Yukarıda tartışılan tüm yüksek voltaj jeneratörleri, enerji depolama cihazı olarak bir kapasitöre sahipti. Endüktansı böyle bir eleman olarak kullanan cihazlar da daha az ilgi çekici değildir.
İlk yıllarda bu tür dönüştürücülerin tasarımlarının büyük çoğunluğu mekanik bir endüktans anahtarı içeriyordu. Böyle bir devre çözümünün dezavantajları açıktır: kontak çiftlerinin artan aşınması, periyodik temizlik ve ayarlama ihtiyacı ve yüksek düzeyde parazit.
Modern elektronik anahtarların ortaya çıkışıyla birlikte, anahtarlamalı endüktif enerji depolamalı gerilim dönüştürücülerin tasarımları gözle görülür şekilde basitleşti ve rekabetçi hale geldi.
En basit yüksek voltaj jeneratörlerinden birinin temeli (Şekil 12.1) endüktif bir enerji depolama cihazıdır.
Pirinç. 12.1. Endüktif enerji depolamaya dayalı yüksek voltaj jeneratörünün elektrik devresi
Dikdörtgen darbe üreteci bir 555 yongasına (KR1006VI1) monte edilmiştir. Darbe parametreleri R2 ve R3 potansiyometreleri tarafından düzenlenir. Kontrol darbelerinin frekansı aynı zamanda zamanlama kapasitörünün 01 kapasitansına da bağlıdır. Jeneratörün çıkışından gelen darbeler, direnç R5 aracılığıyla anahtar (anahtarlama) elemanının tabanına - güçlü transistör VT1'e beslenir.
Bu transistör, kontrol darbelerinin süresine ve tekrarlama oranına göre, transformatör T1'in birincil sargısını anahtarlar.
Sonuç olarak dönüştürücünün çıkışında yüksek voltaj darbeleri oluşur. Transistör VT1'i (2N3055 - KT819GM) bozulmaya karşı korumak için, örneğin KD226 tipi (katottan toplayıcıya) yayıcı-kolektör geçişine paralel bir diyot bağlamanız önerilir.
Bulgaristan'da geliştirilen yüksek voltaj jeneratörü (Şekil 12.2), aynı zamanda 555 yongası (K1006VI1) üzerinde bir ana kare dalga jeneratörü içerir. Darbe frekansı, R2 direnci tarafından 85 ila 100 Hz arasında sorunsuz bir şekilde kontrol edilir. Bu darbeler RC devreleri aracılığıyla VT1 ve VT2 transistörlerindeki anahtarlama elemanlarına gönderilir. Zener diyotları VD3 ve VD4, endüktif bir yük çalıştırıldığında transistörleri hasardan korur.
Pirinç. 12.2. Endüktif enerji depolama cihazına dayalı yüksek voltaj jeneratörünün devresi
Yüksek voltaj jeneratörü (Şekil 12.2) bağımsız olarak - yüksek voltaj elde etmek için (genellikle 1...2 kV'a kadar) veya diğer dönüştürücüleri "pompalamanın" bir ara aşaması olarak kullanılabilir.
BD139 transistörleri KT943V ile değiştirilebilir.
Güçlü bipolar transistörler, endüktif enerji depolamalı dönüştürücülerin temel elemanları olarak uzun yıllardan beri kullanılmaktadır. Dezavantajları açıktır: Açık anahtardaki artık gerilimler oldukça yüksektir, bu da enerji kayıplarına ve transistörlerin aşırı ısınmasına neden olur.
Alan etkili transistörler geliştikçe, ikincisi güç kaynağı devrelerindeki ve voltaj dönüştürücülerdeki bipolar transistörleri bir kenara itmeye başladı.
Modern yüksek güçlü alan etkili transistörler için, açık anahtar direnci bir Ohm'un on...yüzde birine ulaşabilir ve çalışma voltajı 1...2 kV'a ulaşabilir.
İncirde. Şekil 12.3, çıkış aşaması bir MOSFET alan etkili transistör kullanılarak yapılan bir voltaj dönüştürücünün elektrik devresini göstermektedir. Jeneratörü alan etkili transistörle eşleştirmek için yüksek iletim katsayısına sahip iki kutuplu bir transistör dahil edilmiştir.
Anahtar alan etkili transistöre sahip yüksek voltajlı puls üretecinin elektrik devresi
Ana osilatör, standart bir devreye göre /SMO/7 çipli CD4049 üzerine monte edilmiştir. Hem çıkış aşamalarının kendisi hem de Şekil 2'de gösterilen kontrol sinyali oluşturma aşamaları. 12.1 - 12.3 ve devamı birbirinin yerine kullanılabilir ve herhangi bir kombinasyonda kullanılabilir.
P. Bryantsev tarafından tasarlanan elektronik ateşleme sisteminin yüksek voltaj jeneratörünün çıkış aşaması (Şekil 12.4), modern bir ev elemanı bazında yapılmıştır.
Devrenin girişine kontrol darbeleri uygulandığında, VT1 ve VT2 transistörleri kısa süreliğine açılır. Sonuç olarak, indüktör kısa süreliğine kaynağa bağlanır
Pirinç. 12.4. P. Bryantsev’in kompozit transistör kullanan yüksek voltaj jeneratörünün çıkış aşamasının şeması
Pirinç. 12.5. Schmitt tetikleyicilerine dayalı ana osilatörlü yüksek voltaj jeneratörünün elektrik devresi
beslenme. Kondansatör C2, voltaj darbesinin tepe noktasını düzeltir. Dirençli bölücü (R3 ve R5), transistör VT2'nin toplayıcısındaki maksimum voltajı sınırlar ve dengeler.
B115 ateşleme bobini T1 transformatörü olarak kullanıldı. Ana parametreleri: Ri=1,6 Ohm,\ Endüktif enerji depolama cihazlarını kullanan aşağıdaki iki yüksek voltaj voltaj jeneratörü devresi (Şekil 12.5, 12.6) Andres Estaban de la Plaza tarafından geliştirilmiştir. Cihazlardan ilki, bir ana dikdörtgen puls üretecini, bir ara ve çıkış aşamasını ve bir yüksek gerilim transformatörünü içerir. Operasyonel amplifikatöre dayalı ana osilatörlü yüksek voltaj jeneratörünün elektrik devresi Ana osilatör bir Schmitt tetikleyicisine (KMO/7 çipli tip 4093) dayanmaktadır. NOT mantık elemanları yerine bir Schmitt tetikleyicisinin kullanılması (örneğin, Şekil 12.3'e bakın), daha dik kenarlı darbeler elde etmenize ve dolayısıyla anahtar elemanlardaki enerji kayıplarını azaltmanıza olanak tanır. KMO/7 elemanlarının güç transistörü VT2 ile koordinasyonu, transistör VT1 üzerindeki bir ön yükseltici tarafından gerçekleştirilir. Çıkış transformatörü T1, güç bipolar transistörü VT2 tarafından anahtarlanır. Bu transistör ısı emici plakasına monte edilmiştir. Jeneratörün darbe frekansı SA1 anahtarıyla kademeli olarak değiştirilir. Darbe süresi ve duraklama ile darbe tekrarlama hızı arasındaki oran, R1 ve R2 potansiyometreleri tarafından sorunsuz bir şekilde ayarlanır. SA2 anahtarı, yükseltici transformatörün birincil sargısına seri olarak bağlanan R6 direncini açar/kapatır. Böylece dönüştürücünün çıkış gücü kademeli olarak ayarlanır. Jeneratörün beş alt aralıktaki çalışma frekansı 0,6...8,5 kHz arasında ayarlanabilir; 1,5…20 kHz; 5,3…66 kHz; A3…MO kHz; 43…>200 kHz. Yatay tarama transformatörünün çekirdeğine sarılmış transformatör T1'in birincil sargısı, 1,0 mm çapında 40 dönüşe sahiptir. Dönüştürücünün 5 kHz'in altındaki frekanslarda çıkış voltajı 20 kV'dir, 50...70 kHz frekans aralığında çıkış voltajı 5... 