Двухтактный блокинг-геиератор

Блокинг-генераторы с насыщающимся трансформатором находят наибольшее применение в двухтактном режиме работы. Двух- тактный блокинг-генератор является автогенератором переменного напряжения прямоугольной формы. Его трансфор­матор (рис. 3.18, а) выполняется с сердечником из материала, обла­дающего прямоугольной петлей намагничивания (рис. 3.18, б), и служит общим элементом двух одиотактных схем. К материалам с близкой к прямоугольной петлей намагничивания относятся пермал­лои, холоднокатаная электротехническая сталь и некоторые марки ферритов.

Двухтактный блокинг-генератор работает в режиме поочеред­ного отпирания двух транзисторов. Открытое состояние одного тран­зистора и закрытое состояние другого задаются цепями обратной свя­зи, создаваемыми с помощью базовых обмоток трансформатора ω_б1, ω_б2 (обычно принимают ω_б1=ω_б2= ω_б , ω_к1= ω_к2= ω_к, схема подключения обмоток показана на рис. 3.18, а). Переключение тран­зисторов происходит, когда индукция в сердечнике трансформатора достигает индукции насыщения +B_s или — В_s (рис. 3.18, б).

Предположим, что после переключения, происшедшего в момент времени t₀, транзистор T₁ оказался открытым, а транзистор Т₂ — закрытым (рис. 3.18, в — д). К обмотке ω_к1 прикладывается напряже­ние, близкое к E_к вызывающее напряжение на нагрузке E_к/ n_н (рис. 3.18, ж). На обмотке ω_б1 индуцируется напряжение с отпира­ющей для транзистора Т₁ полярностью. Транзистор Т₁ открыт и насыщен током базы i_б1 = E_K/(n_бR_б) (R_б1= R_б2= R_б). На обмот­ке ω_б2 действует напряжение U_б2 = E_к/ n_б с запирающей для тран­зистора Т₂ полярностью. Приложенное к обмотке ω_к1 напряжение вызывает изменение индукции (рис. 3.18, е) и постепенное перемещение рабочей точки из положения 1 в направлении точек 2, 3 по восходя­щему участку петли намагничивания сердечника (рис. 3.18, б). Ток коллектора i_к1 (рис. 3.18, <?), равный сумме трех составляющих то­ков (i_б1= i_б/n_б, i'_н= i_н/ n_н=Е_к/ n_нR_н и i_μ), на большей части интер­вала проводимости транзистора Т₁ остается без изменения. Это обус­ловливается постоянством всех его составляющих, в том числе и тока намагничивания i_μ ввиду прямоугольности формы петли намагничи­вания.

После перемещения рабочей точки в положение 2 и затем выхода ее на почти горизонтальный участок петли намагничивания сердеч­ник насыщается, индуктивность коллекторной обмотки уменьшается, что вызывает быстрое увеличение тока i_μ и соответственно тока i_к1. В момент времени t₁ что соответствует положению 3 рабочей точки (рис. 3.18, б, в), ток i_к1 возрастает до значения βi_б1. Транзистор Т₁ выходит из режима насыщения, напряжение на нем увеличивается, а напряжения на обмотках ω_к1 и ω_б1 уменьшаются. Это соответствует началу развития лавинообразного блокинг-процесса, связанного с запиранием транзистора T₁.

В процессе запирания транзистора T₁ протекающем достаточно быстро, рабочая точка, характеризующая магнитное состояние ма­териала сердечника трансформатора, не успевает, несмотря на малую индуктивность коллекторной обмотки на почти горизонтальном уча­стке петли намагничивания, достичь положения 4. Следовательно, ток i_μ протекавший через транзистор T₁ не успевает уменьшиться

до нуля. 13 связи с этим под воздействием э. д. с. самоиндукции на об­мотках трансформатора сразу же после запирания транзистора Т₁ индуцируются напряжении противоположной полярности (указана на рис. 3.18, а в скобках), вызывающие отпирание транзистора Т₂ и поддержание в закрытом состоянии транзистора Т₁. Открытым транзистором Т₂ создается цепь протекания уменьшающегося до нуля тока i_μ (приведенного к коллекторной обмотке ω_к2 и показанного на рис. 3.18, а пунктирной стрелкой) в процессе перехода магнитного состояния сердечника трансформатора в точку 4. Изменившаяся по­лярность напряжения на обмотках (в том числе на нагрузочной об­мотке рис. 3.18, ж) сохраняется на этапе открытого состояния тран­зистора Т_2.При этом на обмотке действует напряжение, близкое к Е_к.

К закрытому транзистору Т₁ прикладывается напряжение 2Е_К, (рис. 3.18, д), равное сумме напряжений на обмотках ω_к1 и ω_к2. На этом этапе процесс в схеме протекает аналогично рассмотренному. Он характеризуется изменением индукции в сердечнике трансформа­тора от +В_S до —В_S и перемещением рабочей точки из положения 4 в направлении точки 5, заканчиваясь в момент времени t₂, когда ра­бочая точка на петле намагничивания достигает положения 6 (рис. 3.18, б у г, е).

Длительности интервалов t_и1 и t_и2 характеризуются линейным за­коном изменения индукции ΔВ соответственно от —В_s до + В_s и от +B_s до -В_s. При ω_к1= ω_к2= ω_к, длительности t_и1 =t_и2= t_и находят из соотношения

Расчет частоты в герцах выходного напряжения генератора про­изводят по формуле:

Двухтактные блокинг-генераторы находят преимущественное при­менение для преобразования энергии источников постоянного тока (например, аккумуляторных батарей) в переменный ток или в постоян­ный ток другого напряжения для питания нагрузки сравнительно небольшой мощности (десятки и сотни ватт). При использовании ге­нератора в качестве преобразователя постоянного напряжения в по­стоянное напряжение цепь нагрузки подключают к выходной обмотке трансформатора через выпрямитель со сглаживающим фильтром.