блокинг-генератор

Формула изобретения

БЛОКИНГ-ГЕНЕРАТОР, содержащий два транзистора одного типа проводимости, трансформатор обратной связи с тремя обмотками и выпрямитель, при этом каждая из баз транзисторов соединена с первым и вторым ограничительными резисторами соответственно, эмиттеры объединены и подключены к одному из выходных выводов, каждый из коллекторов соединен с выводом соответствующей обмотки трансформатора обратной связи, а его третья обмотка одним выводом подключена к отрицательному полюсу источника питания, разделительный диод, третий и четвертый резисторы, отличающийся тем, что, с целью повышения КПД при питании нагрузок большой мощности, введены высоковольтный трансформатор с двумя первичными и двумя вторичными обмотками, каждая из которых подключена к соответствующему выпрямителю, выполненному в виде моста, которые соединены по цепи постоянного тока последовательно, первые выводы первичных обмоток высоковольтного трансформатора объединены и подключены к положительному полюсу источника питания, а свободные выводы этих обмоток соединены со свободными выводами соответствующих обмоток трансформатора обратной связи, соединенных с коллекторами соответствующих транзисторов, свободные выводы первого и второго ограничительных резисторов объединены и подключены через третий резистор, зашунтированный разделительным диодом, к свободному выводу третьей обмотки трансформатора обратной связи и через четвертый резистор к положительному полюсу источника питания, отрицательный полюс которого соединен также с объединенными эмиттерами п-р-п транзисторов.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано для формирования прямоугольных импульсов преимущественно при большой мощности нагрузки.

Известен блокинг-генератор, содержащий транзистор, подключающий периодически первичную обмотку трансформатора к источнику постоянного тока с определенной частотой включения, обусловленной параметрами цепи смещения. Вторичная обмотка трансформатора подключена к выпрямителю, питающему искровой промежуток [1].

Недостаток известного устройства состоит в том, что оно не предназначено для питания нагрузок, требующих выходных импульсов повышенного напряжения.

Прототипом является блокинг-генератор, выполненный на транзисторах, содержащий импульсный трансформатор с пятью обмотками, две из которых включены в коллекторную и базовую цепи транзистора, образуя схему блокинг-генератора, две другие - дополнительные, одна из которых, являющаяся обмоткой смещения, подключена через резистор между полюсами источника питания, а также к заземленной шине источника через открытый в исходном состоянии ключевой транзистор [2].

Недостаток прототипа состоит в том, что его выходное напряжение не является достаточным для питания нагрузок, требующих повышенного напряжения. Кроме того, оно требует нескольких дополнительных источников питания цепей блокинг-генератора.

Целью изобретения является повышение КПД при питании нагрузок большой мощности.

Эта цель достигается тем, что в блокинг-генератор, содержащий два транзистора одного типа проводимости, трансформатор обратной связи с тремя обмотками и выпрямитель, при этом каждая из баз транзисторов соединена с первым и вторым ограничительным резистором соответственно, эмиттеры объединены и подключены к одному из выходных выводов, каждый из коллекторов соединен с выводом соответствующей обмотки трансформатора обратной связи, а его третья обмотка одним выводом подключена к отрицательному полюсу источника питания, разделительный диод, третий и четвертый резисторы, введены высоковольтный трансформатор с двумя первичными и двумя вторичными обмотками, каждая из которых подключена к соответствующему выпрямителю, выполненному в виде моста, которые соединены по цепи постоянного тока последовательно, первые выводы первичных обмоток высоковольтного трансформатора объединены и подключены к положительному полюсу источника питания, а свободные выводы этих обмоток соединены со свободными выводами соответствующих обмоток трансформатора обратной связи, соединенных с коллекторами соответствующих транзисторов, свободные выводы первого и второго ограничительных резисторов объединены и подключены через третий резистор, зашунтированный разделительным диодом, к свободному выводу третьей обмотки трансформатора обратной связи и через четвертый резистор - к положительному полюсу источника питания, отрицательный полюс которого соединен также с объединенными эмиттерами n-p-n транзисторов.