10 /sv'ye düşer. Cihazın yüksek frekanslı sinyalinin çıkış gücü 30 W'a kadar çıkabilmektedir. Bu bağlamda, bu tasarımı örneğin gaz deşarjlı fotoğrafçılık için kullanırken, çıkış akımını sınırlamak için özel önlemlerin alınması gerekir. Vuovolt jeneratörü, şek. 12.6, daha karmaşık bir tasarıma sahiptir. Ana osilatörü DA1 işlemsel amplifikatörünü (CA3140) temel alır.Ana osilatöre ve tampon aşamasına (DDI çip tipi 4049) güç sağlamak için DA2 tipi 7812 entegre devresinde 12 S voltaj dengeleyici kullanılır. Tamamlayıcı transistörler VT1 ve VT2 üzerindeki terminal öncesi kademe, güçlü transistör VT3 üzerindeki son kademenin çalışmasını sağlar. Süre/duraklatma oranı R7 potansiyometresi ile ve darbe frekansı R4 potansiyometresi ile ayarlanır. Üretim frekansı, C1 kapasitörünün kapasitansı değiştirilerek kademeli olarak değiştirilebilir. İlk nesil frekansı 20 kHz'e yakındır. Değiştirilmiş yatay tarama transformatörünün birincil sargısı 5 ... 10 dönüşe sahiptir, endüktansı yaklaşık 0,5 mH'dir. Çıkış transistörü, bu sargıya paralel olarak varistör R9'un açılmasıyla aşırı voltajdan korunur. Transistör 2N2222, KT3117A, KT645 ile değiştirilebilir; 2N3055 - KT819GM'de; BD135 - KT943A'da, BD136 - KT626A'da, diyotlar 1N4148 - KD521, KD503 vb.'de. DA2 mikro devresi yerli bir analogla değiştirilebilir - KR142EN8B(D); DDI-K561TL1. Bir sonraki yüksek voltaj voltaj jeneratörü türü, endüktif geri beslemeli, kendinden salınımlı voltaj dönüştürücülerdir. Kendiliğinden uyarılan bir darbe dönüştürücü, yüksek frekanslı, yüksek voltajlı salınım paketleri üretir (Şekil 12.7). Pirinç. 12.7. Kendiliğinden uyarılan bir darbe voltajı dönüştürücünün elektrik devresi Transistör VT1 üzerindeki yüksek voltaj darbelerinin otojeneratörü, transformatör T1'den bir geri besleme sinyali alır ve yük olarak bir ateşleme bobini T2'ye sahiptir. Üretim frekansı yaklaşık 150 Hz'dir. Kondansatörler C*, C2 ve direnç R4, jeneratörün çalışma modunu belirler. Transformatör T1, 14×18 manyetik çekirdek üzerinde yapılmıştır. Sargı I, iki tel halinde sarılmış 18 tur PEV-2 0,85 mm telden oluşur ve Sargı II, 72 tur PELSHO 0,3 mm telden oluşur. VD2 zener diyot, 40x40x4 mm boyutlarında duralumin radyatörün ortasına monte edilmiştir. Bu zener diyot, toplam stabilizasyon voltajı 150 V olan güçlü bir zener diyot zinciri ile değiştirilebilir. Transistör VT1 ayrıca 50x50x4 mm boyutlarında bir radyatöre monte edilmiştir. Kendiliğinden uyarılan bir rezonans voltaj dönüştürücüsü, E. V. Krylov'un çalışmasında anlatılmıştır (Şekil 12.8). Yüksek frekanslı güçlü bir transistör VT1 tipi KT909A üzerinde yapılmıştır. Dönüştürücü transformatör, 10x120 mm ölçülerinde 150HF ferrit çubuk kullanılarak 12 mm çapında floroplastik bir çerçeve üzerinde yapılır. Bobin L1, 50 dönüş, L2 - 35 dönüş LESHO teli 7×0,07 mm içerir. Cihazın düşük voltajlı yarısının bobinleri başına bir tur tel içerir. Pirinç. 12.8. Transformatör geri beslemeli rezonans yüksek voltaj jeneratörünün devresi floroplastik (politetrafloroetilen) yalıtım. L2 bobininin üstüne sarılırlar. Dönüştürücünün çıkış voltajı 1,5 kV'dir (maksimum - 2,5 kV). Dönüşüm frekansı - 2,5 MHz. Güç tüketimi - 5 W. Besleme voltajı 8 V'tan 24 V'a çıktıkça cihazın çıkış voltajı %50 ila %100 arasında değişmektedir. Değişken bir kapasitör 04 kullanılarak transformatör rezonans frekansına ayarlanır. Direnç R2, transistörün çalışma noktasını belirler, pozitif geri besleme seviyesini ve üretilen sinyallerin şeklini düzenler. Dönüştürücünün kullanımı güvenlidir; düşük dirençli yüklerde yüksek frekans üretimi bozulur. İki aşamalı dönüşüme sahip bir yüksek voltaj darbe voltaj kaynağının aşağıdaki diyagramı Şekil 1'de gösterilmektedir. 12.9. İlk aşamasının elektrik devresi oldukça gelenekseldir ve pratik olarak daha önce tartışılan tasarımlardan farklı değildir. Cihaz arasındaki fark (Şekil 12.9), transformatör üzerinde ikinci bir voltaj artırma aşamasının kullanılmasıdır. Bu, cihazın güvenilirliğini önemli ölçüde artırır, transformatörlerin tasarımını basitleştirir ve cihazın girişi ile çıkışı arasında etkili izolasyon sağlar. Transformatör T1, transformatör çeliğinden yapılmış W şeklinde bir çekirdek üzerinde yapılmıştır. Çekirdek kesiti Pirinç. 12.9. Transformatör geri beslemeli ve çift transformatör voltaj dönüşümlü yüksek voltaj dönüştürücünün devresi 16x16mm. Kollektör sargıları 1,0 mm çapında 2×60 tur telden oluşmaktadır. Geri besleme bobinleri II, 0,7 mm çapında 2x14 turlu tel içerir. Birkaç katman arası yalıtım katmanından sarılmış transformatör T1'in yükseltici sargısı III, 1,0 mm çapında 20 ... 130 tur tel içerir. Çıkış (gerilim) transformatörü olarak 12 veya 6 V'luk bir araba ateşleme bobini kullanılır. Endüktif enerji depolama cihazlarına sahip yüksek gerilim jeneratörleri aşağıda tartışılan cihazları içerir. Yüksek voltajlı nanosaniye darbeleri elde etmek için V. S. Belkin ve G. I. Shulzhenko, sürücü ile senkronize edilmiş tek uçlu bir dönüştürücü ile sürüklenme diyotlarına ve doyurulabilir endüktansa dayalı bir sürücü devresi geliştirdi ve ayrıca sürücü anahtarının ve sürücünün işlevlerini birleştirme olasılığını gösterdi. dönüştürücü. Sürücü ile senkronize edilmiş dönüştürücünün devresi Şekil 1'de gösterilmektedir. 12.10; Sürücü devresinin ayrı anahtar elemanlarına sahip bir versiyonu Şekil 2'de gösterilmektedir. 12.11 ve sürücü devresinin ayrı ayrı bileşenlerinin çalışmasını karakterize eden zamanlama diyagramları Şekil 1'de verilmiştir. 12.12. Dikdörtgen darbelerin ana jeneratörü (Şekil 12.10), VT1 transistör anahtarının kilidini açan darbeler üretir Pirinç. 12.10. Dönüştürücü ve şekillendirici için ortak bir anahtara sahip yüksek voltajlı darbe şekillendiricinin devresi Pirinç. 12.11. Ayrı anahtarlara sahip yüksek voltajlı darbe oluşturucu devrenin parçası Pirinç. 12.12. Dönüştürücü işleminin zamanlama diyagramı 1n süreliğine ve bir süreliğine kilitleme \^ (Şekil 12.12). Toplamları darbe tekrarlama periyodunu belirler. Zamanla akım I, L1 indüktöründen akar. Transistör kapatıldıktan sonra, VD1 diyotundan geçen akım, C1 sürücüsünün depolama kapasitansını u^ voltajına kadar şarj eder, VD1 diyotu kapanır ve C1 kapasitörünü güç kaynağından keser. Tablo 12.1, yarı iletken cihazların yüksek voltajlı darbe şekillendiricide olası kullanımına ilişkin verileri sağlar. Üretilen darbelerin genliği, 50 Ohm'luk düşük dirençli bir yük için verilmiştir. Tablo 12.1. Yüksek gerilim darbe şekillendiricileri için eleman seçimi Darbe süresi, NS Üretilen darbe genliği, V KD204, KD226 (KT858, KT862) DL112-25(KT847) DL122-40 (KP953) KD213 (KT847) DL132-80 (KP953) Seri diyotlara dayalı iki kutuplu darbe şekillendiriciler, 4...30 NS tam darbe süresi ve tekrarlama frekansı ile 50...75 Ohm'luk eşleştirilmiş bir yük için her yarım dalganın genliği 0,2...1 kV'dir. 20 kHz'e kadar. Darbe üreteçleri, belirli bir şekle sahip dalgalar oluşturabilen cihazlardır. Bu durumda saat frekansı birçok faktöre bağlıdır. Jeneratörlerin temel amacının elektrikli ev aletlerindeki süreçlerin senkronizasyonu olduğu düşünülmektedir. Böylece kullanıcı çeşitli dijital