Меню

Генератор ройера принцип работы

6. Автогенератор Роера

В качестве генератора прямоугольного напряжения мощностью до нескольких сот ватт наиболее широко используется автогенератор Роера, который представляет собой самовозбуждающийся двухтактный блокинг-генератор с одним сердечником, но двумя транзисторами, что позволяет генерировать импульсы обеих полярностей (рис.32,а).

Допустим, в начальный момент магнитная индукция в сердечнике трансформатора равна (точка 1 на рис.32,б). С этого момента магнитная индукция начнет возрастать, и во всех обмотках возникает ЭДС, направленная от точки (начала обмотки). ЭДС базовой обмоткисоздает ток базыпервого транзистора. Транзистор VT1 откроется, и первая коллекторная обмоткаокажется под напряжением питания, обусловливающим рост магнитной индукции и поддерживающим практически неизменную ЭДС во всех обмотках. Положительная обратная связь, также как и в обычном блокинг-генераторе, будет поддерживать VT1 в открытом состоянии. Ток коллектораво время перемагничивания сердечника равен сумме приведенных к первичной обмотке токов нагрузки, базы (показаны штриховой линией) и намагничивающего тока. В конце полупериода автогенератора сердечник насыщается и все быстрее нарастают намагничивающий ток и ток коллектора. Когда ток коллектора достигнет величины, транзистор войдет в насыщение, нарастание тока и магнитной индукции существенно замедлится, уменьшится ток базы и начнется лавинообразный процесс закрывания VT1. Магнитная индукция в этот момент максимальна (точка 2 на рис.32,б).

Далее магнитная индукция начнет спадать и возникнет ЭДС про-тивоположного направления (к точке на рис.32,а). При этом ЭДС второй базовой обмотки откроет VT2, и коллекторная обмоткаокажется под напряжением источника питания. Магнитная индукция будет спадать с постоянной скоростью, пока сердечник не перемагнитится и ток коллектора не достигнет величины, ограниченной током базы. После лавинообразного закрывания VT2 ЭДС в обмотках снова скачком изменит направление. Таким образом, ЭДС во всех обмотках и выходное напряжениеимеют прямоугольную форму.

В соответствии с (50) частота автогенератора определяется сечением сердечника, его материалом (DВ), числом витков коллекторных обмоток, сопротивлениями резисторов и отчасти коэффициентами усиления транзисторов, которые должны быть близки друг другу. Коллекторные обмотки имеют равные числа витков и мотаются обычно одновременно двумя проводниками для улучшения магнитной связи между ними и уменьшения индуктивности рассеяния. Для пуска автогенератора при подаче напряжения питания между источником питания и базой одного из транзисторов ставят резистор для внесения асимметрии.

Автогенераторы обычно генерируют частоту 5. 50 кГц. Сердечник выполняется из колцевого феррита, наматывается из тонкого ленточного пермалоя или холоднокатаной электротехнической стали с прямоугольной петлей гистерезиса. Рассмотренная схема не является единственной. Используется много ее разновидностей.

Рассмотренный автогенератор имеет в литературе много наименований: двухтактный блокинг-генератор, магнитно-транзисторный мультивибратор, двухтактный преобразователь с самовозбуждением, автогенератор с насыщающимся трансформатором, генератор прямоуголного напряжения на транзисторах с индуктивной обратной связью, однофазный транзисторный инвертор с самовозбуждением. На наш взгляд, наиболее правильно называть его автогенератором Роера — по фамилии автора (Royer G.H.), предложившем его в 1955 г.

Поскольку частота автогенератора Роера пропорциональна напряжению питания, то при р=2 в асинхронной одноканальной СИФУ он может заменить все элементы СИФУ [11, с.105]. Нужен только регулятор, сравнивающий заданное и действительное выпрямленные напряжения и вырабатывающий приращение напряжения питания (напряжение управления) автогенератора (рис.14,а).

Читайте также:  Разборка сборка генератора от газели

Самым простым является усилитель мощности управляющего импульса для оптронного тиристора (рис.33). При открывании транзистора VT1 формиро-вателем длительности появляется ток в светодиоде, и он дает обычно инфракрасное излучение. Лучи, попадающие на светоприемную площадку тиристора, открывают его. Ток фотодиода должен быть 0,08. 0,40 А, падение напряжения на нем 2. 3 В. Таким образом, мощность управления оптрон-ным тиристором существенно меньше, чем мощность

. Усилитель мощности для оптронного

тиристора

управления триодными тиристорами и длительность управляющего импульса не ограничена импульсным трансформатором. Большим достоинством оптронных тиристоров является хорошая гальваническая развязка с очень малой емкостью (единицы пикофарад), что существенно уменьшает воздействие силовых цепей на цепи управления.

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.

Читайте также:  Генератор тойота хайлендер 2012

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.

Испытания

Теперь мы можем снимать дуги и питать CCFL трубки с этого драйвера. Питание схемы 12 вольт.

Буду рад, если статья была полезной или интересной!

Источник

Исследование автогенераторных SMPS с насыщающимися сердечниками. — Мысли злого плебея — ЖЖ

9 окт 2019

02:22 am — Исследование автогенераторных SMPS с насыщающимися сердечниками.

