Генератор ройера для чего

Мультивибратор Ройера

Мультивибратор Ройера или генератор Ройера (Встречается написание Роера), как правило транзисторный релаксационный генератор колебаний с формой импульсов близкой к прямоугольной, использующий трансформатор или индуктивность с насыщающимся сердечником. Схема изобретена в 1954 году Джоржем Роером (George H. Royer). Запатентована в 1957 году (US2783384).

На практике схема используется в диапазоне частот от десятков Герц до сотен кило-Герц. Редко используется в качестве собственно генератора импульсов, ввиду слабой предсказуемости частоты, сильной её зависимости от напряжения питания, температуры, используемого сердечника. Широко используется в источниках питания: DC-DC преобразователях, электронных балластах для питания люминесцентных ламп, «электронных трансформаторах» для галогенных ламп. В настоящее время (2017) используется реже в связи с появлением дешевых интегральных микросхем- контроллеров импульсных источников питания, позволяющих сократить количество моточных изделий (катушек индуктивности, трансформаторов), и обеспечивающих плавную регулиговку выходного тока и/или напряжения, а также большую надёжность, защиту от перенапряжения и короткого замыкания.

Особенность мультивибратора Ройера — использование трансформатора, работающего в режиме насыщения. Классическая схема мультивибратора Ройера (Фиг. 1) состоит из двух транзисторов (Q1,Q2) и трансформатора (T1), выполненного на ферритовом или стальном сердечнике. Коллекторы транзисторов соединены с силовой обмоткой Т1-3, Т1-4 со средней точкой, базы транзисторов соединены с обмоткой обратной связи Т1-1, Т1-2. Обмотки сфазированы таким образом, что увеличение тока, например в коллекторе Q1, приводит к увеличению напряжения на его же базе, то есть имеется положительная обратная связь. Мультивибратор Ройера относится к генераторам с жестким запуском, то есть для запуска может потребоваться стартовый импульс. В данном случае схема запуска редуцирована до делителя напряжения R1-R2, отпирающего транзисторы при подаче питания. Собственно запуск происходит за счёт неизбежно присутствующей асимметрии между правой и левой частями схемы, и соответственно разной скорости нарастания тока между плечами. После нарастания тока в одном из плеч до уровня создающего в сердечнике трансформатора магнитную индукцию превышающую индукцию насыщения сердечника, эффективная индуктивность базовых обмоток падает в сотни раз, коллекторный ток резко увеличивается а базы транзисторов оказываются практически закорочены. Следующий цикл начинается за счёт резонансных явлений в паразитной индуктивности и ёмкости обмоток. В момент переключения транзисторы находятся практически в режиме короткого замыкания (их нагрузкой является лишь сопротивление провода обмотки), что, при отсутствии ограничения тока может привести к выходу их из строя. Частично проблема может быть решена включением в цепь питания токоограничивающего дросселя L1. В любом случае вариант схемы с насыщаюшимся силовым трансформатором пригоден только для сравнительно небольших напряжений питания, примерно до 12..27 Вольт.

Схемы на большее напряжение строятся, как правило, с использованием ненасышаюшегося силового трансформатора, и значительно меньшего управляющего трансформатора, раборающего в режиме насыщения (Фиг. 2).

Подобная схема до сих пор применяется в недорогих источниках питания и электронных балластах для люминесцентных ламп.