ekipmanları yapılandırma olanağına sahip olur. Örnekler arasında saatler ve zamanlayıcılar yer alır. Bu tip cihazların ana unsuru adaptör olarak kabul edilir. Ayrıca jeneratörlere diyotların yanı sıra kapasitörler ve dirençler de monte edilir. Cihazların ana parametreleri, salınımların uyarılmasının göstergesini ve negatif direnci içerir. Evde invertörleri kullanarak kendi ellerinizle bir puls üreteci yapabilirsiniz. Bunu yapmak için kapasitörsüz bir adaptöre ihtiyacınız olacak. Alan dirençlerini kullanmak en iyisidir. Dürtü iletim parametreleri oldukça yüksek seviyededir. Cihazın kapasitörleri adaptörün gücüne göre seçilmelidir. Çıkış voltajı 2 V ise minimum 4 pF olmalıdır. Ek olarak negatif direnç parametresinin izlenmesi de önemlidir. Ortalama olarak 8 ohm civarında dalgalanması gerekir. Günümüzde regülatörlü dikdörtgen puls üreteci oldukça yaygındır. Kullanıcının cihazın maksimum frekansını ayarlayabilmesi için modülatör kullanılması gerekmektedir. Üreticiler bunları döner ve basmalı tiplerde piyasaya sunmaktadır. Bu durumda ilk seçeneğe yönelmek en doğrusu. Bütün bunlar ayarlarda ince ayar yapmanıza ve sistemdeki bir arızadan korkmanıza izin vermeyecektir. Modülatör kare puls üretecine doğrudan adaptörün üzerine monte edilir. Bu durumda lehimlemenin çok dikkatli yapılması gerekir. Öncelikle tüm temas noktalarını iyice temizlemelisiniz. Kapasitörsüz adaptörleri ele alırsak çıkışları üst taraftadır. Ek olarak, genellikle koruyucu kapakla birlikte sunulan analog adaptörler de vardır. Bu durumda kaldırılması gerekir. Cihazın yüksek verime sahip olması için dirençlerin çiftler halinde kurulması gerekir. Bu durumda salınım uyarma parametresi aynı seviyede olmalıdır Ana sorun olarak, dikdörtgen puls üretecinin (şema aşağıda gösterilmiştir) çalışma sıcaklığında keskin bir artış vardır. Bu durumda kapasitörsüz adaptörün negatif direncini kontrol etmelisiniz. Kendi ellerinizle bir puls üreteci yapmak için analog bir adaptör kullanmak en iyisidir. Bu durumda regülatörlerin kullanılmasına gerek yoktur. Bunun nedeni negatif direnç seviyesinin 5 ohm'u aşabilmesidir. Sonuç olarak dirençler oldukça büyük bir yüke maruz kalır. Cihazın kapasitörleri en az 4 ohm kapasiteli olarak seçilmiştir. Buna karşılık, adaptör bunlara yalnızca çıkış kontaklarıyla bağlanır. Puls üretecindeki ana sorun, dirençlerin aşırı yüklenmesi nedeniyle ortaya çıkan salınımların asimetrisidir. Bu tipte basit bir puls üretecini yalnızca invertörler kullanarak yapmak mümkündür. Böyle bir durumda analog tipte bir adaptör seçmek en iyisidir. Piyasada kapasitörsüz modifikasyona göre çok daha ucuza mal oluyor. Ayrıca dirençlerin türüne de dikkat etmek önemlidir. Birçok uzman jeneratör için kuvars modellerinin seçilmesini tavsiye ediyor. Ancak bunların verimi oldukça düşüktür. Sonuç olarak salınım uyarım parametresi hiçbir zaman 4 ms'yi geçmeyecektir. Ayrıca adaptörün aşırı ısınma riski de vardır. Yukarıdakilerin tümü göz önüne alındığında, alan etkili dirençlerin kullanılması daha tavsiye edilir. bu durumda tahtadaki konumlarına bağlı olacaktır. Adaptörün önüne takıldıklarında seçeneği tercih ederseniz bu durumda salınımların uyarılma hızı 5 ms'ye kadar ulaşabilir. Tersi durumda, iyi sonuçlara güvenemezsiniz. Puls üretecinin çalışmasını basitçe 20 V'luk bir güç kaynağı bağlayarak kontrol edebilirsiniz.Sonuç olarak, negatif direnç seviyesi 3 ohm civarında olmalıdır. Aşırı ısınma riskini minimumda tutmak için yalnızca kapasitif kapasitörlerin kullanılması da önemlidir. Regülatör böyle bir cihaza monte edilebilir. Döner modifikasyonları düşünürsek, PPR2 serisinin modülatörü bir seçenek olarak uygundur. Özelliklerine göre günümüzde oldukça güvenilirdir. Tetikleyici, bir sinyalin iletilmesinden sorumlu olan bir cihazdır. Günümüzde tek yönlü veya çift yönlü olarak satılmaktadır. Jeneratör için yalnızca ilk seçenek uygundur. Yukarıdaki eleman adaptörün yanına monte edilmiştir. Bu durumda lehimleme ancak tüm temas noktaları iyice temizlendikten sonra yapılmalıdır. Doğrudan bir analog adaptör bile seçebilirsiniz. Bu durumda yük küçük olacak ve başarılı montajla negatif direnç seviyesi 5 Ohm'u geçmeyecektir. Bir tetikleyiciyle salınımların uyarılması parametresi ortalama 5 ms'dir. Puls üretecinin ana sorunu şudur: artan hassasiyet. Sonuç olarak bu cihazlar 20 V'tan yüksek bir güç kaynağı ile çalışamamaktadır. Mikro devrelere dikkat edelim. Bu tip darbe üreteçleri güçlü bir indüktörün kullanımını içerir. Ayrıca yalnızca analog adaptör seçilmelidir. Bu durumda yüksek sistem verimi elde etmek gerekir. Bu amaçla sadece kapasitif tipte kapasitörler kullanılır. En azından 5 ohm'luk negatif dirence dayanabilmelidirler. Cihaz için çok çeşitli dirençler uygundur. Bunları kapalı tipte seçerseniz, onlara ayrı bir iletişim sağlamanız gerekir. Alan etkili dirençleri kullanmaya karar verirseniz bu durumda faz değişimi oldukça uzun sürecektir. Tristörler bu tür cihazlar için pratik olarak işe yaramaz. Bu tip puls üreteci devresi yalnızca kapasitörsüz bir adaptörün kullanılmasını sağlar. Bütün bunlar, salınımların uyarılma hızının en az 4 ms seviyesinde olmasını sağlamak için gereklidir. Bütün bunlar aynı zamanda termal kayıpları da azaltacaktır. Cihazın kapasitörleri negatif direnç seviyesine göre seçilir. Ek olarak, güç kaynağının türü de dikkate alınmalıdır. Darbeli modelleri ele alırsak, çıkış akımı seviyesi ortalama 30 V civarındadır. Bütün bunlar sonuçta kapasitörlerin aşırı ısınmasına yol açabilir. Bu tür sorunlardan kaçınmak için birçok uzman zener diyotlarının kurulmasını tavsiye ediyor. Doğrudan adaptöre lehimlenirler. Bunu yapmak için tüm kontakları temizlemeniz ve katot voltajını kontrol etmeniz gerekir. Bu tür jeneratörler için yardımcı adaptörler de kullanılır. Bu durumda çevirmeli alıcı-verici rolünü oynarlar. Sonuç olarak, salınım uyarma parametresi 6 ms'ye çıkar. Bu tip kapasitörlerle yüksek voltajlı bir puls üretecinin kurulumu oldukça basittir. Piyasada bu tür cihazlar için eleman bulmak sorun değil. Ancak, yüksek kaliteli bir mikro devre seçmek önemlidir. Birçok kişi bu amaçla çok kanallı modifikasyonlar satın alır. Ancak mağazada normal türlere göre oldukça pahalıdırlar. Jeneratörler için transistörler en uygun tek bağlantılı olanlardır. Bu durumda negatif direnç parametresi 7 Ohm'u geçmemelidir. Böyle bir durumda sistemin istikrarı umut edilebilir. Cihazın hassasiyetini arttırmak için çoğu kişi zener diyotlarının kullanılmasını tavsiye ediyor. Ancak tetikleyiciler oldukça nadir kullanılır. Bunun nedeni modelin veriminin önemli ölçüde azalmasıdır. Kapasitörlerle ilgili temel problemin, sınırlayıcı frekansın