Их еще называют Генератором Ройера (Royer oscillator). В интернетах по их поводу гуляет много заблуждений. Любое электронное устройство по совокупности свойств без микросхем хуже подобного содержащего микросхем, но зато они позволяют добиться одной-двух выдающихся характеристик. Поэтому такие БП будут делаться, пока экологисты не запретят, так как позволяют сделать блок очень дешево, но ненадежно. Мне именно нужен был вариант надежно, просто, но цена и качество выходного напряжения не важно. Поэтому занялся исследованием автогенераторных БП.

Основные свойства инверторов с насыщающихся сердечником.
1. Есть защита от перегрузки: при перегрузке транзисторы перестают переключаться.
2. На холостом ходу потребляют около половины энергии номинального режима. Можно сделать лучше, но надо прикладывать дополнительные усилия для этого.
3. Тяжело запускаются. Часто в «исправном» блоке работает только один транзистор из двух.
4. К «электронным трансформаторам» для галогеновых ламп мой пост не относится. В них используется инвертор с двумя трансформаторами, в котором насыщается транзистор, а не трансформатор.
5. Подходят для преобразования пониженного напряжения, а не для встления в розетку. Это следствие из пунктов 2 и 4.
6. Во вторичной цепи выпрямитель и фильтр могут быть любыми, инвертор все равно работать будет. Главное не перегружать.

Простейшая схема принципиальная.

Эта схема из И.М. Готлиб, Источники Питания. Инверторы, конверторы, линейные и импульсные стабилизаторы. Москва: Постмаркет, 2002. -544с. Она хороша при напряжении питания близким к 5 Вольтам, то есть от 3 до 12 Вольт. При напряжении ниже 3В она может не запускаться, а при напряжении выше 12В неоправдано высокие потери напряжения на резисторах R1 и R2.

Читайте также:  Пропадает возбуждение генератора газель

1. К запертому транзистору прикладывается двойное напряжение питания из-за действия автотрансформатора. Поэтому транзисторы надо выбирать на напряжение Vceo в 3 раза выше напряжения питания.
2. R3 и R4 служат для протекания токов утечки транзисторов в обход базы. Вычисляется по формуле: 50mV/Iceo, где 50mV — одна десятая порогового напряжения перехода база-эмиттер, Iceo — обратный ток коллектор-база при оборванном эмиттере.
3. R1 и R2 обеспечивают положительную обратную связь. Номинал рассчитывается по формуле: 0.2*Ucc*Ucc/(Uout*Iout).
4. В трансформаторе я мотаю один виток на Вольт.

В интернетах гуляет такая ее модификация с добавленными разделительными конденсаторами от «муравей». Эта добавка снижает КПД. ИМХО, оптимален вариант из книги. Вообще, во всем модификациях генератора Ройера конденсаторы делают хуже.

Для напряжения питания выше 12 Вольт используют схемы с дополнительной обмоткой обратной связи. Когда с двумя обмотками, то проблем с ними нет. Схема из статьи «Электроизгородь», «Радио» №8, 1973

Она же в книге И.М. Готлиба.

Трансформатор наматывается тем же способом, что и в предыдущем случае, то есть один виток на Водьт. Обмотки обратной связи по 5 витков. R1=25В*Vcc/(V*I), где Vcc — напряжение питания инвертора, V и I — требуемое напряжение и сила тока нагрузки. R2=R1*(Vcc-Vb)/Vb, где Vb — пороговое напряжение транзистора (0.5-0.7 В). Нужен ли конденсатор — незнаю. Подозреваю делает хуже.

Эта схема имеет две обмотки ПОС, чем она меня не устраивает.

Схема с одной обмоткой ПОС.

В этой схеме часто запускается только один транзистор из двух, так как смещение не симметричное, в результате она сильно греется. Поэтому совместил первую схему (перекрестные резисторы) и эту (обмотку ПОС).

Трансформатор наматывается тем же способом, что и в предыдущем случае, то есть один виток на Водьт. Обмотки обратной связи по 5 витков. R3=50В*Vcc/(V*I), где Vcc — напряжение питания инвертора, V и I — требуемое напряжение и сила тока нагрузки. R1=R2=100*Vcc*Vcc/(V*I).

У всех этих схем есть один общий недостаток: большие потери энергии на холостом ходу. Википедия предлагает его исправлять общим дросселем в цепи питания. Интернеты ей поддакивают. По такому принципу.

На самом деле надо добавлять индуктивность в эмиттер каждого транзистора. Варинт интернетов вредный, он только увеличивает потери. Принцип действия индуктора такой: при насыщении трансформатора увеличивается скорость нарастания силы тока, а значит быстро увеличивается напряжение на индукторе в цепи эмиттера открытого транзистора до величины больше ЭДС обмотки обратной связи (5 Вольт). В результате момент времени, когда транзистор запирается наступает раньше, а значит потери меньше. Вариант википедии только мешает запуску и увеличивает потери энергии из-за более пологих фронтов напряжений на базах транзисторов.

Окончательная схема SMPS.

Индуктивности L1 и L2 выбираются в 10 раз меньше индуктивности первичной обмотки, что бы не мешали основному процессу. Добавка их позволила мне сократить потребление тока на холостом ходу в 5 раз.

Источник

Adblock
detector