Схема блокинг генератора для проверки полевых транзисторов. Автогенераторные преобразователи напряжения (блокинг-генераторы). Принцип работы блокинг генератора
Для тех из вас, кто не знает, о чем идёт речь, блокинг генератор — это крошечная схема с самозапиткой, которая позволит вам зажигать светодиоды от старых батареек, напряжение которых упало вплоть до 0.5 Вольт.
Вы думаете, что батарейка уже отжила свое? Подключите её к блокинг генератору и выжмите из неё всё до последней капли энергии своими руками!
Шаг 1: Компоненты и инструмент
Для проекта понадобится всего несколько вещей, которые видны на фотографии, но для тех из вас, кто любит читать, я приложу вариант списка в текстовом виде:
- Паяльник
- Припой
- Светодиод
- Транзистор 2N3904 или его эквивалент
- Резистор 1К
- Тороидная бусина
- Тонкий провод, двух цветов
Если вы найдёте транзистор 2N4401 или BC337, то светодиод будет гореть ярче, так как они рассчитаны под большую силу тока.
Шаг 2: Обмотайте тороид проводом
Сначала нужно обмотать проводом тороид. Свой я нашел в старом блоке питания. Тороиды похожи по форме на пончик и притягиваются магнитом.
Возьмите два провода, скрутите вместе их концы (вам необязательно делать так, но это немного упростит обмотку тороида).
Пропустите скрученные концы через тороид, затем возьмите два других (нескрученных конца) и обмотайте вокруг тороида. Не перекручивайте провода, убедитесь, что по всей обмотке нет места, где два повода с одинаковым цветом находятся рядом. В идеале нужно сделать 8-11 витков, находящихся на одинаковом расстоянии друг от друга и плотно прилегающих к тороиду. Как только вы завершите обмотку, отрежьте излишнюю длину провода, оставив около 5 см для соединения с другими компонентами схемы.
Снимите с концов проводов немного изоляции, затем возьмите по одному проводу с каждой стороны, убедившись что они разных цветов. Скрутите их и ваш тороид готов.
Шаг 3: Припаиваем компоненты
Пришло время спаять всё в одно устройство. Вы можете поместить всё на макетную плату, но в инструкции я решил собрать всё на коленке. Можете следовать текстовой инструкции или спаять всё по картинкам — там всё отлично отображено.
Сначала возьмите два внешних контакта транзистора и слегка отогните их наружу, а средний загните внутрь. Контакты светодиода также согните наружу. Это необязательный шаг, но он поможет проще спаять компоненты.
Возьмите один из проводов тороида, которые остались несоединёнными (всё правильно, один из нескрученных вместе проводов). Припаяйте его к одной из сторон резистора. Припаяйте другой конец резистора к среднему контакту транзистора.
Возьмите второй одиночный провод тороида и припаяйте его к коллектору транзистора. Припаяйте положительный контакт светодиода также к коллектору, а отрицательный контакт к эмиттеру.
Всё, что осталось сделать — это припаять удлинительный провод к отрицательному контакту светодиода. Возьмите кусок провода, который у вас был до этого, и припаяйте его к эмиттеру транзистора.
Шаг 4: Пробуем девайс в действии
Всё готово! Вы завершили ваш блокинг генератор на одном транзисторе. Приложите скрученные провода тороида к положительному контакту батарейки, а удлинительный провод к отрицательному контакту. Если всё собрано правильно, то светодиод загорится. Если светодиод не загорится, то попробуйте обмотать тороид более тонким проводом.
Схема, устройство блокинг генератора.
Транзистор VT1 - выбор транзистора зависит от применения блокинг генератора. Решающими факторами являются максимально допустимое напряжение коллектор-эмиттер, максимальный ток коллектора и максимальная рассеиваемая мощность.
Вашему вниманию подборка материалов: Диод VD1 - защищает переход база - эмиттер транзистора от высокого напряжения обратной полярности. Имеет смысл применять диод, рассчитанный на ток , равный отношению напряжения на обмотке 1 к сопротивлению резистора R2 . Диод VD2 - Участвует в отводе тока размагничивания. Рассчитывая трансформатор, Вы вычислите ток намагничивания. Диод должен быть рассчитан на ток, равный току намагничивания, поделить на число витков в обмотке 3, умножить на число витков в обмотке 2. [Максимальное напряжение на диоде VD2] = [Напряжение питания ] * (1 + [Число витков обмотки 3 ] / [Число витков обмотки 2 ]) К сожалению в статьях периодически встречаются ошибки, они исправляются, статьи дополняются, развиваются, готовятся новые. Подпишитесь, на новости , чтобы быть в курсе. Если что-то непонятно, обязательно спросите! |
Устройства этого типа используются для создания сигналов с большой скважностью, повторяющихся редко. В них используется трансформатор, который включён в цепь обратной связи. Наличие гальванической развязки на выходе позволяет формировать высоковольтные импульсы. Эта особенность применяется для питания блоков строчной развёртки, катушек «Тесла».
