Что такое блокинг-генератор и как он работает. Какие преимущества имеет данная схема. Где применяются блокинг-генераторы в электронике. Как рассчитать параметры блокинг-генератора.
Что такое блокинг-генератор и его основные особенности
Блокинг-генератор — это однокаскадный релаксационный генератор импульсов прямоугольной формы с сильной индуктивной обратной связью. Он состоит из следующих основных элементов:
- Транзистор
- Импульсный трансформатор
- RC-цепочка
- Источник питания
Ключевые особенности блокинг-генератора:
- Генерирует короткие импульсы с крутыми фронтами
- Работает в режиме большой скважности (длительность импульса намного меньше периода)
- Имеет высокий КПД благодаря тому, что транзистор открыт только во время формирования импульса
- Позволяет получать импульсы большой мощности при малой средней мощности
- Прост по схеме и надежен в работе
Принцип работы блокинг-генератора
Работу блокинг-генератора можно разделить на две основные стадии:
- Формирование импульса (транзистор открыт)
- Пауза между импульсами (транзистор закрыт)
Рассмотрим подробнее каждую стадию:
Стадия 1 — формирование импульса
При достижении на базе транзистора порогового напряжения открывания начинается лавинообразный процесс:
- Транзистор начинает открываться
- Ток коллектора нарастает
- В базовой обмотке трансформатора индуцируется напряжение, еще больше открывающее транзистор
- Процесс лавинообразно нарастает, формируя крутой фронт импульса
- Транзистор входит в режим насыщения, обратная связь прекращается
- Формируется вершина импульса
Стадия 2 — пауза между импульсами
После формирования импульса:
- Транзистор закрывается
- Конденсатор в базовой цепи заряжается
- Напряжение на базе медленно растет
- При достижении порога открывания цикл повторяется
Где применяются блокинг-генераторы
Благодаря своим уникальным свойствам блокинг-генераторы нашли широкое применение в различных областях электроники:
- В радиолокации для формирования мощных зондирующих импульсов
- В импульсных источниках питания в качестве задающего генератора
- В устройствах развертки электронно-лучевых трубок
- В системах синхронизации
- В измерительной технике для формирования калибровочных импульсов
- В импульсных модуляторах
Преимущества и недостатки блокинг-генераторов
Каковы основные плюсы и минусы использования блокинг-генераторов?
Преимущества:
- Простота схемы
- Высокий КПД
- Возможность получения мощных импульсов
- Крутые фронты импульсов
- Широкий диапазон частот и длительностей импульсов
- Надежность работы
Недостатки:
- Нестабильность частоты следования импульсов
- Зависимость параметров от температуры
- Наличие выбросов напряжения на срезе импульса
- Сложность получения импульсов строго прямоугольной формы
Расчет параметров блокинг-генератора
При проектировании блокинг-генератора необходимо рассчитать следующие основные параметры:
- Частоту следования импульсов
- Длительность импульсов
- Скважность
- Амплитуду импульсов
- Мощность в импульсе
Частота следования импульсов f определяется в основном постоянной времени RC-цепи в базовой цепи:
f ≈ 1 / (3-5 * R * C)
Длительность импульса τи зависит от параметров трансформатора и транзистора:
τи ≈ 2π * √(L * C)
где L — индуктивность первичной обмотки, C — емкость коллекторного перехода транзистора.
Особенности практической реализации блокинг-генераторов
При практической разработке блокинг-генераторов следует учитывать ряд важных моментов:
- Выбор транзистора с подходящими параметрами (напряжение, ток, быстродействие)
- Расчет и изготовление импульсного трансформатора
- Подбор оптимальных номиналов RC-цепи
- Обеспечение отвода тепла от транзистора
- Экранирование для уменьшения наводок
- Применение цепей коррекции формы импульсов
Правильный учет этих факторов позволяет получить стабильно работающий блокинг-генератор с требуемыми характеристиками.
Сравнение блокинг-генератора с другими генераторами импульсов
Как блокинг-генератор соотносится с другими схемами генерации импульсов?
| Параметр | Блокинг-генератор | Мультивибратор | Генератор на логических элементах |
|---|---|---|---|
| Простота схемы | Высокая | Средняя | Низкая |
| Стабильность частоты | Низкая | Средняя | Высокая |
| Мощность импульсов | Высокая | Средняя | Низкая |
| Крутизна фронтов | Высокая | Средняя | Очень высокая |
Как видно, блокинг-генератор имеет свои уникальные преимущества, которые делают его незаменимым в ряде применений.
