2022-04-21
Генератор пачек импульсов на одном транзисторе
Предыдущая схема работала на одном mosfet транзисторе и выдавала на своём выходе короткие высоковольтные импульсы.
Автор заметил, что при некоторых особых условиях она может переходить в очень нестабильный режим пачек импульсов.
Путём последовательного подбора элементов, автору удалось выделить этот режим, правда, в качестве генератора, это схемотехническое решение предполагает более оптимальный в этом случае биполярный транзистор.
Теперь схема может стабильно генерировать пачки импульсов, иметь любую нагрузку на выходе и даже переходить в сверхэкономичный режим, при котором её потребление не фиксируется цифровыми приборами.
Режим пачек импульсов задаётся в схеме (рис. 5a) при помощи цепочки R1-R2-C2, которая заряжает конденсатор C2, что позволяет транзистору VT1 генерировать высокочастотные импульсы на начальном участке разрядки.
Последняя, в свою очередь, становится возможной благодаря кольцу положительной обратной связи L1, надетому на провод, идущий через нагрузку D1.
В данном случае D1 — это светодиодная матрица на 12V, но это может быть и другая нагрузка, например, трансформатор.
Рис.5. Принципиальная схема генератора пачек импульсов на одном транзисторе (a) и схемы его включения (b,c)
|
Такую схему можно было бы назвать блокинг-генератором, если бы не амплитуда импульсов на коллекторе VT1, которая может превышать напряжение питания в несколько раз.
На проводнике, пропущенном сквозь кольцо L1, такой амплитуды не зафиксировано,
и если бы не качерные свойства p-n-перехода транзистора VT1, то ей просто неоткуда было бы взяться.
Рис.6. Осциллограмма работы схемы при разрешении 20 мкс
|
Рис.7. Осциллограмма работы схемы при разрешении 1 мс
|
На рисунках 6 и 7 представлены осциллограммы работы схемы: синий луч — на коллекторе транзистора VT1, жёлтый — на конденсаторе C2.
Напряжение питания устройства — 12 вольт.
Хорошо видно, что на C2 происходит периодический разряд-заряд (рис. 7), что позволяет генерировать высокочастотные колебания в виде пачки импульсов на коллекторе транзистора VT1 (рис. 6).
Можно ли остановить счётчик?
Самой интригующей частью этого устройства является режим, при котором цифровые приборы не фиксируют его потребление.
Например, если устройство подключено по схеме на рисунке 5b, где PU — цифровой блок питания с цифровой шкалой тока и напряжения, а GP — это наш генератор пачек импульсов,
то при определённом подобранном резистором R1 режиме, наблюдается нулевое потребление.
То же происходит, если подключение устройства немного усложнить (рис. 5c), и добавить в схему ваттметр WM, а вместо болка питания использовать адаптер AP на 12 вольт.
В этом случае, при определённом режиме, ваттметр также может показывать нулевое потребление.
На самом деле, потребление у схемы будет даже при специальном режиме, хотя последний получается действительно очень экономичный.
Более точное потребление у этого устройства можно отследить стрелочными или аналоговыми приборами.
Элементная база
Для данной схемы подходят исключительно импульсные (переключательные) высоковольтные транзисторы.
Автором проверены следующие марки:
BUL128A,
BUL128D,
C5027-R,
ST13009.
Супрессор D2 служит для защиты p-n-перехода транзистора VT1 и выбирается исходя из паспортного значения максимально допустимого обраного напряжения база-эмиттер (VEBO),
которое обычно составляет 9 вольт.
Отсюда выбирается супрессор, рассчитанный на то же напряжение. В данном случае это P6KE9.1CA.
Нагрузкой для схемы является светодиодная матрица D1, рассчитанная на 12 вольт, мощностью 10 Вт.
В данном случае, можно применить вообще любой светодиод или их набор.
Желательно только, чтобы их напряжение зажигания не превышало напряжение питания в 2 раза.
Вообще говоря, для данной схемы можно найти оптимальный набор светодиодов, путём их подбора.
Самой интересной деталью данного устройства является токовый трансформатор L1, который просто надевается на коллекторный провод.
Он далется из двух ферритовых колец K10x6x4 проницаемостью 1000-2000 HM, которые нужно сложить вместе, а потом — намотать на них медный изолированный провод диаметром жилы 0.2-0.25 мм.
Лучше всего здесь применить провод МГТФ.
Витки мотаются в один слой, до заполнения.
В кольце остаётся просвет, в который продевается проводник, идущий от коллектора VT1.
Кольца могут быть и других размеров, но чем они меньше, тем меньше и время восстановления доменов, что положительно сказывается на выходных параметрах генератора.
Конденсаторы C1 и C2 должны быть пропиленовыми или керамическими.
От C2 зависит время периода колебаний пачки импульсов, поэтому он должен хорошо держать импульсные перепады напряжения.
Настройка схемы
Перед включением устройства выведите подстроечный резистор R1 в положение максимального сопротивления (в верхнее положение по схеме).
После включения питания плавно поверните этот резистор до момента начала свечения матрицы D1 — она должна начать мигать.
Это и должен быть режим минимального потребления устройства.
Если матрица не загорается, значит трансформатор подключен неправильно и нужно просто поменять местами его выводы (либо продеть в кольцо коллекторный провод в другую сторону).
Резистором R1 регулируется порог начала генерации и длительность между пачками импульсов.
В сверхэкономичном режиме эта частота порядка 6-10 Гц.
Если она для вас маленькая, то позже, после настройки, можно будет уменьшить ёмкость конденсатора C2 в 5-6 раз.