Представленный на Фиг. 2 полумостовой мультивибратор Ройера запитан от выпрямленного напряжения сети 220 Вольт- постоянное напряжение на полумостовом преобразователе, в данном случае около 300 Вольт. Основной (не-насыщаюшийся) трансформатор Т2 выполнен на ферритовом кольце большого размера (к примеру 28 мм) и содержит первичную обмотку Т2-1, обмотку обратной связи Т2-2 и вторичную обмотку Т2-3, Т2-4 работающую на диодный выпрямитель. Насыщающийся трансформатор Т1 выполнен на ферритовом кольце значительно меньшего размера (7мм) содержит обмотку обратной связи Т1-3, две базовые обмотки передающие управляющий сигнал в базы транзисторов Q1, Q2 а также, опционально, обмотку обратной связи по току Т1-2 обеспечивающую пропорциональность базовых токов току нагрузки. Данная обмотка не обязательна, но обеспечивает лучший режим работы силовых транзисторов. Схема запуска состоит из релаксационного генератора на RC-цепочке R1,C4 и лавинного транзистора Q1, скачком отпирающегося при достижении напряжения на его коллекторе 10..20 Вольт. После запуска мультивибратора Ройера, заряд с конденсатора C4 периодически сбрасывается через диод D5, и схема запуска перестаёт генерировать импульсы.

Мультивибратор Ройера может быть реализован в любой конфигурации двухполупериодного преобразователя напряжения (инвертера): со средней точкой (Фиг. 1), полумостовой (Фиг. 2), в виде полного моста. Возможны реализации с использованием как биполярных, так и полевых транзисторов. В последнем случае, при низковольтном питании отпадает необходимость в дополнительной обмотке, питающей базы транзисторов. Подобные схемы часто используются в электрошокерах и электронных зажигалках.

Возможны варианты схемы с нагрузкой в виде колебательного контура, для генерации синусоидального сигнала, но в этом случае насыщение сердечника и переход через ноль резонансного сигнала могут не совпадать и частота генерации может определяться одним из эффектов или зависеть от их обоих, в любом случае получить точную синусоиду при работе транзисторов в ключевом режиме и нелинейном трансформаторе затруднительно.

Минимальное количество элементов.

Максимальное использование сердечника трансформатора.

Сложная реализация защиты от короткого замыкания.

Невозможность плавной регулировки напряжения или тока с помощью ШИМ.

Повышенные потери в транзисторах.

Связанные понятия

Полупроводнико́вый стабилитро́н, или диод Зенера — полупроводниковый диод, работающий при обратном смещении в режиме пробоя. До наступления пробоя через стабилитрон протекают незначительные токи утечки, а его сопротивление весьма высоко. При наступлении пробоя ток через стабилитрон резко возрастает, а его дифференциальное сопротивление падает до величины, составляющей для различных приборов от долей oма до сотен oм. Поэтому в режиме пробоя напряжение на стабилитроне поддерживается с заданной точностью.

В статье описаны некоторые типовые применения операцио́нных усили́телей (ОУ) в аналоговой схемотехнике.

Источник

Генератор Ройера на биполярных транзисторах: что это такое и как оно работает

Comments 20

Вообще, модификаций этой схемы много, но все они отличаются вариациями обмотки связи, и по принципу работы одинаковы.

Интересно. Спасибо, буду знать

Можно применить везде, где требуется получить переменнное напряжение или трансформировать постоянное.
В примерно 10-летних Benq — стоит, ЕМНИП, вполне классический boost, питающий два Ройера. Boost регулирует яркость, Ройеры — повышают напряжение.

Люди! Люди, человеки! Ну почему при анализе чужого программного кода вы готовы сожрать за неправильно поставленный отступ, а схемы рисуете так, что кажется, будто где курсор стоял, туда очередной элемент и воткнули. Это ведь одно и тоже!

Что стоило нарисовать схему так, чтобы она была понятной? Чтобы роль ключевых элементов была очевидна при беглом взгляде.

[paranoidal] Скрыть смысл за очередной абсракцей в яркой обёртке?

В этот момент наводится напряжение в обмотке связи, и ток начинает вытекать из базы Q1, втекая в базу Q2.