Как выглядит блокинг генератор
Простую схему блокинг генератора можно собрать без затруднений в домашних условиях.
Принцип работы
Разобраться с функционированием блокинг генератора поможет схема, изображённая ниже.
Принципиальная схема типового генератора
В следующем перечне приведены основные этапы работы:
- После подачи напряжения через резистор R1 происходит зарядка конденсатора C Время завершения этого процесса определяется параметрами данных элементов.
Величину тока ограничивает сопротивление цепи, а напряжение на конденсаторных клеммах не успевает стать максимальным.
- Как только оно достигло определённой величины, транзистор начнёт открываться. Ток начинает проходить по цепи: обмотка трансформатора – коллектор – эмиттер. На этом этапе, напряжение почти мгновенно становится максимальным, а ток увеличивается относительно медленно.
- Он индуцирует ЭДС в обмотке трансформатора, соединённой с базой, что ещё больше увеличивает напряжение и открывает транзистор. Этот процесс завершается при насыщении сердечника трансформатора (материал не способен проводить магнитное поле определённой интенсивности). Также он прекратится при увеличении тока базы, до порога насыщения полупроводникового прибора.
- Транзистор закрывается. Начинается зарядка конденсатора C Индуктивность обмотки трансформатора образует ЭДС с направлением, противоположным первоначальному. Это ускоряет закрытие транзистора.
Принцип работы блокинг генератора проще понять с помощью временных диаграмм, которые иллюстрируют изменение электрических параметров в отдельных частях схемы.
Диаграммы токов и напряжений
Эти рисунки необходимо изучать совместно со следующим чертежом, на котором изображена другая принципиальная схема блокинг генератора.
На рисунке выше не приведена определённая нагрузка (обозначение Rн). Диод выполняет демпфирующие функции. Он предотвращает броски напряжения, способные повредить транзистор.
Описанные выше этапы хорошо видны на диаграммах. Ниже отмечены особенности, которые характерны для второй схемы:
- Комбинацией t 0 отмечен момент, когда напряжение на базе транзистора недостаточно для его открытия.
- Временной отрезок t 0 – t 1 обозначает период постепенного открытия транзистора. В конечной точке насыщение произошло, поэтому изменение тока в базе не оказывает влияние на форму импульса.
- Однако разряд конденсатора происходит. Поэтому происходит постепенное уменьшение тока базы.
- Так как нагрузка на коллекторе обладает индуктивными характеристиками, ток I c не уменьшается. Продолжительность этого периода определяется параметрами сердечника трансформатора.
- С точки t 2 начинается срез импульса. Ток, созданный индукцией, уменьшается, что провоцирует постепенное закрытие транзисторного ключа. На рисунках видно, когда появляется ток в обратном направлении. Этот процесс интенсифицирует разряд конденсатора. Скорость закрытия транзистора увеличивается, и срез получается крутым (образуется за малое время).
- Точкой t 3 обозначен момент полного закрытия затвора транзистора. После него допустимо появление колебательных процессов. Для их блокировки в данной схеме установлен диод.
Принцип работы блокинг генератора понятен. Ниже приведён расчёт, который поможет правильно выбрать транзистор второй принципиальной схемы.
Для примера использованы следующие исходные параметры:
- частота (Ч) – 40 кГц;
- скважность (С) – 0,25;
- амплитуда (АМ) – 6 V;
- сопротивление R нг (нагрузки) – 30 Ом;
- напряжения на выходе источника питания (НП) – 300 V.
Допустимое напряжение базы-коллектора должно быть от 1,5 до 2 раз больше, чем НП. Для этого примера – от 450 до 600 V.
Ток коллектора (I к ) определяют по формуле:
Iк должен быть равен или больше чем ((3…5)*АМ*КТФ)/ R нг.
КТФ – это коэффициент, который учитывает особенности трансформации энергии (коллекторная – нагрузочная обмотки):
КТФ=(1,2*АМ) / НП=(1,2*6)/300=0,024.
Таким образом, допустимый ток коллектора должен быть больше следующих величин:
((3…5)*6*0,024)/ 30 = 0,0144…0,024.
Максимальная частота (Ч макс, кГц) рассчитывается по следующей формуле:
Ч макс ≥(5…8) * Ч = (5…8) * 40 = 200…320.
На основании полученных данных определяют тип транзистора.
