Cómo funciona el oscilador de bloqueo

Un oscilador de bloqueo es una de las formas más simples de osciladores que puede producir oscilaciones autosostenidas mediante el uso de unos pocos componentes pasivos y uno solo activo.

El nombre 'bloqueo' se aplica debido al hecho de que la conmutación del dispositivo principal en forma de BJT se bloquea (desconecta) con más frecuencia de lo que se permite durante el curso de las oscilaciones, y de ahí el nombre oscilador de bloqueo .

Dónde se suele utilizar un oscilador de bloqueo

Este oscilador generará una salida de onda cuadrada que se puede aplicar de manera efectiva para hacer circuitos SMPS o cualquier circuito de conmutación similar, pero no se puede usar para operar equipos electrónicos sensibles.

Las notas de tono generadas con este oscilador se vuelven perfectamente adecuadas para alarmas, dispositivos de práctica de código morse, cargadores de batería inalámbricos etc. El circuito también se vuelve aplicable como luz estroboscópica en las cámaras, que a menudo se puede ver justo antes de hacer clic en el flash, esta función ayuda a reducir el infame efecto de ojos rojos.

Debido a su sencilla configuración, este circuito oscilador se usa ampliamente en kits experimentales, y los estudiantes encuentran mucho más fácil e interesante comprender los detalles rápidamente.

Cómo funciona un oscilador de bloqueo

Para haciendo un oscilador de bloqueo , la selección de los componentes se vuelve bastante crítica para que pueda trabajar con efectos óptimos.

El concepto de oscilador de bloqueo es en realidad muy flexible, y el resultado de él puede ser muy variado, simplemente variando las características de los componentes involucrados como las resistencias, el transformador.

los transformador aquí se convierte específicamente en una parte crucial y la forma de onda de salida depende en gran medida del tipo o la marca de este transformador. Por ejemplo, cuando se utiliza un transformador de pulsos en un circuito de oscilador de bloqueo, la forma de onda adquiere la forma de ondas rectangulares que consisten en períodos rápidos de subida y bajada.

La salida oscilante de este diseño se vuelve efectivamente compatible con lámparas, altavoces e incluso relés.

Un solo resistor se puede ver controlando la frecuencia de un oscilador de bloqueo y, por lo tanto, si esta resistencia se reemplaza con una olla, la frecuencia se vuelve variable manualmente y se puede ajustar según los requisitos del usuario.

Sin embargo, se debe tener cuidado de no reducir el valor por debajo de un límite especificado que de otro modo podría dañar el transistor y crear características de forma de onda de salida inusualmente inestables. Siempre se recomienda colocar una resistencia fija de valor mínimo seguro en serie con el potenciómetro para evitar esta situación.

Operación de circuito

El circuito funciona con la ayuda de retroalimentaciones positivas a través del transformador asociando dos períodos de tiempo de conmutación, a saber, el tiempo Tclosed cuando el interruptor o el transistor está cerrado y el tiempo Topen cuando el transistor está abierto (no conductor). En el análisis se utilizan las siguientes abreviaturas:

• t, tiempo, una de las variables
• Tclosed: instante al final del ciclo cerrado, inicialización del ciclo abierto. También una magnitud del tiempo duración cuando el interruptor está cerrado.
• Topen: instantáneo en cada final del ciclo abierto, o al comienzo del ciclo cerrado. Igual que T = 0. También una magnitud del tiempo duración siempre que el interruptor esté abierto.
• Vb, tensión de alimentación, p. Ej. Vbatería
• Vp, voltaje dentro de el devanado primario. Un transistor de conmutación ideal permitirá un voltaje de suministro Vb a través del primario, por lo tanto, en una situación ideal, Vp será = Vb.
• Vs, voltaje al otro lado de el devanado secundario
• Vz, voltaje de carga fijo resultante de, por ejemplo, por el voltaje opuesto de un diodo Zener o el voltaje directo de un (LED) conectado.
• Im, magnetizando la corriente a través del primario
• Ipeak, m, más alta o la corriente de magnetización 'pico' en el lado primario del trafo. Tiene lugar justo antes de Topen.
• Np, el número de vueltas primarias
• Ns, el número de vueltas secundarias
• N, la relación de bobinado también definida como Ns / Np,. Para un transformador perfectamente configurado que funcione en condiciones ideales, tenemos Is = Ip / N, Vs = N × Vp.
• Lp, autoinducción primaria, un valor calculado por el número de vueltas primarias Np cuadrado y un 'factor de inductancia' AL. La autoinductancia se expresa frecuentemente con la fórmula Lp = AL × Np2 × 10−9 henries.
• R, interruptor combinado (transistor) y la resistencia primaria
• Arriba, energía acumulada dentro del flujo del campo magnético a través de los devanados, expresada por la corriente magnetizante Im.