База биполярного транзистора проводит ток только в одну сторону. Как диод.
Схема скорее всего работает по немного другому принципу: Когда напряжение в обмотке связи положительно на стороне базы Q1, ток от R1 течет к Q1. При этом Q2 заперт, так как потенциал на его базе ниже порога открытия. Когда напряжение на обмотке связи меняет свой знак, ток от R1 течет на базу Q2, так как потенциал на базе Q1 будет меньше.
Иными словами ток от R1 течет либо на базу одного транзистора, либо на базу другого благодаря смещению их потенциалов

Источник

Генератор Ройера на биполярных транзисторах: что это такое и как оно работает

Вступление

Сегодня мы попытаемся понять, что же такое генератор Ройера на примере CCFL конвертера, соберем его прототип, а так же изучим принцип работы.

Предыстория

Попал ко мне в руки давеча нерабочий сканер, чинить его не было никакого смысла, поэтому он пошел на запчасти. Снял я с него CCFL (cold cathode fluorescent lamp) лампу, конвертер и решил с ними поиграться.

Но конвертер оказался нерабочим, а так как поиграться очень хотелось, я решил его восстановить. Так как при замене сгоревшего транзистора у китайской платы начали отслаиваться дорожки, я решил сделать свою, заодно поподробнее изучить принцип работы и написать статью на Хабр, может быть кому-то будет интересно.

Схема и принцип работы

Итак, вернемся к Ройеру. Схема, запатентованная в 1954 году Джорджем Х. Ройером, представляет из себя резонансный автогенератор, собранный по топологии пуш-пулл. Вообще, модификаций этой схемы много, но все они отличаются вариациями обмотки связи, и по принципу работы одинаковы. Есть так же генератор Ройера на полевых транзисторах, но это совсем другая схема. В данной статье мы рассматриваем только модифицированный генератор Ройера на биполярных транзисторах, с обмоткой связи без отвода, наиболее часто использующейся в балластах CCFL. Рассмотрим схему:

При подаче питания ток течет к базе транзистора Q2 через резистор R1. Этот резистор служит только для запуска, и с ним связан один момент, но о нем чуть позже. Транзистор Q2 начинает отпираться и через его переход коллектор-эмиттер и часть первичной обмотки начинает течь ток, а также начинает заряжаться конденсатор C1. В этот момент наводится напряжение в обмотке связи, и ток начинает вытекать из базы Q1, втекая в базу Q2. Транзистор Q1 удерживается запертым, а Q2 открывается еще больше, но, поскольку первичная обмотка с контурным конденсатором C1 составляет колебательный контур, через некоторое время заряженный конденсатор C1 начинает отдавать ток в первичную обмотку в обратном направлении, и в обмотке связи ток начинает течь наоборот. Транзисторы Q1 и Q2 меняют свои состояния на противоположные и процесс генерации стабилизируется на резонансной частоте контура, в результате чего в нем образуются синусоидальные колебания, а во вторичной обмотке наводится напряжение. Дроссель L1 накапливает энергию и отдает ее в момент переключения транзисторов, как бы повышая напряжение питания, а так же с конденсатором C2 составляет LC-фильтр.

Плата и компоненты

Через полчаса работы я развел плату и отправил ее травиться (архив с полезностями, в том числе плата в PDF, доступен по ссылке в конце статьи), а сам успел попить чай.

Я немного изменил схему, в частности, поставил PNP транзисторы, поскольку подходящих NPN под рукой не оказалось, а так же добавил второй резистор.

И добавил я его не просто так, помните, я обещал рассказать о резисторе для запуска? В идеале он должен быть несколько десятков килоом, чтобы не влиять на работу, но суметь запустить процесс, а управление транзисторами должно осуществляться исключительно обмоткой связи. Но хитрым китайцам жалко меди, и поэтому в обмотке связи только два витка, и с резистором положенного сопротивления лампа даже не зажигается. Но они ставят резистор более низкого сопротивления, в результате транзистор с эти резистором в базе работает в более нагруженном режиме, он то и сгорел. Я не стал перематывать трансформатор, а поставил более мощные транзисторы и два резистора. Теперь помимо обмотки связи транзисторы отпираются при помощи этих резисторов, в результате мощность балласта повысилась с 4 до 20 ватт, но это предел как для трансформатора, так и для транзисторов.