Как устроена логика работы этого повысительного преобразователя?

Question

[ivan58]

Понятно что это автоколебания, но как они происходят?

Answer 1

[pfg21]

мне кажется на схеме разновидность блокинг-генератора
симметричного, из двух половинок.
основным резонатором является трансформатор. емкость на выходе для спрямления напряжения.
в минимальной схеме для работы блокинг-генератора нужен только транзистор и двухобмоточная катушка.

как работает блокинг-генератор есть огромное количество статей.

Answer 2

[Виктор]

Начну с того, что никакой "логики" в этой схеме нет, а есть принцип работы. Разумеется, это никакой не блокинг-генератор, потому что в нём нет конденсатора в базовой цепи, определяющего период колебаний. В старые времена автоколебательный генератор без времязадающего конденсатора носил название "L-генератор", но сейчас это название малоупотребительно (даже Гугл его не знает).
Впервые эта схема была опубликована в "Радио" №11 за 2001 год, в варианте преобразователя 1,5 вольт в 9 вольт для питания мультиметра от элемента АА. Подробное описание есть тут и ещё много где. Интересная особенность - этот преобразователь не требует отдельного выключателя и сам прекращает генерацию при отключении нагрузки (понятно, почему - из-за обрыва базовых цепей транзисторов, они при этом запираются). Ещё одна особенность, конструктивная - весь ток нагрузки идёт через базы транзисторов, и всё выходное напряжение приложено к БЭ-переходам этих транзисторов, поэтому транзисторы в эту схему годятся не любые (я бы подчеркнул - совсем не любые).

Comments

[ivan58]

Нашел только как изготовить конструкцию и подбор компонентов . Принцип автоколебаний не нашел . Судя по схеме получается что автоколебания возникают только при подключении нагрузки во вторичную обмотку трансформатора . Но похоже все же на усилитель . Автоколебания возникают при наличии обратной связи " тот кто нам мешает - тот нам поможет", ну еще как если бы первоначально подали питание на электродвигатель , а он в свою очередь раскрутил электрогенератор , а тот стал выдавать энергию на электродвигатель . Получается замкнутый цикл передачи энергии , естественно затухающей .

[pfg21]

RC-цепочка в схеме блокинг-генератора во второй схемы в википедии поставлена для ограничения тока базы-эмитер транзистора.
для работы блокинг-генератора емкость не нужна, рабочим реактивным элементом формирующим генерацию является трансформатор.

[Виктор]

pfg21, неверный комментарий. Индуктивность в блокинге определяет только длительность импульса, а вот период задаёт RC-цепочка в базе транзистора. Вот прикидочная формула для периода - Tи~=(3... 5)R1C1. Как видите, насчёт индуктивности тут нет ничего.
Схема, которую вы привели, является не блокингом, а однотактным L-генератором. В нём действительно период определяет постоянная времени индуктивности трансформатора. Заставить его устойчиво генерировать труднее, чем блокинг, поскольку сопротивление резистора приходится подбирать под параметры конкретного транзистора, вводя его в линейный режим. А блокинг запускается почти на любом наборе деталей.
ivan58,

Принцип автоколебаний не нашел

Открою секрет: автоколебания в симметричной схеме L-генератора возникают за счёт неточной симметрии. Всегда есть некоторая разница в обмотках трансформатора или в параметрах транзисторов. Из-за этого ток в одной половинке схемы нарастает чуть быстрее, чем во второй. А далее вступает в действие положительная обратная связь через трансформатор, которая ускоряет нарастание тока в той ветви, где ток нарастает быстрее, и глушит нарастание в противоположной. Это быстро доводит амплитуду колебаний до максимума. В этом ещё одно отличие от блокинга, в котором амплитуда максимальна с первого же импульса.

[ivan58]

Виктор, это открывает секрет симметричной схемы. Мне показалось что схема принципиальная и на ней недостает конденсаторов, смещающих рабочую точку транзисторов . Оказалось что они и не нужны . Так как всегда один транзистор откроется быстрее второго . Классические колебания происходят в LC цепочке , а здесь где ? Неужели вот в том конденсаторе справа и вторичной обмоткой ? Мне кажется что автоколебания происходят между половиной обмотки 6t и второй половиной 6t , то есть между L и L . Тогда убираем оба транзистора и получаем повышенное напряжение просто от повышающего трансформатора , вторичные обмотки которого 10t

[Виктор]

ivan58,

на ней недостает конденсаторов, смещающих рабочую точку транзисторов

Конденсаторы не умеют это делать, поскольку не пропускают постянного тока. Рабочая точка транзистора устанавливается исключительно резисторами в базовой и эмиттерной цепях.

Классические колебания происходят в LC цепочке , а здесь где ?

Колебательные процессы в LC-цепочке протекают в форме гармонических (т.е. синусоидальных) колебаний, а L-генератор производит совсем не синусоидальные, а прямоугольные импульсы. В принципе ничто не мешает подключить параллельно коллекторным полуобмоткам конденсатор, превратив тем самым эти обмотки в колебательный контур. Такой генератор будет генерировать синусоиду, но перестанет быть пригодным в качестве источника питания, поскольку его энергетический КПД сильно снизится (изрядная часть питающего тока будет уходить на бесполезный нагрев трансформатора и транзисторов).