yükseltilmesi olduğu düşünülmektedir. Sonuç olarak, faz değişimi büyük bir farkla meydana gelir. İşlemi doğru şekilde ayarlamak için önce bağdaştırıcıyı yapılandırmanız gerekir. Negatif direnç seviyesi 5 ohm ise cihazın maksimum frekansı yaklaşık 40 Hz olmalıdır. Sonuç olarak dirençlerin üzerindeki yük ortadan kalkar. Belirtilen kapasitörlere sahip yüksek voltajlı bir puls üreteci oldukça sık bulunabilir. Üstelik 15 V güç kaynakları ile bile kullanılabilir, verimi adaptörün tipine bağlıdır. Bu durumda dirençlere karar vermek önemlidir. Saha modellerini seçerseniz, kapasitörsüz tipte bir adaptörün takılması daha tavsiye edilir. Bu durumda negatif direnç parametresi 3 ohm civarında olacaktır. Bu durumda Zener diyotları oldukça sık kullanılır. Bunun nedeni, sınırlayıcı frekans seviyesindeki keskin bir düşüştür. Bunu dengelemek için zener diyotlar idealdir. Genellikle çıkış bağlantı noktasının yakınına kurulurlar. Buna karşılık, dirençleri adaptörün yanına lehimlemek en iyisidir. Salınımlı uyarımın göstergesi kapasitörlerin kapasitansına bağlıdır. 3 pF modeli göz önüne alındığında yukarıdaki parametrenin hiçbir zaman 6 ms'yi aşmayacağını unutmayın. PP5 kapasitörlü cihazlardaki temel problemin artan hassasiyet olduğu düşünülmektedir. Aynı zamanda termal göstergeler de düşük seviyede. Bu nedenle çoğu zaman tetikleyici kullanımına ihtiyaç duyulur. Ancak bu durumda da çıkış voltajını ölçmek gerekir. 20 V'luk bir blokla 15 V'u aşarsa, tetik sistemin çalışmasını önemli ölçüde iyileştirebilir. Bu regülatöre sahip puls üreteci devresi yalnızca kapalı tip dirençler içerir. Bu durumda PPR1 serisinde mikro devreler bile kullanılabilir. Bu durumda sadece iki kondansatöre ihtiyaç vardır. Negatif direnç seviyesi doğrudan elemanların iletkenliğine bağlıdır. Kapasitör kapasitansı 4 pF'den azsa, negatif direnç 5 ohm'a bile yükselebilir. Bu sorunu çözmek için zener diyotların kullanılması gerekir. Bu durumda regülatör, puls üretecinin üzerine analog adaptörün yanına monte edilir. Çıkış kontakları iyice temizlenmelidir. Ayrıca katodun kendisinin eşik voltajını da kontrol etmelisiniz. 5 V'u aşarsa, iki kontağa ayarlanabilir bir puls üreteci bağlanabilir. Dikdörtgen puls üreteçleri birçok amatör radyo cihazında kullanılır: elektronik sayaçlar, slot makineleri ve en yaygın olarak dijital ekipmanın kurulumunda kullanılırlar. Dikdörtgen puls üreteçlerinin çeşitli devrelerini ve tasarımlarını dikkatinize sunuyoruz Ana ve yaygın gevşeme jeneratörü türü, devresi aşağıdaki şekilde gösterilen iki transistörlü simetrik bir multivibratördür. İçinde, VT1 ve VT2 transistörleri üzerindeki iki standart amplifikatör aşaması bir seri zincire bağlanır, yani bir aşamanın çıkışı, C1 ve C2 kapasitörlerini ayırarak diğerinin girişine bağlanır. Ayrıca üretilen F salınımlarının frekansını, daha doğrusu T periyodunu da belirlerler. Periyot ve frekansın basit bir ilişkiyle ilişkili olduğunu hatırlatayım. Devre simetrikse ve her iki aşamadaki parçaların değerleri aynıysa, çıkış voltajı kıvrımlı bir şekle sahiptir. Jeneratör şu şekilde çalışır: açıldıktan hemen sonra, C1 ve C2 kapasitörleri şarj edilmezken, transistörler kendilerini "doğrusal" bir amplifikasyon modunda bulurlar, R1 ve R2 dirençleri tarafından bazı küçük baz akımları ayarlandığında kolektör akımını belirler Vst kat daha büyük ve kolektörlerdeki voltaj, R3 ve R4 yük dirençleri arasındaki voltaj düşüşü nedeniyle güç kaynağı voltajından biraz daha düşük. Bu durumda, bir transistörün kollektör voltajındaki en ufak değişiklikler (en azından termal dalgalanmalar nedeniyle) C1 ve C2 kapasitörleri aracılığıyla diğerinin baz devresine iletilir. Kolektör voltajı VT1'in biraz düştüğünü varsayalım. Bu değişiklik C2 kapasitörü aracılığıyla VT2 temel devresine iletilir ve onu hafifçe bloke eder. Kolektör voltajı VT2 artar ve bu değişiklik kondansatör C1 tarafından VT1 tabanına iletilir, kilidi açılır, kolektör akımı artar ve kolektör voltajı daha da azalır. Süreç çığ gibi ve çok hızlı gerçekleşiyor. Sonuç olarak, transistör VT1 tamamen açıktır, kolektör voltajı 0,05...0,1 V'tan fazla olmayacaktır ve VT2 tamamen kilitlenmiştir ve kolektör voltajı besleme voltajına eşittir. Şimdi C1 ve C2 kapasitörleri yeniden şarj edilene ve transistör VT2, ön direnç R2'den akan akım tarafından hafifçe açılana kadar beklememiz gerekiyor. Çığ benzeri süreç ters yönde ilerleyecek ve transistör VT2'nin tamamen açılmasına ve VT1'in tamamen kapanmasına yol açacaktır. Şimdi kapasitörleri yeniden şarj etmek için gereken yarım süre daha beklemeniz gerekiyor. Şarj süresi, besleme voltajı, Rl, R2 dirençlerinden geçen akım ve Cl, C2 kapasitörlerinin kapasitansı tarafından belirlenir. Bu durumda, yaklaşık olarak salınım periyoduna karşılık gelen Rl, C1 ve R2, C2 zincirlerinin "zaman sabiti" hakkında konuşurlar. Aslında, ohm cinsinden direncin ve farad cinsinden kapasitansın çarpımı, saniye cinsinden süreyi verir. Şekil 1'deki şemada belirtilen değerler için (360 kOhm ve 4700 pF), zaman sabiti yaklaşık 1,7 milisaniyedir; bu, multivibratör frekansının yüzlerce hertz düzeyindeki ses aralığında yer alacağını gösterir. Frekans, besleme voltajının artmasıyla ve Rl, C1 ve R2, C2 değerlerinin azalmasıyla artar. Açıklanan jeneratör çok iddiasız: içindeki hemen hemen her transistörü kullanabilir ve elemanların değerlerini geniş bir aralıkta değiştirebilirsiniz. Ses titreşimlerini duymak için yüksek empedanslı telefonları, hatta bir hoparlörü - örneğin bir abone yayın hoparlörü gibi, düşürücü bir transformatöre sahip dinamik bir kafa - çıkışlarına bağlayabilirsiniz. Bu şekilde, örneğin Mors alfabesini öğrenmek için bir ses oluşturucu düzenleyebilirsiniz. Telgraf anahtarı, pil ile seri olarak güç devresine yerleştirilir. Amatör radyo uygulamalarında bir multivibratörün iki antifaz çıkışına nadiren ihtiyaç duyulduğundan, yazar daha az eleman içeren daha basit ve daha ekonomik bir jeneratör tasarlamaya koyuldu. Ne olduğu aşağıdaki şekilde gösterilmektedir. Burada farklı iletkenlik türlerine sahip iki transistör kullanılır - p-p-p ve p-n-p. Aynı anda açılırlar, birinci transistörün kolektör akımı ikincinin temel akımı görevi görür. Transistörler birlikte, R2, C1 zinciri boyunca PIC tarafından kaplanan iki aşamalı bir amplifikatör oluşturur. Transistörler kapatıldığında kolektör VT2'deki (çıkış 1 V) voltaj sıfıra düşer, bu düşüş PIC zinciri üzerinden VT1'in tabanına iletilir ve onu tamamen kapatır. C1 kondansatörü sol plakada yaklaşık 0,5 V'a şarj edildiğinde, transistör VT1 hafifçe açılacak, içinden akım akacak ve transistör VT2'ye daha da fazla akım gelmesine neden olacaktır; Çıkış voltajı yükselmeye