כיצד עובד חסימת מתנד

מתנד חוסם הוא אחת הצורות הפשוטות ביותר של מתנדים אשר מסוגלים לייצר תנודות עצמיות עצמיות באמצעות שימוש בכמה רכיבים פסיביים ופעילים בודדים.

השם 'חסימה' מוחל בשל העובדה שהמיתוג של המכשיר הראשי בצורת BJT נחסם (חיתוך) בתדירות גבוהה יותר ממה שמותר לבצע במהלך התנודות, ומכאן מתנד חוסם השמות. .

היכן שמשמש בדרך כלל מתנד חוסם

מתנד זה ייצור תפוקת גל מרובע אשר ניתן ליישם ביעילות לייצור מעגלי SMPS או כל מעגל מיתוג דומה, אך לא ניתן להשתמש בו להפעלת ציוד אלקטרוני רגיש.

תווי הטון הנוצרים באמצעות מתנד זה מתאימים לחלוטין לאזעקות, להתקני תרגול קוד מורס, מטעי סוללות אלחוטיים - וכו '. המעגל הופך להיות ישים גם כאור נורות במצלמות, אשר ניתן לראות לעיתים קרובות לפני לחיצה על הפלאש, תכונה זו מסייעת בהפחתת אפקט העין האדומה הידועה לשמצה.

בשל תצורתו הפשוטה, זה מעגל מתנד נמצא בשימוש נרחב בערכות ניסיוניות, ולתלמידים הרבה יותר קל ומעניין לתפוס את הפרטים במהירות.

איך עובד מתנד חוסם

ל ביצוע מתנד חוסם , בחירת הרכיבים הופכת קריטית למדי כך שהיא מסוגלת לעבוד עם אפקטים אופטימליים.

הרעיון של מתנד חוסם הוא למעשה גמיש מאוד, והתוצאה ממנו יכולה להיות מגוונת בהרחבה, פשוט על ידי שינוי המאפיינים של הרכיבים המעורבים כמו הנגדים, השנאי.

ה שַׁנַאי כאן הופך באופן ספציפי לחלק מכריע וצורת גל הפלט תלויה במידה רבה בסוג או בתו של שנאי זה. לדוגמא כאשר משתמשים בשנאי דופק במעגל מתנד חוסם, צורת הגל מגיעה לצורת גלים מלבניים המורכבים מתקופות עלייה ונפילה מהירות.

הפלט המתנדנד מעיצוב זה הופך להיות תואם ביעילות למנורות, רמקולים ואפילו ממסרים.

בודד נַגָד ניתן לראות את השליטה בתדר של מתנד חוסם, ולכן אם הנגד הזה מוחלף בסיר, התדר הופך להיות משתנה ידנית וניתן לשנות אותו בהתאם לדרישת המשתמשים.

עם זאת יש להיזהר שלא להפחית את הערך מתחת לגבול מוגדר שעלול לגרום נזק לטרנזיסטור וליצור מאפייני צורת גל פלט בלתי יציבה באופן יוצא דופן. מומלץ תמיד למקם נגד קבוע ערך מינימלי בטוח בסדרה עם הסיר כדי למנוע מצב זה.

הפעלת מעגל

המעגל עובד בעזרת פידבקים חיוביים על פני השנאי על ידי שיוך שתי פרקי זמן מיתוג, כלומר הזמן הנסגר כאשר המתג או הטרנזיסטור סגור, והזמן טופ כאשר הטרנזיסטור פתוח (לא מוליך). בקיצורים הבאים נעשה שימוש בניתוח:

• t, זמן, אחד המשתנים
• סגור: מיידי בסיום המחזור הסגור, אתחול המחזור הפתוח. גם גודל הזמן מֶשֶׁך כשהמתג סגור.
• Topen: מיידי בכל סוף המחזור הפתוח, או תחילת המחזור הסגור. זהה ל- T = 0. גם גודל הזמן מֶשֶׁך בכל פעם שהמתג פתוח.
• Vb, מתח אספקה ​​למשל סוללה
• Vp, מתח בְּתוֹך הפיתול העיקרי. טרנזיסטור מיתוג אידיאלי יאפשר מתח אספקה ​​Vb על פני הראשוני, ולכן במצב אידיאלי Vp יהיה = Vb.
• Vs, מתח ברחבי סלילה משנית
• Vz, מתח עומס קבוע וכתוצאה מכך למשל על ידי המתח ההפוך של דיודת זנר או המתח הקדמי של מחובר (LED).
• Im, ממגנט זרם על פני הראשוני
• Ipeak, m, הגבוה ביותר או זרם המגנט 'השיא' בצד הראשוני של הטרפו. מתרחש ממש לפני טופן.
• Np, מספר הפניות הראשוניות
• Ns, מספר הפניות המשניות
• N, היחס בין סלילה מוגדר גם כ Ns / Np,. עבור שנאי מוגדר לחלוטין שעובד בתנאים אידיאליים, יש לנו Is = Ip / N, Vs = N × Vp.
• Lp, השראות עצמית ראשונית, ערך המחושב על פי מספר הסיבובים הראשוניים Np בריבוע , ו'גורם השראות 'AL. השראות עצמית מתבטאת לעתים קרובות בנוסחה Lp = AL × Np2 × 10-9 הנרי.
• R, מתג משולב (טרנזיסטור) והתנגדות ראשונית
• למעלה, אנרגיה שהצטברה בשטף השדה המגנטי על פני הפיתולים, כפי שהיא באה לידי ביטוי בזרם הממגנט Im.