Параметры подходящего условного прибора:
- максимальное напряжение коллектор-база (НКБ) – 620 V;
- максимальное напряжение база-эмиттер (НБЭ) – 8 V$
- максимальный ток коллектора (I к) – 0,03 А;
- ток коллектор-база (Iкб) – 12 мкА;
- максимальная частота (Чмакс) – 1000 кГц;
- сопротивление базы (Rб) – 250 Ом.
Расчёт и практика позволяют собрать блокинг генератор своими руками
Чтобы создать блокинг генератор правильно, необходимо знать теорию и практику, уметь сделать расчёт.
Генератор на полевом транзисторе
Принцип работы этого устройства не отличается от рассмотренных выше вариантов. Но в схему внесены изменения, которые существенно повышают эффективность использования электроэнергии, надёжность и долговечность.
Схема блокинг генератора на полевом транзисторе
- Указанные на чертеже отечественные транзисторы и диоды можно заменить аналогичными импортными полупроводниковыми приборами с подходящими электрическими характеристиками.
- Сопротивление R2 подбирают так, чтобы на C1 напряжение в режиме холостого хода не превышало уровень 450 V. Такая настройка предотвратит пробой полупроводникового перехода транзистора VT
- Во избежание повреждения устройства, его нельзя включать без нагрузки.
- Сопротивление R6 выполняет защитные функции. Его наличие позволяет отключать генератор от сети при разомкнутой цепи прерывателя S
Видео. Блокинг генератор своими руками
Одной из самых простых схем повышающих напряжение преобразователей является схема блокинг-генератора. Понимание принципов работы позволит без ошибок изготовить генератор с применением других схемотехнических решений.
В этой статье я поведаю вам о том, что такое блокинг-генератор .
Блокинг-генератор - это генератор импульсов сравнительно небольшой длительности и большого периода. Он работает благодаря трансформаторной обратной связи . Из-за простоты блокинг-генератор широко применяют в компактных преобразователях напряжения (например в каждой второй схеме электронной зажигалки можно встретить эту схему).
Вот это блокинг-генератор(одна из многих вариаций этой схемы):
Как видите, он реально прост в сборке. Самая сложная часть в нем - это трансформатор.Но обо всем по порядку.
1) Принцип работы
Сначала обмотка 2 работает как "резистор", т.е. через нее и резистор протекает ток, который начинает открывать транзистор.Открывание транзистора приводит к появлению тока в обмотке 1, а это в свою очередь приводит к появлению напряжения на обмотке 2, т.е. напряжение на базе транзистора увеличивается еще, он открывается еще больше, и так происходит до тех пор, пока сердечник или транзистор не войдет в насыщение. Когда это произошло, ток через обмотку 1 начинает уменьшаться, следовательно напряжение на обмотке 2 меняет полярность, что приводит к закрыванию транзистора.Все, цикл замкнулся!
2) Детали
Трансформатор обмотка 1 обычно в 2 раза больше обмотки 2, а число витков и диаметр провода подбираются в зависимости от напряжения на обмотке 3 и тока через нее.
Резистор обычно берут в пределах 1кОм - 4,7кОм.
Транзистор подойдет почти любой.
3) Тест
Сначала соберем базовую схему генератора. Трансформатор вот такой от балласта энергосберегающей лампы:
На нем я намотал сначала обмотку 2 (18 витков проводом 0,4мм)
Изолировал ее (подойдет обычная изолента)
А потом намотал и обмотку 1 (36 витков тем же проводом, что и 2-ую)
И наконец, вставил сердечник и зафиксировал его той же изолентой
На этом трансформатор готов.
Транзистор я выбрал мощный: кт805, потому что в обмотке всего 36 витков не самого тонкого провода(малое сопротивление).
Резистор 2,2кОм.
Вот что у меня в итоге получилось:
Питание, как вы поняли, я буду брать от кроны.
Итак, с транзистором кт805, резистором 2,2кОм и обмоткой 1 в 2 раза больше обмотки 2, осциллограмма напряжения между коллектором и эмиттером выглядит так:
Амплитуда 60В, частота около 170кГц.
Теперь поставим резистор на 4,7кОм. Осциллограмма выглядит так:
Амплитуда около 10В, частота такая же.
Поставим теперь резистор 1кОм:
Амплитуда 120В, частота около 140кГц.
Теперь поставим обратно резистор 2,2кОм, и поменяем местами обмотки:
Амплитуда 80В, частота около 250кГц.
4) Вывод
Чем больше коэффициент обратной связи, тем быстрее нарастает сигнал, и частота выше.(чем меньше резистор, и больше соотношение число витков обмотки 2/число витков обмотки 1, тем больше коэффициент ОС).Еще на ОС влияет коэффициент усиления транзистора.