Заключение
Блокинг-генератор представляет собой простую, но эффективную схему генерации мощных импульсов. Несмотря на появление более современных решений, он по-прежнему находит широкое применение благодаря своим уникальным свойствам. Понимание принципов работы блокинг-генератора важно для специалистов, работающих в области импульсной и силовой электроники.
Блокинг-генератор, принцип работы. | Радиолюбитель — это просто
Опубликовано автором Moldik
Как оказалось в сети очень мало информации по блокинг-генераторам и их схемам, с объяснениями как «оно» работает и почему. Большая часть всего того, что можно найти — это перепосты разрозненной информации с различных источников с ошибками и без, и чаще всего нигде толком не объясняется как работает эта простая схема. Таким образом эта статья и видео это попытка заполнить пробелы и исправить ошибки которые могут возникнуть при изучении схемы блокинг-генератора.Схема выглядит вот так:
Блокинг-генераторКак это работает:
Блокинг-генератор — это однокаскадный генератор прямоугольных импульсов.
После подачи питания, транзистор находится в закрытом состоянии. Конденсатор С начинает заряжается через резистор R и первичную обмотку трансформатора.
реклама
Блокинг-генераторПо мере заряда конденсатора С увеличивается напряжение на базе транзистора T1, что приводит к постепенному открытию транзистора и возрастанию коллекторного тока, в результате транзистор T1 откроется. И ток потечет через вторичную обмотку трансформатора Tr1 и открытый транзистор T1:
В момент прохождения тока через вторичную обмотку трансформатора Tr1, в первичной обмотке будет наведена ЭДС и этот ток начнет разряжать конденсатор С1:
Блокинг-генераторПо мере разряда конденсатора С1, на базе транзистора Т1 падает открывающее его напряжение, и транзистор начинает закрываться. И схема переходит в первоначальное состояние и весь процесс повторяется до бесконечности, до тех пор пока есть питание и/или исправны элементы схемы.
реклама
Для более устойчивой работы схемы необходимо добавить 2 элемента, диод и резистор. Диод D1 защищает транзистор T1 от обратного напряжения и выхода его из строя самоиндукцией трансформатора Tr1 в момент заряда конденсатора С1.
Резистор R2 ограничивает ток базы транзистора Т1 когда конденсатор С1 заряжен.
И остался последний вопрос: использование этой схемы, чаще всего эту схему используют как повышающий преобразователь или генератор. Генератором эта схема может быть не только тогда когда нет серьезных требований к форме сигнала, к примеру очень часто можно встретить блокинг-генератор, как задающий в импульсном БП. И в том и в другом случае, к трансформатору нужно добавить еще одну обмотку, с которой и будет сниматься напряжение на нагрузку.
Блокинг-генераторЕсть схемы в которых не используется дополнительная обмотка трансформатора для нагрузки, но такие схемы менее устойчивы в работе — устойчивость сильно зависит от величины питающего напряжения, но они тоже отлично работают. Вот один из примеров, который я использовал в одной из своих поделок:
Схема эта очень интересна тем, что тут не используется конденсатор вообще, а вместо него работает запасенная в трансформаторе энергия.
Расчеты:
Для расчёта блокинг-генератора обычно задаются следующими выходными характеристиками схемы: амплитуда импульсов Um, период прохождения импульсов Т, длительность импульса τi, сопротивление нагрузки RH.
Для примера приведен расчёт для простейшей схемы, на основе которой можно создать импульсный блок питания.
Для примера:
— частота прохождения импульсов F = 50 кГц,
— скважность импульсов Q = 0,3,
— амплитуда выходных импульсов Um = 5 В,
— сопротивление нагрузки RH = 25 Ом,
— напряжение питания схемы ЕК = 310 В (выпрямленное сетевое напряжение).
1.Выбираем транзистор по следующим параметрам:
— максимально допустимое напряжение UCBmax,
— максимально допустимый ток коллектора ICmax
— предельная частота fh31e.