başlayacaktır. Bu artış VT1'in tabanına iletilerek daha da açılmasına neden olur. Yukarıda açıklanan çığ benzeri süreç meydana gelir ve her iki transistörün de kilidi tamamen açılır. C1'i yeniden şarj etmek için gereken bir süre sonra, yüksek değerli direnç R1'den geçen akım onu tamamen açmak için yeterli olmadığından transistör VT1 kapanacak ve çığ benzeri süreç ters yönde gelişecektir. Üretilen darbelerin görev döngüsü, yani darbe sürelerinin ve duraklamaların oranı, R1 ve R2 dirençlerinin seçilmesiyle ve salınım frekansı, C1 kapasitansının seçilmesiyle düzenlenir. Seçilen besleme voltajında kararlı üretim, direnç R5 seçilerek elde edilir. Ayrıca çıkış voltajını da belirli sınırlar içerisinde düzenleyebilir. Örneğin, şemada belirtilen değerlerde ve 2,5 V besleme voltajında (iki alkalin disk pil), üretim frekansı 1 kHz ve çıkış voltajı tam olarak 1 V idi. Pilden tüketilen akım yaklaşık olarak 0,2 mA, jeneratörün çok yüksek verimliliğini gösterir. Jeneratör R3, R4'ün yükü 10'a bölücü şeklinde yapılır, böylece daha düşük bir sinyal voltajı kaldırılabilir, bu durumda 0,1 V. Değişken direnç R4 motorundan daha da düşük bir voltaj (ayarlanabilir) çıkarılır. . Telefonların hassasiyetini belirlemeniz veya karşılaştırmanız, oldukça hassas bir ULF'yi girişine küçük bir sinyal uygulayarak test etmeniz vb. gerekiyorsa bu ayar yararlı olabilir. Bu tür görevler ayarlanmamışsa, R4 direnci sabit bir taneyle değiştirilebilir veya altına başka bir 27 Ohm direnç eklenerek bölücü bağlantı (0,01 V) yapılabilir. Dik kenarları olan dikdörtgen bir sinyal, temel frekans F'ye ek olarak, radyo frekans aralığına kadar 3F, 5F, 7F tek harmonikleri ve benzeri geniş bir frekans aralığı içerir. Bu nedenle jeneratör yalnızca ses ekipmanlarını değil aynı zamanda radyo alıcılarını da test etmek için kullanılabilir. Elbette, frekansları arttıkça harmoniklerin genliği azalır, ancak yeterince hassas bir alıcı, onları tüm uzun ve orta dalga aralığında dinlemenize olanak tanır. İki invertörün bir halkasıdır. Bunlardan birincisinin işlevleri, girişinde transistör VT1 üzerindeki bir verici takipçisinin bağlı olduğu transistör VT2 tarafından gerçekleştirilir. Bu, birinci invertörün giriş direncini arttırmak için yapılır ve C7 kapasitörünün nispeten küçük bir kapasitansı ile düşük frekanslar üretmeyi mümkün kılar. Jeneratörün çıkışında, jeneratör çıkışının test edilen devre ile eşleşmesini geliştiren bir tampon elemanı görevi gören DD1.2 elemanı bulunur. Zamanlama kapasitörü ile seri olarak (gerekli kapasitans değeri SA1 anahtarı tarafından seçilir), jeneratörün çıkış frekansının düzenlendiği direnci değiştirerek R1 direnci bağlanır. Çıkış sinyalinin görev döngüsünü (darbe periyodunun süresine oranı) ayarlamak için devreye R2 direnci eklenir. Cihaz, 0,1 Hz...1 MHz frekansta ve 2...500 görev döngüsünde pozitif kutuplu darbeler üretir.Jeneratörün frekans aralığı 7 alt aralığa bölünmüştür: 0,1...1, 1,10, 10 ...100, 100 ...1000 Hz ve 1...10, 10...100, 100...1000 kHz, SA1 anahtarıyla ayarlanır. Devre, kazancı en az 50 olan silikon düşük güçlü transistörleri (örneğin, KT312, KT342, vb.), K155LNZ, K155LN5 entegre devrelerini kullanabilir. Bu devredeki mikrodenetleyici üzerindeki dikdörtgen puls üreteci, evinizdeki ölçüm laboratuvarınıza mükemmel bir katkı olacaktır. Bu osilatör devresinin bir özelliği, sabit sayıda frekanstır (tam olarak 31) ve osilatör frekanslarının otomatik olarak veya beş anahtar kullanılarak değiştirilmesinin gerekli olduğu çeşitli dijital devre çözümlerinde kullanılabilir. Bir frekansın veya diğerinin seçimi, mikro denetleyicinin girişine beş bitlik bir ikili kod gönderilerek gerçekleştirilir. Devre, en yaygın mikrodenetleyicilerden biri olan Attiny2313 üzerine monte edilmiştir. Kuvars osilatörün frekansını referans olarak kullanan, yazılımda ayarlanabilir bölme oranına sahip bir frekans bölücü yerleştirilmiştir. Darbe akımı üreteci Darbe akımı jeneratörü, yüksek güçlü akım darbeleri üreten bir cihazdır. Darbe akımı jeneratörleri, yüksek voltajlı ekipmanı test ederken ve elektrik deşarjlarını incelerken kullanılır. Ayrıca bir darbe akım jeneratörünü bir darbe voltaj jeneratörüne bağlarken yapay yıldırım oluşturabilen bir cihaz elde edilir. Darbe akımı jeneratörü paralel bağlı kapasitörler, bir doğrultucu ve bir kıvılcım şarj cihazından oluşur. İlk olarak, kapasitörler, değeri kıvılcım aralığının arıza voltajını aşmayan bir voltaja kadar yavaşça şarj edilir. Bundan sonra kıvılcım aralığının ateşleme elektroduna bir voltaj darbesi uygulanır ve bu da kıvılcım aralığının bozulmasına neden olur. Daha sonra kapasitörler test nesnesine boşaltılır. Akım değerini artırmak için endüktansı azaltmanız ve kapasitansı artırmanız gerekir, bunun için kapasitörleri test edilen cihaza mümkün olduğunca yaklaştırmanız gerekir. Ek 5 10 kV ve 35 kV akım transformatörlerinin maksimum akım oranlarının eğrileri Şekil 2'de. A5.1, a, izin verilen %10 hatayla TPL-10 tipi CT'lerin maksimum akım çokluklarının eğrilerini gösterir: 1 - dönüşüm oranları 5/5 ila 300/5 sınıf P olan CT'ler için; 2 - katsayılı TT için Doğru akım jeneratörü Doğru akım jeneratörü, mekanik dönme enerjisini doğru akım elektrik enerjisine dönüştürebilen bir makinedir Doğru akım jeneratörlerinin yaratılış tarihi 1831'de Michael Faraday manyetik indüksiyon yasasını keşfetti, Darbe voltajı üreteci Darbe voltajı üreteci, görevi yüksek voltajlı elektrik darbeleri oluşturmak ve bunları 10.000.000 V'a kadar genlikte üretmek olan bir cihazdır. Darbe voltajı üreteci bir grup içerir Darbe modülatörü Darbe modülatörü, görevi yüksek frekanslı bir salınım jeneratörünün çalışmasını kontrol etmek olan herhangi bir darbe istasyonunun özel bir cihazıdır.Bir darbe modülatörü, yüksek voltajlı bir doğrultucu, bir bobinden oluşur. Darbe transformatörü Darbe transformatörü yüksek frekanslı bir transformatördür. Darbe şeklini bozmadan düşük güçlü sinyalleri geniş bir frekans aralığında iletmek, yüksek voltaj darbeleri oluşturmak, polariteyi değiştirmek için kullanılır Akım kaynakları Akım kaynakları, bir iletkende ve bir elektrik ağında elektrik alanı oluşturabilen özel cihazlardır.1786'da İtalyan bilim adamı L. Galvano, elektrik akımının canlı organizmalar üzerindeki etkisini incelediği bir kitap yayınladı. Kitap Darbeli roket motoru Darbeli roket motoru, kısa süreli önemli bir itme kuvveti oluşması nedeniyle araca bir itici güç veren bir roket motorudur. Böyle bir motorun çalışma modu çok sayıda kısa süreli darbeden oluşur; Öyle görünüyor ki, aydınlanmış zamanlarımızda transistör o kadar çok araştırıldı ki, onun hakkında yeni bir şey öğrenmek artık mümkün değil. 