Неужели вот в том конденсаторе справа и вторичной обмоткой ?

Нет, единственный конденсатор на вашей схеме не имеет никакого отношения к колебательному процессу и служит только для сглаживания выходного напряжения, т.е. для снижения импульсной составляющей на выходе. Это полезно для уменьшения излучения в эфир электропомех и облегчения работы потребителей, подключённых в качестве нагрузки к этому преобразователю.

Мне кажется что автоколебания происходят между половиной обмотки 6t и второй половиной 6t , то есть между L и L

Почти правильно, хотя с какой стороны посмотреть... Мне кажется правильнее считать источником автогенерации положительную обратную связь между коллекторными и базовыми обмотками. Без неё ничего не загенерит.

Для закрепления материала предлагаю вам ещё одну интересную схему L-генератора в качестве источника питания:
Здесь два индуктивных элемента - силовой трансформатор Т1 и переключающий трансформатор Т2. Никаких конденсаторов, участвующих в колебательном процессе, в этой схеме нет. Частота колебаний полностью определяется свойствами трансформатора Т2.

[ivan58]

Виктор, чудеса элекроники , не знаю что нужно чтобы ее оценить .

[pfg21]

блокинг-генератор или L-генератор всего лишь названия генератора с большой положительной обратной связью через трансформатор.

[ivan58]

pfg21, а чем отличается положительная обратная связь от отрицательной ? Не понятно еще куда подключается нагрузка на самой верхней схеме

[Виктор]

pfg21,

блокинг или L-генератор всего лишь название генератор с большой положительной обратной связью через трансформатор.

Это верно лишь отчасти, поскольку между ними огромные различия в принципе работы.
ivan58,

а чем отличается положительная обратная связь от отрицательной ?

ПОС, т.е. подача части выходного сигнала на вход устройства в такт входному сигналу, увеличивает его изменения, способствует им. ООС - с виду то же самое, но не в такт, а в противотакт, при этом она не увеличивает, а противодействует изменениям. ПОС легко превратить в ООС (и наоборот) - для этого надо поменять местами концы обмоток, подключённых к коллекторам или базам транзисторов в вашей схеме. Поэтому, когда генератор не запускается, первая рекомендация - поменять местами концы одной из обмоток (но не обе сразу).

Не понятно еще куда подключается нагрузка на самой верхней схеме

Чего ж тут непонятного? Применяя этот преобразователь, вы собирались внешнее питание 5 вольт повысить до 12. Точка с 12 вольтами на схеме обозначена, вот на неё и подключайте. Ток от внешнего источника проходит через БЭ-переходы транзисторов, к напряжению 5 вольт добавляется то, которое трансформировалось с коллекторных обмоток на базовые - вот вам и 12.

[pfg21]

ivan58, есть некоторый элемент усилитель, в нем есть вход и выход. т.к. он усилитель, то на выходе будет большее значение, чем на входе.
часть выходного сигнала внешними элементами можно подать на вход - это обратная связь.
если вся схема с обратной связью на выходе дает больший сигнал чем просто усилитель - это положительная обратная связь.
если наоборот, усиление схемы с обратной связью меньше, чем просто усилителя - это отрицательная обратная связь.
https://ru.wikipedia.org/wiki/Обратная_связь_(техника)

питание подключается к +5в, нагрузка подключается к +12в.

[ivan58]

Виктор, общий провод со стороны первичной обмотки получился

[ivan58]

pfg21, понятно , общий провод со стороны первичной обмотки и он не мешает правильной работе схемы _|_

[ivan58]

Виктор, на верхней схеме при работе на индуктивности полярность меняется?

[Виктор]

ivan58, вопрос непонятен. Поясните (в подробностях), почему он возник.

[ivan58]

Виктор, на схеме с блокинг генератором, при отключении транзистора накопленная энергия у индуктивеости меняет полярность. А в схеме с симитричными транзисторами тоже самое?

[Виктор]

ivan58, нет, не то же. Если имеется ввиду ваша схема, то в ней, как в любом устройстве электропитания, стремятся достичь максимального КПД, поэтому делают так, чтобы магнитное поле первичной обмотки почти целиком проходило через вторичную. Первичная обмотка накапливает порцию энергии в магнитном поле, затем через вторичную она отдаётся в нагрузку. Говорить о направлении поля не имеет смысла, поскольку схема симметричная - в обоих её половинках направление циклически меняется, но всегда есть та половинка, в которой энергия в данный момент передаётся в нагрузку. По очереди - то одна, то другая.
Так происходит в любом БП, поскольку в выходной цепи есть диоды, позволяющие току течь только в нагрузку, но не наоборот. В вашей схеме роль этих диодов играют БЭ-переходы транзисторов. Но честно говоря, я думал, что это и так видно (схема-то исключительно простая, проще не бывает), однако приходится вот разжёвывать очевидное.

[ivan58]

Виктор, понятно