где nH — коэффициент трансформации из коллекторной обмотки в обмотку нагрузки.
Для примера: IC = 0,02 А
Данным параметрам удовлетворяет транзистор MJE13001 со следующими характеристиками:
тип транзистора: NPN;
UCBmax = 600 В;
UBЕmax = 7 В;
ICmax = 0,2 А;
ICBO = 10 мкА;
fh31e = 8 МГц;
h31e = 5…30;
rb ≈ 200 Ом.
2.Определим величину сопротивления R2
R2 = (2…3)rB=(2….3)200=400-600 Ом
Отсюда R2 390 Ом
3.Рассчитаем параметры импульсного трансформатора. Коэффициент трансформации для выходной обмотки nH
Коэффициент трансформации для обмотки в цепи базы nB
где Ub – напряжение на базе транзистора
Выберем UB = 5 В. Тогда
Индуктивность коллекторной обмотки трансформатора
где ti – длительность импульса;
R’H – приведённое сопротивление нагрузки;
Определим длительность импульса и приведённые сопротивления
где rb – внутреннее объемное сопротивление базы. Тогда
Тогда индуктивность первичной обмотки будет равна
4.Определим величину сопротивления R1 и емкость конденсатора С1. Ёмкость конденсатора С1 определится из следующего условия
Примем С1 = 12 нФ
Сопротивление резистора R1
Примем R1 = 62 кОм.
5.В коллекторную цепь транзистора необходимо включать демпфирующую цепочку.
Она позволяет ограничить всплески импульсов на трансформаторе, вследствие чего уменьшаются импульсные помехи и вероятность пробоя транзистора. В данном случае применена простейшая демпфирующая цепь в виде диода VD1, который должен удовлетворять следующим условиям
Данным параметрам удовлетворяет диод типа 1N4004.
Во всех расчетах выше учувствует именно резистор R1, а не R2!
Вариантов применения и вариаций схем блокинг генератора конечно очень(!) много.
Пример применения блокинг-генератора на практике:
В мастерскую
блок питания
3.3 Блокинг-генераторы
Блокинг-генератор представляет собой однокаскадный релаксационный генератор кратковременных импульсов с сильной индуктивной положительной обратной связью, создаваемой импульсным трансформатором.
Вырабатываемые блокинг-генератором импульсы имеют большую крутизну фронта и среза и по форме близки к прямоугольным. Длительность импульсов может быть в пределах от нескольких десятков нс до нескольких сотен мкс. Обычно блокинг-генератор работает в режиме большой скважности, т. е. длительность импульсов много меньше периода их повторения. Скважность может быть от нескольких сотен до десятков тысяч. Транзистор, на котором собран блокинг-генератор, открывается только на время генерирования импульса, а остальное время закрыт. Поэтому при большой скважности время, в течении которого транзистор открыт, много меньше времени, в течении которого он закрыт. Тепловой режим транзистора зависит от средней мощности, рассеиваемой на коллекторе. Благодаря большой скважности в блокинг-генераторе можно получить очень большую мощность во время импульсов малой и средней мощности.
При большой скважности блокинг-генератор работает весьма экономично, так как транзистор потребляет энергию от источника питания только в течении небольшого времени формирования импульса.
Так же, как и мультивибратор, блокинг-генератор может работать в автоколебательном, ждущем режиме и режиме синхронизации.
Блокинг-генераторы могут быть собраны на транзисторах, включенных по схеме с ОЭ или по схеме с ОБ. Схему с ОЭ применяют чаще, так как она позволяет получить лучшую форму генерируемых импульсов (меньшую длительность фронта), хотя схема с ОБ более стабильна по отношению к изменению параметров транзистора.
Схема блокинг-генератора показана на рисунке 3.3.1
Рисунок 3.3.1 Блокинг-генератор
Работу блокинг-генератора можно разделить на две стадии. В первой стадии, занимающей большую часть периода колебаний, транзистор закрыт, а во второй — транзистор открыт и происходит формирование импульса. Закрытое состояние транзистора в первой стадии поддерживается напряжением на кондере С1, заряженным током базы во время генерации предыдущего импульса. В первой стадии кондер медленно разряжается через большое сопротивление резика R1, создавая близкий к нулевому потенциал на базе транзистора VT1 и он остается закрытым.