İnverterli jeneratörler
Regülatörlü dikdörtgen darbe modeli
Çakışan puls üreteci
Simetrik darbe cihazı
Tetikli jeneratör
artan yük?
Kuvars stabilizasyonlu modeller
PP2 kapasitörlü jeneratörler
PP5 kapasitörlü modeller
Ana jeneratör sorunları
MKM25 regülatörlerindeki cihazlar
Bu tür jeneratörlerde üretilen sinyalin genliği oldukça kararlıdır ve besleme voltajına yakındır. Ancak salınımların şekli sinüzoidal olmaktan çok uzaktır - sinyal darbelidir ve darbelerin ve aralarındaki duraklamaların süresi kolayca ayarlanabilir. Darbe süresi, aralarındaki duraklamanın süresine eşit olduğunda, darbelere kolaylıkla bir kıvrımlı görünüm verilebilir.
Transistörün olağandışı çalışma modu.
Ancak yakın zamanda çok kararlı ve iyi yük kapasitesine sahip bir osilatör devresi keşfettim, ancak bunu yapması hiç de beklenmiyor gibi görünüyor.
.gif)
Şekil 1. Jeneratör devresi.
Jeneratörü çalıştırmak için, transistörün toplayıcı ve vericisine düşük dirençli bir dirençle kısa devre yaptırmak veya transistör girişine kısa bir tetikleme darbesi uygulamak gerekir.
Tetikleme darbesine sahip bir jeneratörün modeli Şekil 2'de gösterilmektedir.
.gif)
İncir. 2. Jeneratör model diyagramı.
Jeneratörün çalışmasının zamanlama diyagramları Şekil 3'te gösterilmektedir.
Mavi - transistörün tabanındaki akım.
Kırmızı - tabandaki voltaj.
Jeneratör, jeneratör V2'den gelen tek bir voltaj darbesiyle çalıştırılır. Diyagramlardan, transistörün tabanında tetikleyici akım darbesinin bitiminden sonra üretimin başladığı anlaşılmaktadır.
Tetikleyici akım darbesinin geçişi sırasında transistör açıldı, akım L1 endüktansında akmaya başladı ve enerji manyetik alan şeklinde birikir. Birçok ders kitabında anlatıldığı gibi transistörü kapattıktan sonra manyetik alan enerjisi, C1 kapasitöründe biriken elektrik alan enerjisine dönüştürülür. Kondansatör üzerindeki voltaj belirli bir değere yükselir ve sonrasında ters işlem başlar. Kapasitör üzerindeki voltaj düşmeye başlar ve bobindeki akım artarak yönü tersine değişir.
Kondansatör üzerindeki voltaj sıfıra düştüğünde bobindeki akım maksimum değere ulaşır, bu andan itibaren kondansatör üzerindeki voltajın işaretini değiştirmesi ve diğer polaritede artması gerekir. Ancak transistörün toplayıcısındaki voltaj negatif hale geldiğinden ve kollektör bağlantısı ileri yönde eğimli olarak açıldığından bu gerçekleşmez. Bu bağlantı sayesinde indüktörde biriken akım transistörün tabanına akmaya başlar. Diyagramlardan, tabandaki voltajın da negatif hale geldiği, yayıcı bağlantı noktasının kapandığı ve bir toplayıcı rolü oynamaya başladığı görülebilir - transistör tamamen ters modda, düşük bir akım kazancıyla, ancak yine de transistör modunda çalışır. . Akımın bir kısmı yayıcıya ayrılır ve güç kaynağına geri gönderilir. Akımın geri kalanı da sonuçta V3 kaynağının emk'sinin ve diğer devre elemanlarındaki kayıpların üstesinden gelmek için çalışma yaparak güç kaynağına geri döner.
Transistörün kolektörüne bağlı bobin terminalindeki voltaj sıfır olduktan sonra transistör ters moddan normal çalışmaya geçer. Tüm bu süre boyunca açık kalır, bunun sonucunda güç kaynağının voltajı, bir sonraki salınım periyodu için gerekli enerjiyi biriktirmeye yetecek bir süre boyunca bobine uygulanır.
Süreçlerin daha iyi anlaşılması için (birdenbire isteyen olursa), Şekil 4'te transistördeki akımların diyagramları gösterilmektedir.
Pirinç. 4. Transistördeki akımların zamanlama diyagramları.
Akımların yönleri tabandaki akıma verilmiştir.
Mavi - transistörün tabanındaki akım.
Kırmızı - kolektördeki akım.
Siyah - yayıcıdaki akım
Mevcut diyagramlardan, sürecin ilk aşaması haricinde, yayıcı akımın neredeyse her zaman kolektör akımına eşit olduğu açıktır.
Birisine böyle bir jeneratörün pratik bir uygulaması olmadığı anlaşılıyorsa, durum böyle değil. Alternatif enerjiye yönelik devre tasarımında sıklıkla böyle bir çözüm bulunur. Bu tür devrelerde neler olduğunu anlama çabaları bu makalenin ortaya çıkmasına neden oldu.
Bu jeneratörü kullanarak bir Tesla transformatörünü sürmek için bir plan önererek katkıda bulunacağım. Tesla bobininin her iki terminalinin de serbest kalması nedeniyle iyi bilinen güç kaynağı devresinden farklıdır. Tesla bobininin her iki ucunun serbest olduğu diğer güç kaynağı devrelerinden farklıdır çünkü geri besleme bobini yoktur.
Böyle bir devrenin modeli Şekil 5'te gösterilmektedir.
Şekil 5. Kacher modelinin şeması.
Diyagramda L2 bir indüktör, L3 bir Tesla bobinidir.
Şekil 6, transistörün toplayıcısındaki voltajın ve Tesla bobinindeki voltajın diyagramlarını göstermektedir.
Pirinç. 6. Gerilim zamanlama diyagramları.
Yeşil - kolektördeki voltaj.
Ve son olarak internette bulunabilecek bir diyagram. Bir geri besleme bobininin varlığı ile Şekil 5'teki diyagramdan farklıdır. Böyle bir devrenin tetikleyici bir darbeye ihtiyacı yoktur, ancak kendi kendine başlar. Pompa darbelerinin frekansının Tesla bobininin rezonans frekansına göre değil, L1 endüktansı ve C1 kapasitansı tarafından oluşturulan salınım devresinin frekansına göre ayarlanması bakımından geri besleme bobinli pompa devresinden farklıdır.
Kendiliğinden başlayan bir devrenin modeli Şekil 7'de gösterilmektedir.
.gif)
Şekil 7. Otomatik başlatmalı bir araç sürücüsü modelinin diyagramı.
Başlatma sürecini gösteren bir zamanlama diyagramı Şekil 8'de gösterilmektedir.
Pirinç. 8. Otomatik başlatmalı bir devrede voltaj zamanlama diyagramları.
Yeşil - kolektördeki voltaj.
Kahverengi - Tesla bobinindeki voltaj.
