendre soin de ne pas réduire la valeur en dessous d'une limite spécifiée qui pourrait autrement endommager le transistor et créer des caractéristiques de forme d'onde de sortie inhabituellement instables. Il est toujours recommandé de positionner une résistance fixe de valeur minimale sûre en série avec le potentiomètre pour éviter cette situation.

Fonctionnement du circuit

Le circuit fonctionne à l'aide de rétroactions positives à travers le transformateur en associant deux périodes de temps de commutation à savoir, le temps T fermé lorsque l'interrupteur ou le transistor est fermé et le temps Topen lorsque le transistor est ouvert (non conducteur). Les abréviations suivantes sont utilisées dans l'analyse:

  • t, temps, une des variables
  • Tclosed: instant à la fin du cycle fermé, initialisation du cycle ouvert. Aussi une grandeur du temps durée lorsque l'interrupteur est fermé.
  • Topen: instant à chaque fin du cycle ouvert, ou au début du cycle fermé. Identique à T = 0. Aussi une grandeur du temps durée chaque fois que l'interrupteur est ouvert.
  • Vb, tension d'alimentation par ex. Vbattery
  • Vp, tension dans l'enroulement primaire. Un transistor de commutation idéal permettra une tension d'alimentation Vb aux bornes du primaire, donc dans une situation idéale Vp sera = Vb.
  • Vs, tension de l'autre côté l'enroulement secondaire
  • Vz, tension de charge fixe résultant de par ex. par la tension opposée d'une diode Zener ou la tension directe d'une (LED) connectée.
  • Im, courant magnétisant à travers le primaire
  • Ipeak, m, le courant magnétisant le plus élevé ou le «pic» sur le côté primaire du trafo. A lieu juste avant Topen.
  • Np, le nombre de tours primaires
  • Ns, le nombre de tours secondaires
  • N, le rapport d'enroulement également défini comme Ns / Np,. Pour un transformateur parfaitement configuré fonctionnant dans des conditions idéales, nous avons Is = Ip / N, Vs = N × Vp.
  • Lp, auto-inductance primaire, une valeur calculée par le nombre de tours primaires Np au carré , et un «facteur d'inductance» AL. L'auto-inductance est fréquemment exprimée par la formule Lp = AL × Np2 × 10−9 henries.
  • R, interrupteur combiné (transistor) et la résistance primaire
  • En haut, énergie accumulée dans le flux du champ magnétique à travers les enroulements, exprimée par le courant magnétisant Im.

Fonctionnement pendant Tclosed (temps pendant lequel l'interrupteur est fermé)

Au moment où le transistor de commutation s'active ou se déclenche, il applique la tension source Vb sur l'enroulement primaire du transformateur.

L'action génère un courant magnétisant Im sur le transformateur comme Im = Vprimary × t / Lp

où t (temps) peut être un changement avec le temps et démarre à 0. Le courant magnétisant spécifié Im «chevauche» maintenant tout courant secondaire généré inverse Is qui peut arriver à induire la charge sur l'enroulement secondaire (par exemple dans la commande borne (base) de l'interrupteur (transistor) et ensuite retourné au courant secondaire en primaire = Is / N).

Ce courant de modification au primaire génère à son tour un flux magnétique de modification dans les enroulements du transformateur qui permet une tension assez stabilisée Vs = N × Vb à travers l'enroulement secondaire.

Dans de nombreuses configurations, la tension du côté secondaire Vs peut s'additionner avec la tension d'alimentation Vb en raison du fait que la tension du côté primaire est d'environ Vb, Vs = (N + 1) × Vb alors que l'interrupteur (transistor) est en le mode conducteur.

Ainsi, la procédure de commutation peut avoir tendance à acquérir une partie de sa tension ou de son courant de commande directement à partir de Vb tandis que le reste passe par Vs.

Cela implique que la tension de commande de l'interrupteur ou le courant serait `` en phase ''

Cependant, dans une situation d'absence de résistance primaire et de résistance négligeable sur la commutation du transistor, pourrait entraîner une augmentation du courant magnétisant Im avec une «rampe linéaire» qui peut être exprimée par la formule donnée au premier paragraphe.

À l'inverse, supposons qu'il existe une magnitude significative de la résistance primaire pour le transistor ou les deux (résistance combinée R, par exemple résistance de la bobine primaire avec une résistance attachée à l'émetteur, résistance du canal FET), alors la constante de temps Lp / R pourrait entraîner un courbe de courant magnétisant montante avec pente descendante constante

Dans les deux scénarios, le courant magnétisant Im aura un effet de commande à travers le courant combiné primaire et transistor Ip.

Cela implique également que si une résistance de limitation n'est pas incluse, l'effet pourrait augmenter à l'infini.

Cependant, comme étudié ci-dessus au cours du premier cas (faible résistance), le transistor pourrait finalement ne pas gérer l'excès de courant, ou simplement, sa résistance pourrait avoir tendance à augmenter dans une mesure où la chute de tension à travers l'appareil pourrait devenir égale à la tension d'alimentation provoquant une saturation complète de l'appareil (qui peut être évaluée à partir des spécifications de gain hfe ou bêta d'un transistor).

Dans la deuxième situation (par exemple l'inclusion d'une résistance primaire et / ou d'émetteur significative), la pente (descendante) du courant peut atteindre un point où la tension induite sur l'enroulement secondaire n'est tout simplement pas suffisante pour maintenir le transistor en position conductrice.

Dans le troisième scénario, le noyau utilisé pour le transformateur pourrait atteindre le point de saturation et s'effondrer, ce qui l'empêcherait de supporter toute autre aimantation et interdirait le processus d'induction primaire à secondaire.

Ainsi, nous pouvons conclure que pendant les trois situations évoquées ci-dessus, la vitesse à laquelle le courant primaire monte ou la vitesse de montée du flux dans le noyau du trafo dans le troisième cas, pourrait montrer une tendance à la baisse vers zéro.

Cela dit, dans les deux premiers scénarios, nous constatons que malgré le fait que le courant primaire semble continuer son alimentation, sa valeur touche un niveau constant qui pourrait être juste égal à la valeur d'alimentation donnée par Vb divisée par la somme des résistances R côté primaire.

Dans un tel état de «courant limité», le flux du transformateur peut avoir tendance à montrer un état stable. À l'exception du flux changeant, qui pourrait continuer à induire une tension à travers le côté secondaire du trafo, cela implique qu'un flux constant est indicatif d'une défaillance du processus d'induction à travers l'enroulement, entraînant une chute de la tension secondaire à zéro. Cela provoque l'ouverture du commutateur (transistor).

L'explication complète ci-dessus explique clairement comment fonctionne un oscillateur de blocage et comment ce circuit d'oscillateur hautement polyvalent et flexible peut être utilisé pour toute application spécifiée et affiné au niveau souhaité, comme l'utilisateur peut préférer l'implémenter.




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