Когда напряжение на базе достигнет порога открывания транзистора, он открывается и через коллекторную обмотку I трансформатора Т начинает протекать ток. При этом в базовой обмотке II индуктируется напряжение, полярность которого должна быть такой, чтобы оно создавало положительный потенциал на базе. Если обмотки I и II включены неправильно, то блокинг-генератор не будет генерировать. Значится, концы одной из обмоток, неважно какой, необходимо поменять местами.
Положительное напряжение, возникшее в базовой обмотке, приведет к дальнейшему увеличению коллекторного тока и тем самым — к дальнейшему увеличению положительного напряжения на базе и т. д. Развивается лавинообразный процесс увеличения коллекторного тока и напряжения на базе. При увеличении коллекторного тока происходит резкое падение напряжения на коллекторе.
Лавинообразный процесс открывания транзистора, называющийся прямым блокинг-процессом, происходит очень быстро, и поэтому вовремя его протекания напряжение на конденсаторе С1 и энергия магнитного поля в сердечнике практически не изменяются.
В ходе этого процесса формируется фронт импульса. Процесс заканчивается переходом транзистора в режим насыщения, в котором транзистор утрачивает свои усилительные свойства, и в результате положительная обратная связь нарушается. Начинается этап формирования вершины импульса, во время которого рассасываются неосновные носители, накопленные в базе, и конденсаторе С1 заряжается базовым током.
Когда напряжение на базе постепенно приблизится к нулевому потенциалу, транзистор выходит из режима насыщения и тогда восстанавливаются его усилительные свойства. Уменьшение тока базы вызывает уменьшение тока коллектора. При этом в базовой обмотке индуктируется напряжение, отрицательное относительно базы, что вызывает ещё большее уменьшение тока коллектора и т. д. Образуется лавинообразный процесс, называемый обратным блокинг-процессом, в результате которого транзистор закрывается. Во время этого процесса формируется срез импульса.
Так как за время обратного блокинг-процесса напряжение на конденсаторе С1 и энергия магнитного поля в сердечнике не успевают измениться, то после закрывания транзистора положительное напряжение на коллекторе продолжает расти и образуется характерный для блокинг-генератора выброс напряжения, после которого могут образоваться паразитные колебания.
Обратный выброс напряжения значительно увеличивает напряжение на коллекторе закрытого транзистора, создавая опасность его пробоя. Отрицательные полупериоды паразитных колебаний, трансформируясь в базовую цепь, могут вызвать открывание транзистора, т. е. ложное срабатывание схемы.
Для ограничения обратного выброса включают «демпферный» диод VD1. Во время основного процесса диод закрыт и не влияет на работу блокинг-генератора. Диод VD1 включается параллельно коллекторной обмотке трансформатора.
Опосля всех этих процессов происходит восстановление схемы в исходное состояние. Это и будет промежуток между импульсами. Процесс, так сказать, молчания заключается в медленном разряде кондера С1 через резик R1. Напряжение на безе при этом медленно растет, пока не достигнет порога открывания транзистора и процесс повторяется.
Период следования импульсов можно приближенно определить по формуле:
Tи≈(3÷5)R1C1
Minecraft Best Block Generators
Minecraft — это игра-песочница на выживание, которая позволяет игрокам исследовать мир, состоящий из блоков, а также создавать все, что только может придумать их разум.
Если они играют в креативе, у этих игроков есть свобода создавать все, что они хотят, не беспокоясь о том, есть ли у них необходимые блоки. Однако, играя в выживание, этим же игрокам нужно будет искать блоки, которые им могут понадобиться не только для строительства, но и для преодоления.
Связанный: Minecraft: With Our Powers Combined Trophy / Achievement Guide
Хотя игрок может пойти и исследовать мир Minecraft , чтобы найти множество самых необходимых блоков, многие ветераны Minecraft нашли способы создать блок легко с помощью генераторов блоков. Это уменьшает необходимость искать ресурсы, такие как булыжник или древесный уголь, поскольку их можно сделать прямо на базе игрока, если она правильно настроена.