Yukarıda sadece jeneratörün çalışmasının genel prensipleri tartışılmıştır. Gerçek bir devrede, çoğu şey referans voltajının değerine ve taban devresindeki direncin değerine bağlıdır. Bu parametreleri değiştirerek transistörün kollektöründeki ters akım miktarını değiştirebilir ve kollektördeki sinyallerin darbelerden sinüs dalgalarına kadar olan şeklini elde edebilirsiniz. Otomatik başlatmalı bir devrede dalga biçimleri L2 ve L4 bobinlerinin endüktanslarından da etkilenir. Örneğin, zorunlu başlatma devresindeki bir transistör, temel devrede herhangi bir öngerilim olmadan çalışabilir.
Böyle bir devrenin modeli Şekil 9'da gösterilmektedir.
Şekil 9. Temel devrede önyargı olmayan bir modelin şeması.
Şekil 10 Tesla bobinindeki voltaj artışının zaman diyagramını göstermektedir.
Şekil 10. Tesla bobinindeki voltajın zamanlama diyagramı.
Devre, toplayıcı ve vericinin bir dirençle kısa devre edilmesiyle başlatılırsa, transistör iki terminalli bir ağ olarak temsil edilebilir.
Böyle bir devrenin modeli Şekil 11'de gösterilmektedir.
Şekil 11. İki terminalli bir ağ biçiminde bir transistörü temsil eden model diyagramı.
Şekil 12'de Tesla bobinindeki tetikleyici akım darbesinin ve voltajın zamanlama diyagramları gösterilmektedir.
Pirinç. 12. Zamanlama diyagramları.
Mavi - R1/ direncindeki akım.
Kahverengi - Tesla bobinindeki voltaj.
İlginç bir şekilde, model aynı zamanda kısa devre yapan emitör ve taban terminalleriyle de çalışıyor ve hatta basit bir doğrultucu diyotla da çalışıyor. Ancak, yalnızca modelin açılma süresinden daha büyük bir diyot iyileşme süresi içermesi durumunda. Bu, salınım devresinin pompalama mekanizmasını anlamak için bir anahtar görevi görebilir. Yani, geçişin toparlanma süresi boyunca devreye, açıldığında tüketilenden daha fazla enerji girer. Gerçek diyotlar bu özelliğe sahipse, devre parametrelerinin oranları gözlemlenirse, üretim moduna izin veren bir jeneratör inşa etmek oldukça mümkündür. Dahası, bu tür devreler, pratikte nanosaniye darbeleri üretmek için kullanılan diyotların kapalı durumunun restorasyonunun neredeyse anında gerçekleşebilmesi açısından ilginç olabilir. Ancak bunu donanımda test etmedim ve henüz burada yayınlamayacağım. Bu başka bir yazının konusu.
Burada açıklanan tüm devrelerin kullanışlı bir özelliği vardır - devrelerinde akan büyük akımlara rağmen, çoğu güç kaynağına geri döndüğü için güç kaynağından gelen akım tüketimi ihmal edilebilir düzeyde olabilir.
* * *
Bir diyot üzerinde kısa voltaj darbeleri üreteci.
Önceki yazıda Şekil 11'de sunulan modele karşılık gelen devre pratikte çalıştırılabilir ve transistörün emitör ve baz terminalleri kısa devre olduğunda ve transistördeki akımlar arttığında bile çalışmaya devam eder. Ancak transistör yerine doğrultucu diyotla başlamak mümkün değildir. Bu arada, vericisi ve taban terminalleri kısa devre olan bir transistörün basit bir diyotla aynı olmadığını gösterir.
Tabanın iç direncinin bu süreçte rol oynaması muhtemeldir. Kolektör bağlantısındaki voltaj ters çevrildiğinde açılır, yayıcı bağlantı noktası ters yönde açıldığından ve kolektör bağlantısının işlevlerini devraldığından akım tabana akar. Temel devrede direncin varlığı nedeniyle, bunun üzerinde bir miktar voltaj düşer, transistör ters modda açılır ve akımın çoğu, ters modda transistörün akım kazancıyla belirlenen yayıcı bağlantıdan akmaya başlar. Verici bağlantısı muhtemelen doyuma giriyor. Ve transistördeki voltaj polaritesi yeniden sağlandığında, yüklerin doymuş bağlantıda çözünmesi için biraz daha zaman gerekir. Yani, böyle bir devrenin çalışması için gerekli koşul - toparlanma süresinin açılma süresinden daha büyük olması - yerine getirilmiştir.
Ancak bu, kısa devre vericili ve taban terminalli bir transistörün geleneksel bir diyotla olan eşitsizliğini açıklamaya yönelik yalnızca doğrulanmamış bir girişimdir.
Bu makalenin konusu, endüktanstaki akımı aniden kesmek amacıyla devresinde endüktans bulunan bir diyotun toparlanma momentini önceki makalede tartışılan devrelerden izole etmektir.
- Buna neden ihtiyacımız var?
- Öncelikle kısa yüksek voltaj darbeleri elde etmenizi sağlar. Bazen bu tür darbelerin jeneratörleri talep edilmektedir.
- İkincisi ve asıl mesele bu, indüktörün endüktansı olarak Tesla bobinini açtığımızda, Tesla'nın kendisi tarafından formüle edilen ana gereksinime - yükseliş sırasında indüktördeki akımı kesmek - yaklaşabiliriz.
Bugün, bu konuya adanmış birçok İnternet forumunun da gösterdiği gibi, Tesla'nın çalışmalarına olan ilgi artıyor. Ancak pratikte yalnızca birkaç deneyci bu gerekliliği yerine getirmeyi öğrendi. En iyi ihtimalle, transistör anahtarları ve kıvılcım aralıkları, indüktör üzerinde voltaj darbesinin keskin bir kenarını oluşturabilir. Ve kesinlikle indüktördeki akımın keskin bir şekilde kesilmesini sağlayamazlar.
Basitleştirilmiş bir diyagram Şekil 1'de gösterilmektedir:
Şekil 1. Kısa voltajlı darbe üretecinin basitleştirilmiş devre şeması.
Düşük seviyeli puls üretecinin çıkışına bir endüktans L1 bağlanır, bunun ikinci ucu difüzyon diyotunun D1 katotuna bağlanır. Diyot anodu, V1 ve V2 voltaj kaynaklarının terminalleri arasına bağlanır.
Düşük seviyeli bir darbenin etkisi sırasında, transistör U2 açıkken ve transistör U1 kapalıyken, D1 diyotu açılır, içinden bir akım akmaya başlar, artış hızı V2 kaynağının voltajı, endüktans tarafından belirlenir L1 ve R3 direnci (L1 bobininin, U2 transistörünün, D1 diyotunun direnci ve basitlik açısından bunun üzerindeki voltaj düşüşünü hesaba katmıyoruz). Darbe süresi yeterince uzunsa, diyotun ileri akımı, V1 voltajı ve R3 direnci tarafından belirlenen bir seviyede kurulacaktır.
Darbenin sonunda transistör U2 kapanır ve transistör U1 açılır. Endüktanstaki akım sıfıra düşmeye başlar, ardından yönünü değiştirerek artmaya başlar. Diyot, L1 endüktans akımı tarafından yenilenmeye başlar. Bu durumda akımın değişim hızı, kaynak voltajı V1 ve endüktans L1 tarafından belirlenir ve akımın yükselme süresi ve buna bağlı olarak artacağı miktar, D1 diyotunun toparlanma süresi ile belirlenir. İyileşme üzerine, D1 diyotu difüzyon ise çok hızlı bir şekilde kapanır ve L1 endüktansındaki akımı aniden keser. Diyot ve endüktansın birleşiminde yüksek genlikli bir voltaj dalgalanması meydana gelir.
Böylece V1 ve V2 kaynaklarının oran ve voltaj değerlerini seçerek diyotun açık durum akımını ve buna bağlı olarak kapanma akımını ve bobindeki akımın artış hızını ayarlayabiliriz. diyot “pompalama” modunda ve kurtarma modunda.
Endüktans olarak bir Tesla bobinini açarken bunu yapabilmek önemlidir. Gerçek şu ki, eğer içindeki akım artış hızı Tesla bobini salınımlarındaki voltaj artış hızına eşit veya daha yüksekse, indüktörün Tesla bobinindeki voltaj dalgalanmaları üzerinde güçlü bir etkisi vardır ve eğer bu hız ise zayıf bir etkiye sahiptir. daha düşüktür. Belirsizliği önlemek için, akımın veya gerilimin sıfırdan, yani maksimumdan geçtiği hızı kastediyoruz. Ek olarak, hesaplamalar sırasında normalleştirilmeli - ölçülen sinyalin genliğine bölünmelidir.
