воскресенье, 13 апреля 2014 г.

Блокинг-генератор.

Одной из самых простых схем повышающих напряжение преобразователей является схема блокинг-генератора:
Рисунок 1 - Повышающий преобразователь на блокинг-генераторе

Работает схема примерно так:
При подаче питания, через обмотку w2, резистор и переход база-эмиттер транзистора начинает протекать ток, транзистор начинает открываться это приводит к тому что через обмотку w1 начинает увеличиваться ток что приводит к тому что в обмотке w2 появляется ЭДС и ток в этой обмотке w2 течёт так чтобы магнитный поток создаваемый этой обмоткой препятствовал нарастанию магнитного потока в обмотке w1, ток обмотки w2 открывает транзистор полностью а ток обмотки w1 продолжает нарастать пока сердечник трансформатора не войдёт в насыщение. Когда сердечник входит в насыщение увеличение тока в обмотке w1 прекращается, этот ток начинает уменьшаться, ЭДС в обмотке w2 меняет знак, транзистор закрывается. Далее эти процессы повторяются.
Рисунок 2 - Принцип работы блокинг-генератора с насыщающимся сердечником
в упрощённом виде

На сердечнике могут быть дополнительные обмотки с которых может сниматься напряжение. С дополнительной обмоткой процесс работы блокинг-генератора можно изобразить примерно так:
Рисунок 3 - Принцип работы блокинг-генератора с насыщающимся сердечником
с дополнительной обмоткой
в упрощённом виде

Из анимированного рисунка 3 видно что преобразователь обратноходовый (ток идёт в нагрузку после того как энергия накоплена в дросселе и тогда когда ключ разомкнут), на выходе короткие прямоугольные импульсы. Быть может рисунки немного не грамотные но так визуально проще представить работу блокинг-генератора.
Процесс изготовления преобразователя на блокинг-генераторе показан на видео:

Преобразователь без умножителя выглядит так:
Транзистор лучше прижать (например болтом с гайкой) к радиатору для охлаждения. С выхода трансформатора разрядов может не быть поэтому нужен умножитель. Питать преобразователь можно от батарейки "крона" на 9В. Выводов умножителя лучше не касаться во время работы преобразователя, после отключения питания и прекращения работы преобразователя конденсаторы в умножителе всё ещё будут заряжены и умножитель может "ударить током", чтобы этого не произошло нужно ненадолго замкнуть выводы умножителя с которых возникают разряды при работе преобразователя.

КАРТА БЛОГА (содержание)

16 комментариев:

  1. Здравствуйте
    Благодарим за интересные и полезные сведения на сайте.
    Существует ли ещё проще схема генератора для повышения напряжения?

    ОтветитьУдалить
    Ответы
    1. Можно сделать генератор для повышения напряжения на туннельном диоде. Туннельный диод катодом подключается к первичной обмотке, на его анод подаётся небольшое положительное напряжение относительно другого вывода первичной обмотки.

      Удалить
    2. Тогда предложение, - публикация с этим примером :)
      Более того, можно сделать повышение напряжения до возможно бОльших значений, со ступенчатым выбором уровня. Это даст очень простой, экономичный и не дорогой в изготовлении высоковольтный источник эл.энергии, для опытов и лабораторных исследований.
      Можно обойтись минимальным числом во вторичной обмотке трансформатора, а дальнейшее повышение потенциала реализовать многоступенчатым простым множителем напряжения. Либо как вариант - по схеме генератора Маркса, но в качестве промежутков разрядников - неонки.

      Интересная мысль таким образом создать подобие электрофорной машинки, но без движущихся частей. Интересных опытов для такого источника много, да и прикладное применение найдётся.

      Удалить
  2. Ответы
    1. Обмотки делаются из эмалированного провода. Можно из медного эмалированного можно из алюминиевого но лучше из медного. Диаметр провода не помню но 0.5мм наверное точно хватит.

      Удалить
  3. По каким формулам этой схеме рассчитывается количество витков и сопротивление резистора?