На чертеже представлена принципиальная схема устройства.

Блокинг-генератор содержит транзисторы 1,2, соединенные параллельно, базы которых через резисторы 3,4, ограничивающие базовый ток, и резистор 5 подключены к положительному полюсу источника постоянного напряжения. Объединенные эмиттеры n-p-n транзисторов 1,2 подключены к отрицательному полюсу источника постоянного напряжения. Положительная обратная связь (ПОС) по току осуществляется через трансформатор 6. При этом отрицательный полюс источника питания подключен к обмотке 7 трансформатора 6. Коллектора транзисторов 1,2 подключены к соответствующим обмоткам 8,9 трансформатора 6. Трансформатор 10 содержит две первичные обмотки 11,12 и две вторичные обмотки 13,14. Обмотки 8,9 трансформатора 6 обратной связи соединены последовательно с обмотками 12,11 трансформатора 10 соответственно. Точка соединения обмоток 11,12 соединена с положительным полюсом источника постоянного напряжения, а отрицательный полюс через обмотку 7 трансформатора 6 подключен к резистору 15, зашунтированному диодом 16. Свободные выводы резистора 15 и диода 16 соединены с базовыми резисторами 3,4. Диод 16 служит для отсечки переменной составляющей с трансформатора 6, а резисторы 5 и 15 - для ограничения напряжения смещения транзисторов 1,2. Выход устройства образован выводами двух последовательно соединенных мостов 17,18, подключенных ко вторичным обмоткам 13,14 трансформатора 10. Цепь обратной связи обозначена соединением отрицательного полюса источника питания 12 В и отрицательного выхода блокинг-генератора.

Работа устройства осуществляется следующим образом.

После подачи напряжения от источника 12 В, напряжение смещения через резисторы 5,16 открывает транзисторы 1,2, работающие в режиме ключа. Под воздействием коллекторных токов в обмотках трансформатора 6 наводится ЭДС, которая через базовую обмотку 7 способствует более лавинообразному открытию транзисторов 1,2. Действующая в схеме ПОС через трансформатор 6 приводит к полному открыванию транзисторов 1,2. Транзисторы 1,2 входят в насыщение и происходит перемагничивание сердечника трансформатора 6. Его насыщение вызывает уменьшение ЭДС в базовой обмотке. По мере перемагничивания сердечника трансформатора 6, ток базы уменьшается и в определенный момент времени начинается рассасывание заряда неосновных носителей в переходах транзисторов 1,2.

Они выходят из насыщения и токи коллекторов начинают уменьшаться. При этом размагничивается сердечник трансформатора 6 и в базовой обмотке 7 наводится ЭДС, которая вызывает обратное увеличение тока базы. За счет действия ПОС в схеме возникает регенеративный процесс, в результате которого транзисторы 1,2 закрываются. Далее процесс повторяется.

В моменты переключения транзисторов 1,2 в первичных обмотках 11,12 трансформатора 10 наводится ЭДС, которая воздействует на вторичные обмотки 13,14, подключенные к мостам 17,18. За счет последовательного соединения выпрямительных мостов напряжение на выходе устройства увеличивается.

Следует отметить, что при индуктивной нагрузке трансформатор 10 выполняет роль дросселя, включенного в цепь постоянного тока. Эта функция осуществляется при изменении полярности на обмотках. Параллельное включение транзисторов 1,2 позволяет при большой мощности нагрузки уменьшить габариты устройства за счет применения радиаторов охлаждения малых размеров. Используемое в изобретении соединение обмоток 8,9,11,12 трансформаторов 6,10 в коллекторных цепях транзисторов 1,2 позволило разделить высоковольтные обмотки трансформатора 10 на две катушки. Этим достигается равномерное распределение нагрузки на сердечник и решается вопрос изоляции высоковольтных обмоток, а также использование высоковольтного трансформатора в воздушной среде.