Doğru kontrol için, diyotun "pompalanması" aşamasında, indüktördeki akım artış oranının Tesla bobinindeki voltaj artış hızından daha az olmasını sağlamak ve diyotu geri yüklerken gereklidir. Tesla bobinindeki voltajın değişim hızına eşit veya bundan daha büyük bir artış hızı.
Deneylerde kullanılan gerçek devrenin bir modeli Şekil 2'de gösterilmektedir.
İncir. 2. Deneylerde kullanılan gerçek devrenin modeli.
Modeldeki sinyal grafikleri Şekil 3'te gösterilmektedir.
Pirinç. 3. Jeneratör sinyallerinin zamanlama diyagramları.
Mavi - jeneratör çıkışındaki voltaj.
Kırmızı - indüktördeki voltaj.
Yeşil - diyottaki akım.
Diyagram, düşük çıkış sinyali seviyesinde diyot ve bobindeki akımın yüksek seviyeye göre daha yavaş arttığını ve 1,8 A'ya ayarlandığını göstermektedir. Çıkış sinyali seviyesini değiştirdikten sonra bobindeki akım şuna düşer: sıfırdır ve aynı hızla 5,1 A değerine kadar yükselmeye devam eder. Bu anda diyot kapanır ve bobindeki akım aniden durur. Bobin üzerinde 1000V'a kadar gerilim dalgalanması gözlemlenir.
Ne yazık ki iyi bir diyot modeli bulmak mümkün olmadı, bu nedenle model ile gerçek nesne arasında bazı farklılıklar var ancak genel olarak resim gerçeğe yakın. Özellikle, diyot tipine bağlı olarak bobin üzerinde ölçülen gerçekte ölçülen dalgalanmalar 100 V'a kadardır. Maksimum dalgalanma, 2T908A transistörünün kollektör bağlantısında elde edildi - yaklaşık 250 V ve geçmiyor. Ölçümlerin bant genişliği 50 MHz ve yükselme süresi PH = 10 ns olan S1-65 osiloskop ile yapıldığı da dikkate alınmalıdır. Gerçekte emisyonların biraz daha yüksek olduğu varsayılabilir.
Şekil 4-9, 2D230I diyotunda ve 2T908A transistörünün kollektör bağlantısında ölçülen voltaj ve akımların osilogramlarını göstermektedir.
Osilogramlardan, her iki durumda da ortalama seviyedeki darbelerin süresinin yaklaşık 50 ns olduğu görülebilir. Diyotta tekrarlanan darbeler daha yakından gruplandırılır ve ilk dalgalanma sonrakilerin iki katından daha büyüktür. Diğer diyotlar da benzer şekilde davranır. Bir transistörde darbe genlikleri arasındaki fark daha küçüktür ve tekrarlanan darbeler daha az sıklıkta meydana gelir. Bu, bir indüktör olarak bir indüktör kullanıldığında diyotların kullanılmasının tercih edildiği anlamına gelir, çünkü transistörün tekrarlanan darbeleri, sallanan bobindeki voltaj genliğini azaltacaktır. Mevcut osilogramların bir karşılaştırması, test edilen diyotun ve transistörün kollektör bağlantısının aynı açılması koşulları altında, transistördeki iyileşme sürecinin daha uzun sürdüğünü, bunun da transistörde iyileşme anında daha büyük bir akıma yol açtığını göstermektedir. diyot, bu da voltaj dalgalanmasının daha büyük genliğine neden olur.
Pirinç. 4. 2D230I diyotun katotundaki voltaj dalgalanmasının osilogramı.
Ayarlar: X =0,1 µs/böl, Y = 20 V/böl.
Pirinç. 5. 2D230I diyotun katotundaki voltaj dalgalanmasının osilogramı.
Ayarlar: X = 1 µs/böl, Y = 20 V/böl.
Pirinç. 6. Bobindeki akımın osilogramı L 2D230I diyot için 1.
Pirinç. 7. 2T908A transistörünün bobinindeki voltaj dalgalanmasının osilogramı.
Ayarlar: X =0,1 µs/böl, Y = 50 V/böl.
Pirinç. 8 . 2T908A transistörünün toplayıcısındaki voltaj dalgalanmasının osilogramı.
Ayarlar: X = 1 µs/böl, Y = 50 V/böl.
Pirinç. 9 . 2T908A transistörü için bobindeki akımın osilogramı.
Ayarlar: X = 1 µs/böl, Y = 1 A/böl.
Verilen osilogramlar, modelin gerçek unsurlarda meydana gelen süreçleri en azından niteliksel düzeyde oldukça iyi yansıttığını göstermektedir. Test edilen elemanların doğru modellerinin bulunmamasından dolayı niceliksel farklılıklar ortaya çıkmaktadır.
Şimdi Şekil 10'da gösterilen ve endüktans olarak Tesla bobini indüktörünün kullanıldığı modeli ele alalım.
Şekil 10. İndüktör ve Tesla bobini içeren bir devrenin modeli.
L1 indüktöründeki akımın ve Tesla bobini L2 üzerindeki voltajın zamanlama diyagramları Şekil 11'de gösterilmektedir.
Pirinç. 11. Model zamanlama diyagramları
Açık Şekil 12 bir parçayı göstermektedir Aynı şemada, indüktördeki akımın Tesla bobinindeki voltaj değişim oranından iki kat daha az bir oranda değiştirilmesinin Tesla bobinindeki salınımlar üzerinde pratik olarak hiçbir etkisinin olmadığı açıkça görülmektedir. Akımın Tesla bobinindeki voltaj değişim hızına eşit bir oranda değiştirilmesi, salınımların genliği üzerinde güçlü bir etkiye sahiptir.
Pirinç. 12. Önceki zaman diyagramının bir parçası.
Yeşil - L1 indüktöründeki akım.
Kahverengi - Tesla bobini L2'deki voltaj.
Tesla bobinindeki salınımların genliğini korumak ve arttırmak için indüktördeki akım darbelerinin sıklığını arttırmak gerekir ve her darbenin istenen faza düşmesi gerekir. Pratikte bu, girişi bir Tesla bobininden gelen salınımlarla sağlanan bir sayaçtan jeneratörün senkronize edilmesiyle başarılabilir. Görevimiz belirli bir düğüm tasarlamak olmadığından modelde sadece jeneratör frekansını seçtim. Böyle bir sürecin modeli Şekil 13'te gösterilmektedir.
Şekil 13. İçinde sürekli salınımları koruyan bir indüktör ve Tesla bobini bulunan bir devre modeli.
Bu model öncekinden yalnızca jeneratörün salınım frekansını ayarlayan parametrede farklılık gösterir.
L1 indüktöründeki akımın ve Tesla bobini L2 üzerindeki voltajın zamanlama diyagramları Şekil 14'te gösterilmektedir.
Pirinç. 14. Modelin zamanlama diyagramları.
Yeşil - L1 indüktöründeki akım.
Kahverengi - Tesla bobini L2'deki voltaj.
İndüktördeki akımı arttırmak için diyotun açık durumunda akımı arttırmak gerekir. Sovyet döneminde onlarca hatta yüzlerce amperlik difüzyon diyotları üretildi, bu nedenle bu tarafta herhangi bir kısıtlama yok. Difüzyon diyotlarının çalışma voltajları da birkaç kilovolta ulaşır. Birkaç diyotu seri olarak bağlamak mantıklı değil. Tüm süreç hangi diyotun önce iyileşeceğini belirleyecektir. En azından burada gösterilen diyot ve transistör seri olarak bağlandığında, tüm diyagramlar diyotla aynıdır. Daha kısa bir bekleme süresine sahiptir.
Bir Tesla bobinindeki sürecin sadece kopma anındaki akımın büyüklüğünden değil, aynı zamanda değişiminin büyüklüğünden de etkilendiğini, yani devrenin enerji maliyetleri açısından da ekonomik olduğunu unutmayın. Akımdaki değişim, darbenin bittiği andaki diyot akımı ile toparlanma anındaki akımın toplamına eşittir. Direnç devrelerindeki kayıplar akımın karesiyle orantılıdır ve karelerin toplamı her zaman toplamın karesinden küçüktür.