5 Бетон
Бетон обычно используется игроками во многих строительных проектах, потому что блок может быть окрашен в разные цвета, подобно тому, как игроки могут изменять блоки шерсти. В отличие от того, что можно получить от овец, бетон изначально представляет собой бетонный блок из порошка, который имеет другой внешний вид.
Этот блок становится полностью бетонным только после контакта с водяным блоком.
Игроку может показаться утомительным сидеть и лить воду, чтобы превратить бетонный порошок в бетон. Некоторые нашли способы изготовления бетонных генераторов, сохраняющих компактность конструкции. Для этого потребуются некоторые знания в Redstone, так как игрокам нужно будет знать, как использовать наблюдателей, дропперы и воронки, но как только это будет освоено, игрок сможет создать себе компактный создатель бетона.
4 Базальт
В обновлении Нижнего мира базальт является одним из немногих блоков, которые были добавлены в игру. Хотя его можно использовать в обычном состоянии, его также можно найти в виде полированного базальта в составе древних городов, а также превратить в гладкий базальт, если ресурс поместить в печь. Это похоже на помещение булыжника в печь, чтобы вернуть его обратно в камень. Удивительно, но игроки могут генерировать базальт за пределами Нижнего мира.
Все, что им нужно, это блок синего льда, который можно добыть со дна айсберга, если у кирки есть Silk Touch, блок песка душ и немного лавы.
Игрокам нужно будет выкопать два блока и поместить песок душ на дно, поместить синий лед с одной стороны отверстия и лаву с другой. Когда лава потечет через отверстие, оно станет базальтом. После этого игроку нужно добыть базальтовый блок, и цикл продолжится.
3 Вода
Хотя многие игроки могут утверждать, что вода сама по себе не является блоком, технически все в Minecraft занимает блок пространства, и поэтому каждая секция воды будет блоком воды. Игроки могут сделать себе бесконечный источник воды прямо рядом со своей базой, никогда не заканчивая воду. Это очень легко сделать и может помочь тем игрокам, которые решили открыть магазин на расстоянии от любой реки, озера или океана.
Связанный: Minecraft: как сделать водный лифт
Сначала игроку понадобится ведро, чтобы собрать воду из первоначального источника, а затем перелить ее в новое место. Затем все, что нужно сделать, это вырыть в земле ямку два на два, заполнить два противоположных угла водой, после чего игрок может набрать из любого угла столько воды, сколько ему требуется.
Его также можно создать с помощью сетки один на три, где два конца должны быть заполнены водой; однако игрок может набирать воду только из середины.
2 Обсидиан
Обсидиан не имеет большого применения в Minecraft , кроме создания портала в Нижний мир и использования для создания таблиц зачарования. Игроку не нужно будет собирать его так много, особенно с учетом того, сколько времени может занять добыча, даже с помощью алмазной кирки, которая является единственным способом добычи блока. Также можно использовать незеритовую кирку, но игроку в первую очередь понадобится портал для сбора ресурсов.
Игроки могут использовать генератор обсидиана для создания портала в Нижний мир без помощи рук, не беспокоясь об использовании алмазной кирки. Это делается путем создания своего рода формы с блоком отходов, таким как грязь, которую игрок затем заполняет лавой, заливая ее водой, а затем превращает ее в обсидиан. Постепенно портал будет создаваться слой за слоем, пока не получится полностью готовый портал.
1 Булыжник
Неудивительно, что многие игроки могут построить первый генератор, который создает булыжник. Этот простой блок на самом деле может быть повсюду под землей, но недавние обновления включали в себя и другие виды блоков, которые можно найти под ним. Некоторым игрокам может не хватать этого очень полезного ресурса, поскольку он используется не только для строительства домов.
Для сборки генератора булыжника не требуется много вещей. Все, что понадобится игрокам, это ведро лавы, ведро воды и кирка, чтобы начать. Было много вариантов этого генератора блоков, но самый простой способ создать его — сделать траншею из пяти блоков с промежутком в один блок. Вода должна быть размещена в конце, ближайшем к отверстию, а лава — в другом. Когда два элемента встречаются, они создают булыжник, который игрок затем может добывать.
Minecraft доступен на ПК, PlayStation 4, Xbox One, Nintendo Switch, Android, iOS и многих других платформах.