Operación durante Tclosed (tiempo en que el interruptor está cerrado)

En el momento en que el transistor de conmutación se activa o dispara, aplica el voltaje de fuente Vb sobre el devanado primario del transformador.

La acción genera una corriente de magnetización Im en el transformador como Im = Vprimary × t / Lp

donde t (tiempo) puede ser un cambio con el tiempo y se inicia en 0. La corriente magnetizante especificada Im ahora 'se monta' sobre cualquier corriente secundaria generada inversamente Is que pueda suceder que induzca a la carga en el devanado secundario (por ejemplo, en el control terminal (base) del interruptor (transistor) y posteriormente se revierte a corriente secundaria en primario = Is / N).

Esta corriente de alteración en el primario a su vez genera un flujo magnético de alteración dentro de los devanados del transformador que permite una tensión bastante estabilizada Vs = N × Vb a través del devanado secundario.

En muchas de las configuraciones, el voltaje del lado secundario Vs puede sumarse al voltaje de suministro Vb debido al hecho de que el voltaje en el lado primario es aproximadamente Vb, Vs = (N + 1) × Vb mientras el interruptor (transistor) está en el modo de conducción.

Por lo tanto, el procedimiento de conmutación puede tener la tendencia a adquirir una parte de su voltaje o corriente de control directamente de Vb mientras que el resto a través de Vs.

Esto implica que el voltaje de control del interruptor o la corriente estaría 'en fase'

Sin embargo, en una situación de ausencia de una resistencia primaria y una resistencia insignificante en la conmutación del transistor, podría resultar en un aumento en la corriente de magnetización Im con una 'rampa lineal' que puede expresarse mediante la fórmula del primer párrafo.

Por el contrario, suponga que hay una magnitud significativa de resistencia primaria para el transistor o para ambos (resistencia combinada R, por ejemplo, resistencia de bobina primaria junto con una resistencia conectada con el emisor, resistencia del canal FET), entonces la constante de tiempo Lp / R podría resultar en una Curva de corriente magnetizante ascendente con pendiente descendente constante.

En ambos escenarios, la corriente de magnetización Im tendrá un efecto de mando a través de la corriente combinada del primario y del transistor Ip.

Esto también implica que si no se incluye una resistencia limitadora, el efecto podría aumentar infinitamente.

Sin embargo, como se estudió anteriormente durante el primer caso (baja resistencia), el transistor podría finalmente no manejar el exceso de corriente, o simplemente, su resistencia podría tender a aumentar hasta un punto en el que la caída de voltaje en el dispositivo podría llegar a ser igual a la voltaje de suministro que causa la saturación completa del dispositivo (que puede evaluarse a partir de las especificaciones de ganancia hfe o 'beta' de un transistor).

En la segunda situación (por ejemplo, inclusión de una resistencia primaria y / o emisora ​​significativa), la pendiente (descendente) de la corriente podría llegar a un punto en el que el voltaje inducido sobre el devanado secundario simplemente no sea suficiente para mantener el transistor en la posición de conducción.

En el tercer escenario, el núcleo utilizado para el transformador podría alcanzar el punto de saturación y colapsar, lo que a su vez le impediría soportar cualquier magnetización adicional y prohibiría el proceso de inducción primario a secundario.

Por lo tanto, podemos concluir que durante las tres situaciones discutidas anteriormente, la tasa a la que aumenta la corriente primaria o la tasa de aumento del flujo en el núcleo del trafo en el tercer caso, podría mostrar una tendencia descendente hacia cero.

Dicho esto, en los dos primeros escenarios, encontramos que a pesar de que la corriente primaria parece continuar su suministro, su valor toca un nivel constante que podría ser exactamente igual al valor de suministro dado por Vb dividido por la suma de los resistencias R en el lado primario.

En tal condición de 'corriente limitada', el flujo del transformador podría tender a mostrar un estado estable. Excepto el flujo cambiante, que podría seguir induciendo voltaje en el lado secundario del trafo, esto implica que un flujo constante es indicativo de una falla en el proceso de inducción a través del devanado, lo que hace que el voltaje secundario caiga a cero. Esto hace que el interruptor (transistor) se abra.

La explicación completa anterior explica claramente cómo funciona un oscilador de bloqueo y cómo este circuito oscilador altamente versátil y flexible puede usarse para cualquier aplicación específica y ajustarse al nivel deseado, como el usuario prefiera implementar.