Двухтактный автоколебательный преобразователь постоянного напряжения в переменное напряжение
В качестве преобразователей постоянного напряжения в переменное напряжение применяются схемы двухтактных блокинг-генераторов.
Двухтактный блокинг-генератор является автогенератором переменного напряжения прямоугольной формы. Двухтактные блокинг-генераторы (рис. 11.67) строятся на основе двух однотакгных блокинг-генераторов с времязамедляющей RL-цепью с насыщенным трансформатором (схема на рис. 11.66). Трансформатор выполнен с сердечником из материала, обладающего прямоугольной петлей намагничивания, и служит общим элементом для двух однотактных схем блокинг-генераторов.
Простейшая схема двухтактного блокинг-генератора (схема преобразователя напряжения) показана на рис. 11.67. Все обмотки трансформатора в схеме генератора имеют одинаковое направление укладки витков (начала их помечены точками на схеме).
В рассматриваемой схеме однотактные блокинг-генераторы (рис. 11.67, а) одинаковы, т.е. схема двухтактного блокинг-генератора симметрична: н>Б1 = м>Б2, wK1 = wK2, VT1 и VT2 имеют одинаковые
Рис. 11.67. Схемы двухтактного автоколебательного блокинг-генератора без конструктивной нагрузки с мягким возбуждением по схеме включения транзисторов: а — с общим эмиттером (ОЭ); б — с общей базой (ОБ)
параметры и включены по схеме с ОЭ. Для обеспечения «мягкого» режима самовозбуждения схемы при включении источника питания введен базовый резистор R2. Резистор R1 является элементом конструктивной нагрузки в эмиттерной цепи, а также он позволяет стабилизировать сопротивление в эмиттерной цепи при смене транзисторов, так как суммарное сопротивление в эмиттерной цепи равно Яэ = R + гшф з * R, где гдиф э — дифференциальное сопротивление эмиттерного перехода транзисторов, которое значительно меньше в открытом состоянии транзистора, чем сопротивление R1. Совместно оба резистора R1 и R2 образуют делитель напряжения, создавая способ подачи смещения фиксированным напряжением делителя. Без резистора R2 смещение в схеме будет подаваться косвенным методом и создается «жесткий» режим возбуждения схемы. Для лучшей передачи сигнала ПОС с обмоток н>Б1 и и>Б2 на эмиттерный переход, резистор R1 зашунтирован форсирующим конденсатором С. В результате конденсатор (С) с дифференциальным сопротивлением эмиттерных переходов (гдиф э) °б- разует RC-цепь (гдиф э и С). Две схемы однотактных блокинг-генераторов с ПОС связаны между собой трансформаторной связью благодаря тому, что обмотки уложены на одном сердечнике.
При включении напряжения питания UK протекает ток делителя напряжения по цепи: +UK —> Rl -» R2 -* — t/K. Падения напряжения t/R1 и ?/r2 на резисторах R1 и R2 создают смещения соответственно на эмиттерных (t/R1) и коллекторных (t/R2) переходах транзисторов. В обоих транзисторах происходит инжекция в эмиттерных переходах и носители зарядов накапливаются в базовых областях. Накопление носителей зарядов в базах обоих транзисторов происходит неравномерно из-за неполного равенства процессов в транзисторах (о чем шла речь при рассмотрении триггеров и мультивибраторов). Предположим, что в базе транзистора VT1 накопилось достаточно носителей зарядов для экстракции в коллекторном переходе, тогда в транзисторе VT1 возникает коллекторный ток по цепи: + tfK-> УТ1Э-Б-к —» WK1 -» — UK. Нарастающий коллекторный ток /К1 создает нарастающий магнитный поток в сердечнике трансформатора (TV), в результате в обмотках обратной связи (н>Б1 и и>Б1) наводится ЭДС (полярность указана на рис. 11.67, а). Наведенная ЭДС с обмотки и>Б1 увеличивает прямое смещение на эмит- терном переходе транзистора VT1, а ЭДС с обмотки и>Б2 уменьшает прямое смещение на эмиттерном переходе транзистора VT2, так как действует как обратное смещение (полярность наведенных ЭДС создается за счет согласованной укладки витков в обмотках). За счет такого воздействия ЭДС с обмоток и>Б1 и wB2 транзистор VT1 переходит в режим насыщения, a VT2 — в режим отсечки. При нарастании коллекторного тока /к в выходной обмотке (wBbIX) также наводится ЭДС, полярность которой можно определить по правилам и законам электромагнитной индукции (допустим, что в этот мо-
Рис. 11.68. Схемы двухтактных автоколебательных блокинг-генератора с жестким способом возбуждения: а — без конструктивной нагрузки; б — с эмит- терной конструктивной нагрузкой; в — с базовой конструктивной нагрузкой и с включением транзистора по схеме с ОЭ мент она имела направление, показанное на рис. 11.67 в виде потенциалов, по которым можно определить направление действия ЭДС). В режиме насыщения коллекторный ток не изменяется, поэтому магнитный поток остается постоянным, что исключает наведение ЭДС в обмотках трансформатора. В результате отсутствует дополнительное прямое смещение на эмиттерном переходе транзистора VT1 с обмотки Wgj, что приводит к снижению инжекции и коллекторного тока /К1. Такой процесс приводит к снижению ЭДС в выходной обмотке трансформатора Овых). Благодаря отсутствию ЭДС в обмотке н>Б2 транзистор VT2 открывается и начинает протекать коллекторный ток /К2. За счет протекания нарастающего коллекторного тока /К2 происходят аналогичные процессы в обмотках трансформатора, как и при токе /К1. Однако наведенная ЭДС в обмотках трансформатора имеет противоположную полярность (на рис. 11.67, а, показана в скобках). В результате транзистор VT1 закрывается, a VT2 — открывается, и на выходе снимается переменное напряжение.
Необходимо отметить, что в коллекторных обмотках наводится противоЭДС, действие которой направлено на замедление процессов нарастания коллекторного тока в транзисторах, что не изменяет сам принцип анализа работы схемы. ПротивоЭДС влияет только на скорость переходных процессов в схеме. Аналогичные схемы могут быть построены при включении транзистора по схеме с ОБ (рис. 11.67, б).
Схемы двухтактных блокинг-генераторов с жестким способом возбуждения строятся по методу косвенного смещения без конструктивной нагрузки (рис. 11.68, а) и с конструктивной нагрузкой в эмиттерной цепи (рис. 11.68, б) или в базовой цепи (рис. 11.68, в).
Двухтактные схемы преобразователей постоянного напряжения в переменное находят широкое применение в устройствах автоматики и телемеханики на железнодорожном транспорте, а также в других областях электронной техники в качестве устройства преобразования постоянного значения одной величины в переменное значение другой величины (чаще всего с повышением). В таких схемах на выходе двухтактной схемы блокинг-генератора включают выпрямительную схему.