פעולה במהלך Tclosed (זמן בו המתג סגור)

ברגע שהטרנזיסטור המיתוג מפעיל או מפעיל הוא מפעיל את מתח המקור Vb על סלילה ראשונית של השנאי.

הפעולה מייצרת זרם ממגנט Im על השנאי כ Im = Vprimary × t / Lp

כאשר t (זמן) עשוי להשתנות עם הזמן ומתחיל בשעה 0. הזרם הממגנט המצוין Im עכשיו 'רוכב' על כל זרם משני שנוצר לאחור הוא אשר עלול לגרום לעומס על הסיבוב המשני (למשל לשלט מסוף (בסיס) של המתג (טרנזיסטור) ובהמשך חזר לזרם משני בראשוני = Is / N).

זרם שינוי זה הראשוני בתורו מייצר שטף מגנטי משנה בתוך פיתולי השנאי המאפשר מתח מיוצב למדי Vs = N × Vb על פני הפיתול המשני.

ברבים מהתצורות מתח הצד המשני Vs יכול להסתכם במתח האספקה ​​Vb בשל העובדה שהמתח בצד הראשי הוא בערך Vb, Vs = (N + 1) × Vb בזמן שהמתג (טרנזיסטור) נמצא מצב הניצוח.

לפיכך, הליך המיתוג עשוי להיות בעל נטייה לרכוש חלק ממתח הבקרה או הזרם שלו ישירות מ- Vb בעוד שנותר דרך Vs.

זה מרמז על כך שמתח בקרת המתג או הזרם יהיו 'בשלב'

עם זאת, במצב של היעדר התנגדות ראשונית והתנגדות זניחה במיתוג הטרנזיסטור, עלול לגרום לעלייה בזרם הממגנט Im עם 'רמפה ליניארית' אשר עשויה לבוא לידי ביטוי בנוסחה כפי שניתנה בפסקה הראשונה.

לעומת זאת נניח שיש גודל משמעותי של התנגדות ראשונית לטרנזיסטור או שניהם (התנגדות משולבת R, למשל התנגדות סליל ראשוני יחד עם נגד המחובר לפולט, התנגדות ערוץ FET), אז קבוע הזמן Lp / R יכול לגרום ל עליית עקומת הזרם הממגנטית עם שיפוע טיפה באופן עקבי.

בשני התרחישים לזרם הממגנט Im תהיה השפעה פיקודית דרך זרם ה- Ip הראשוני המשולב והטרנזיסטור.

זה גם מרמז שאם לא כולל נגד מגביל ההשפעה עלולה להתגבר לאינסוף.

עם זאת, כפי שנחקר לעיל במהלך המקרה הראשון (התנגדות נמוכה), הטרנזיסטור עלול להיכשל בסופו של דבר להתמודד עם הזרם העודף, או במילים פשוטות, התנגדותו עשויה להיות נוטה לעלות במידה שבה ירידת המתח על פני המכשיר עשויה להיות שווה ל מתח אספקה ​​הגורם לרוויה מלאה של המכשיר (שניתן להעריך על פי מפרט הרווח של הטרנזיסטור או מפרט 'בטא').

במצב השני (למשל הכללה של התנגדות ראשונית ו / או פולטת משמעותית) השיפוע (הצניחה) של הזרם עשוי להגיע לנקודה בה המתח המושרה על פני הסיבוב המשני פשוט אינו מספיק בכדי לשמור על הטרנזיסטור במצב המוליך.

בתרחיש השלישי, הליבה המשמשת לשנאי עשוי להגיע לנקודת הרוויה ולהתמוטט בתורו שתמנע ממנה לתמוך בכל מגנטציה נוספת, ותאסור על תהליך האינדוקציה הראשוני לשני.

לפיכך, אנו יכולים להסיק כי במהלך כל שלושת המצבים כפי שנדונו לעיל, קצב עליית הזרם הראשוני או קצב עליית השטף בליבת הטרפו במקרה השלישי, עשויים להראות נטייה צונחת לכיוון אפס.

אחרי שאמרנו זאת, בשני התרחישים הראשונים, אנו מוצאים שלמרות העובדה שנראה כי הזרם הראשוני ממשיך באספקתו, ערכו נוגע ברמה קבועה העשויה להיות שווה לערך ההיצע שניתן על ידי Vb חלקי סכום ה- התנגדויות R בצד הראשוני.

במצב כזה 'מוגבל זרם' שטף השנאי עלול להראות מצב יציב. למעט השטף המשתנה, שעשוי להמשיך ולהניע מתח על פני הצד המשני של הטרפו, זה מרמז ששטף יציב מעיד על כשל בתהליך האינדוקציה על פני הסיבוב וכתוצאה מכך המתח המשני יורד לאפס. זה גורם למתג (טרנזיסטור) להיפתח.

ההסבר המקיף שלעיל מסביר בבירור כיצד מתנד חוסם עובד וכיצד ניתן להשתמש במעגל מתנד רב תכליתי וגמיש זה לכל יישום מוגדר וכוונון עדין לרמה הרצויה, כפי שהמשתמש עשוי להעדיף ליישם.