Подробнее: Minecraft: лучшие способы выращивания жемчуга Эндера
Генераторный блок | Дискретные блоки Help and Tutorials
Дискретные блоки
Блок Generator создает пустое дискретное сообщение о событии при запуске алгоритма. Поскольку сообщение пусто, оно не содержит рыночной информации; однако пустое дискретное сообщение может использоваться для запуска других блоков, использующих дискретные сообщения в качестве входных данных, таких как блок Pause. Блок Generator можно использовать для запуска других дискретных блоков в точные моменты времени.
Пример Блок Generator имеет свойство Mode , установленное на Time Interval . Когда свойства с включенным и повторяют , установленные в значение «истина», он использует входные данные из блока Number для генерации пустого дискретного сообщения о событии каждую секунду (1000 миллисекунд) для запуска нижестоящей логики.
Режимы генератора
Блок генератора предоставляет различные режимы для указания, когда блок генерирует дискретное сообщение о событии:
TimeInterval : Генерирует дискретное сообщение через равные промежутки времени. В этом режиме доступны следующие входные порты:
- включено: Активировать ли блок
- повторяется: следует ли продолжать отправлять сообщения с указанным интервалом
- periodMs: количество миллисекунд между сообщениями. Минимальный интервал составляет 100 миллисекунд.
BoolChange : Генерирует дискретное сообщение, когда значение его логического входа изменяется либо с TRUE на FALSE, либо с FALSE на TRUE. Этот режим предоставляет булев входной порт.
BoolTrue : Генерирует дискретное сообщение, когда его логический вход принимает значение TRUE.
Этот режим предоставляет булев входной порт.EveryStart : Генерирует дискретное сообщение при первоначальном запуске алгоритма, а также каждый раз, когда алгоритм приостанавливается, а затем возобновляется.
InitialStart : Генерирует дискретное сообщение один раз при запуске алгоритма, затем становится неактивным на время жизни алгоритма.
At Start Time : Создает дискретное сообщение в определенное время или в определенную дату и время (часовой пояс = UTC). В этом режиме доступны следующие порты:
- час, минута, секунда, миллисекунда: время для создания сообщения.
- месяц, день, год: Конкретная дата для создания сообщения. Эти порты отображаются, только если вы добавите соединитель UTCDate в свойствах блока.
Примечание : Если вы не укажете дату, событие будет повторяться ежедневно в указанное время.
At Start Time-Combined : Генерирует дискретное сообщение в указанные пользователем дату и время. В этом режиме отображается настройка блока Date Time , которая позволяет выбирать дату и время из календаря. Он также предоставляет числовой порт, который выводит UTCDateTime как количество миллисекунд с эпохи UNIX (четверг, 1 января, 1970). Вы можете использовать это значение для последующих сравнений и расчетов, связанных со временем.
В отличие от режима At Start Time , этот режим не предоставляет входные порты на время запуска; однако он автоматически объявляется как определяемый пользователем параметр. Виджет календаря будет отображаться в Algo Dashboard / Autotrader, чтобы пользователь мог указать значение.
UserTrigger : Ожидает, пока пользователь не активирует блок для создания дискретного сообщения.
При использовании этого типа генератора в Автотрейдер добавляется кнопка.
Щелчок по кнопке запускает генератор. Алгоритм должен быть развернут для проверки этого триггера.
Этот режим предоставляет булев входной порт.
Щелчок по кнопке запускает генератор. Алгоритм должен быть развернут для проверки этого триггера.Вопросы синхронизации
При использовании блока Generator важно знать точное время генерации дискретных сообщений о событиях.
При выборе InitialStart или EveryStart при запуске алгоритма происходит следующая последовательность событий:
- Все «действующие» блоки (т. е. блоки, которые могут выполнять осязаемые действия, такие как размещение заказа) сначала выполняют свои действия.
- Блок Generator генерирует и отправляет дискретное сообщение о событии вниз по течению.
Когда выбрано BoolChange или BoolTrue , непрерывное обновление изменяет значение логического входа в блоке Generator, и происходит следующая последовательность событий:
- Блок Generator не сразу генерирует дискретное сообщение о событии— это позволяет непрерывному обновлению полностью распространяться по всему алгоритму.