    ОтветитьУдалить
    Ответы
    1. То что показано на рисунке 1 определено опытным путём. Сопротивление резистора выбирается таким чтобы было не достаточно низким для того чтобы переход база-эмиттер перегорел и не на столько высоким чтобы транзистор не открылся. Исходя из этого выбирается ток базы Iб. Сопротивление резистора R=Eб/Iб где Eб-ЭДС обмотки w2. Это ЭДС примерно можно найти по формуле: Ew2=(S*w2*dB)/dt где: S-площадь поперечного сечения магнитопровода, w2-количество витков обмотки w2, dB-изменение индукции (т.к. это блокинг-генератор то индукция изменяется до индукции насыщения (не знаю точно от чего но возможно от нуля)), dt-время за которое происходит это изменение индукции dB. dt-это время за которое w1 заряжается до насыщения, не знаю на сколько это правильно, но думаю можно это время рассчитать по формуле: dt=(S*w1*dB)/Eп где: w1-количество витков обмотки w1, Eп-напряжение питания. Количество витков w1 выбирается небольшим для того чтобы коэффициент трансформации был больше и напряжение на выходе было больше.

      Удалить
  4. Анонимный11 мая 2015 г., 2:56

    помогите пожалуйста у меня тема курсовой " Разработка на базе блокинг-генератора с преобразователя напряжения 5В в напряжение 1500В, I=200мкА" как расчитать, с чего начать? работаю в мультисиме, просто нужно собрать схему.

    ОтветитьУдалить
    Ответы
    1. Для начала исходя из требуемого напряжения на выходе определяем скорость изменения потока через вторичную обмотку dф/dt.
      Задаёмся потоком и находим время (или наоборот но лучше потоком).
      Поток равен ф=BS где B-индукция, S-площадь поперечного сечения сердечника.
      Тогда скорость изменения потока = SdB/dt изменение индукции известно = Bнас (индукция насыщения используемого феррита в сердечнике).
      Потом исходя из сопротивления нагрузки и найденного dt определяем индуктивность вторичной обмотки (см. в интернете "постоянная времени rl-цепи"). Исходя из индуктивности определяем число витков во вторичной обмотке (можно вывести из формулы на странице http://electe.blogspot.ru/2011/09/blog-post_17.html т.к. магнитопровод замкнутый). Длительность накопления энергии в обмотках на напряжение при разряде на вторичной обмотки, по моему, не влияет (могу ошибаться) но эта длительность д.б. намного больше длительности разряда на вторичной обмотке. Исходя из этого выбирается количество витков первичной обмотки. Количество витков управляющей обмотки и резистор в базе выбираются так чтобы транзистор был открыт во время прямого хода и при этом не перегорел. Резистор ограничивает ток, управляющая обмотка создаёт ЭДС для управления транзистором.

      Удалить
  5. А какое напряжение на выходе постоянное или переменное

    ОтветитьУдалить
    Ответы
    1. На выходе умножителя однополярное пульсирующее но если поставить подходящую нагрузку то будет почти постоянное. На выходе блокинг-генератора переменное.

      Удалить
  6. Если тема ещё жива...
    В общем собрал по схеме блокинг генератор, отладил. Питание от 9в,первичка 25 витков, вторичка (делал 2 варианта) 600-1500 витков. Частота работы 75-100 кгц.
    А вот и самое интересное - на выходе не более 150 в, при 3 разных сердечниках (марку феррита не знаю, брал с комповских бп). По расчётам на выходе должно быть не менее 400в.
    В чем может быть проблема?

    ОтветитьУдалить
    Ответы
    1. Я думаю скорее всего причина в слишком идеализированных расчётах. Если учитывать что транзисторный ключ не идеален, управление им не идеальное (ОСОБЕННО в блокинг генераторе), часть потока первичной обмотки не проходит через вторичную, у источника питания есть внутреннее сопротивление и т.д. то рассчитанное значение и не должно совпадать. На то чтобы всё учесть и правильно рассчитать уйдёт ОЧЕНЬ много времени.

      Удалить
  7. Одну из ошибок я уже нашёл : стояли диоды 1n4148, а они максимум на 100в.не сгорели видимо из за копеечного тока. Взял диоды на 1000в,и 2 разных трансформатора показали 250 и 350в соответственно. Есть мысль попробовать быстрые диоды, может ещё подымется.

    ОтветитьУдалить
    Ответы
    1. В схеме блокинг генератора диодов нет, если я правильно понял то имеются ввиду диоды умножителя, если так то лучше использовать готовый умножитель. Ещё необходимо учитывать что напряжение с выхода блокинг генератора несимметричное поэтому умножитель не будет "умножать" на столько сколько у него ступеней умножения.

      Удалить
    2. Диоды у меня стоят в выпрямителе (обычный мостик). + была проблема со "сбохшей" батарейкой. С новой выдает 350-400в (под нагрузкой еще не тестил). Еще стал греться транзистор (1 спалил в ходе экспериментов) - вопрос вроде бы решился зазором (надо будет погонять 30 минут, посмотреть.

      Удалить