5) Практическая польза
Вы наверняка заметили, что я ни слова не сказал про обмотку 3. Она нужна для того, чтобы снять выходное напряжение.
Давайте посмотрим что будет, если намотать в обмотку 3 100 витков провода 0,08мм:
Сначала нам, конечно, нужно домотать трансформатор. Изолируем в прошлом последний слой:
Теперь наматываем 100 витков провода 0,08. Собираем сердечник. НА ВЫХОД ЦЕПЛЯЕМ ДИОД (можно любой с обратным напряжением не менее 200В. Например я взял дешевый и распространенный 1n4007). Спаиваем схему:
Диод нужен для отсекания отрицательных выбросов. Смотрим осциллограмму на выходе:
Постоянная составляющая 50В, импульсы амплитудой 50В. Чтобы убрать импульсную составляющую, поставим конденсатор на выходе. Подойдет 0,1мкФ:
Осциллограма:
Постоянное напряжение амплитудой 100В.
При приближении:
Небольшие колебания амплитудой 50мВ.
И наконец, полная схема:
Если генерации нет, впаяйте параллельно резистору конденсатор на пару микрофарад.
Список радиоэлементов
| Обозначение | Тип | Номинал | Количество | Примечание | Магазин | Мой блокнот |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Биполярный транзистор | КТ805А | 1 | В блокнот | |||
| Выпрямительный диод | 1N4007 | 1 | В блокнот | |||
| Резистор | 2.2 кОм | 1 |
Иногда требуется использовать флюоресцентную лампу с холодным катодом из подсветки старого ЖК монитора, но нет в наличии инвертора. Нам поможет самодельный блокинг - генератор! Схема довольно проста:
Я взял готовый дроссель из электронного балласта компактной люминесцентной лампы. Эта обмотка, содержащая самое большое число витков, будет выдавать высокое напряжение для лампы.
Нужно аккуратно снять сердечник с дросселя, изолировать скотчем обмотку и намотать сверху обмотку коллектора проволокой примерно такой же толщины. У меня получилось где-то 24 витка. Необходимо мотать виток к витку. Как раз получается один слой.
Поверх нашей обмотки наклеиваем слой скотча и на него мотаем обмотку базы - около 6 витков проводом такой же толщины. Надеваем назад сердечник. У нас получилась катушка с 6 выводами.
Транзистор КТ835А. Можно использовать другие, но не любой. Из моих запасов многие транзисторы давали плохой результат, либо вообще не генерировали высокое напряжение.
Транзистор обязательно надо ставить на радиатор - сильно нагревается! Резистор тоже сильно греется, поэтому использовал 5 штук по 10 Ом. И 2 конденсатора. Как всё выглядит и работает ниже в фотографиях.
Данное устройство запускалось от компьютерного блока питания. Ток потребления 1А. Если лампа не полностью светится от 5 вольт, то можно постепенно повышать напряжение. После зажигания по всей длине, напряжение можно уменьшить, чтобы лампа меньше грелась.
Также блокинг - генератор позволяет включать люминесцентные лампы даже с перегоревшей спиралью.
Вот пример работы компактной люминесцентной лампы. Кстати, дроссель был взят именно из такой лампы.
И на этом не заканчивается применение данного изобретения! К высоковольтным проводам вместо ламп можно подключить умножитель напряжения. Тогда на его выходах получается высокое напряжение, способное пробивать воздух, т.е. мы увидим небольшие молнии!
Только у множитель не должен находится рядом с блокинг - генератором!!! Высокое напряжение выводит из строя транзистор!!! У меня несколько сгорело, пока я не понял в чём дело.
Для просмотра в большем размере нужно нажать на ссылку с названием видео, или на кнопку YouTube во время проигрывания!
И схема умножителя напряжения. Конденсаторы подходят только такого типа, как на фото, диоды любые.
Ещё можно сделать более экономичный блокинг - генератор , используя трансформатор строчной развёртки (ТДКС) от старого телевизора или монитора. Из-за способности работать от низкого напряжения, его ещё называют похититель джоулей или joule thief. Я использовал один аккумулятор 1,2 В. Но устройство можно питать и большим напряжением - подключал максимум 19 Вольт. Примерная схема:
Только я использовал транзистор MJE13003 и переменный резистор 680 Ом. Чтобы правильно подключить трансформатор, нужно найти два вывода с наименьшим сопротивлением (у меня это 0,5 Ом) и два с наибольшим сопротивлением (у меня 1 Ом). В разных строчниках расположение и сопротивление выводов будет разным. Испытания схемы на видео:
Для просмотра в большем размере нужно нажать на ссылку с названием видео, или на кнопку YouTube во время проигрывания!
