3.8. МАГНИТНО-ТРАНЗИСТОРНЫЕ ГЕНЕРАТОРЫ

Широкое применение ИМС в импульсной технике, стремление к снижению массогабаритных показателей и повышению надежности привели к резкому снижению использования в импульсных устройствах магнитных элементов. Вместе с тем в ряде случаев оправдано применение магнитно-транзисторных схем, особенно в выходных каскадах импульсных устройств, рассчитанных на передачу в нагрузку определенной мощности. Трансформаторная связь с нагрузкой позволяет обеспечить гальваническую развязку цепей, осуществить трансформацию напряжения до нужного уровня. Регенеративные магнитно-транзисторные формирователи прямоугольных напряжений с ПОС через трансформатор называются блокинг-генераторами.

На рис. 3.19, а представлена схема блокинг-генератора, работающего в «ждущем режиме», т. е. выполняющего функцию одновибратора.

Рис. 3.19. Схема блокинг-генератора (а) и его схема замещения (б) и временные диаграммы напряжений и токов в схеме блокинг-генератора

При поступлении короткого запускающего импульса блокинг-генератор формирует прямоугольный импульс длительностью . Схема представляет собой транзисторный ключ, в коллекторную цепь которого включена первичная обмотка трансформатора. Нагрузка подключена к обмотке , а ПОС осуществляется через обмотку и резистор . В исходном состоянии режим отсечки транзистора обеспечивается источником , связанным с базой транзистора через резистор .

Входное напряжение для запуска подается через разделительный конденсатор . Как и в одновибраторе, функционирование ждущего блокинг-генератора можно разбить на три этапа. Временные диаграммы токов и напряжений приведены на рис. .

1 этап (исходное состояние). Благодаря источнику—Есм транзистор находится в режиме отсечки. Напряжение на базе транзистора . Напряжение на коллекторе транзистора , на всех обмотках трансформатора нулевое напряжение, .

2 этап (формирование импульса). При поступлении в момент 11 положительного импульса транзистор начинает открываться. Ток протекает по обмотке , и создает падение напряжения . которое трансформируется в обмотку ОС . Напряжение на обмотке создает отпирающий базовый ток. Процесс является регенеративным и развивается лавинообразно, в результате транзистор насыщается.

На насыщенном транзисторе . К обмотке приложено напряжение , которое трансформируется в нагрузочную обмотку и обмотку . Напряжение на обмотке создает базовый ток, насыщающий транзистор:

После насыщения транзистора входной импульс может быть снят, но транзистор останется открытым.

Ток коллектора состоит трех составляющих (см. схему замещения рис. ): где — ток нагрузки, пересчитанный в первичную обмотку; — ток , пересчитанный в первичную обмотку; — ток намагничивания трансформатора; — индуктивность намагничивания трансформатора.

Ток I по мере перемагничивания магнитопровода трансформатора нарастает, растет и ток коллектора , а ток базы остается неизменным. В результате в момент условие насыщения транзистора (3.3) перестает выполняться и транзистор начинает запираться.

При этом напряжение увеличивается, это изменение через обмотку подается на базу тразистора и усиливает запирание ключа. Процесс снова имеет регенеративный характер и завершается переводом транзистора в режим отсечки.

3 этап (стадия восстановления исходного состояния). Ток через магнитные элементы не может измениться скачком, поэтому при запиранин транзистора в момент h на первичной обмотке трансформатора возникает противо-ЭДС (см. рис. ). Нарастание напряжения на коллекторе транзистора может привести к его пробою, поэтому блокинг-генератор снабжен цепочкой . при отпирается диод и энергия из магнитной цепи трансформатора рассеивается на резисторе .

Кроме того, часть накопленной энергии рассеивается в нагрузке. Напряжение на коллекторе экспоненциально падает до . Постоянная времени спада , где — сопротивление нагрузки, пересчитанное к обмотке .

Изменяя , можно перевести блокинг-генератор в автогенераторный режим, при котором после завершения стадии восстановления начнется формирование следующего импульса без внешнего запуска, т. е. при . При увеличении в сторону положительных значений условие отсечки транзистора в исходном состоянии не будет выполнятьси, что означает переход в автогенераториый режим. Функционально блокинг-генератор в автогенераторном режиме является мультивибратором.

Существуют многочисленные разновидности магнитно-транзнсторных генераторов, в которых используются нелинейность кривых намагничивания магнитопроводов, а также магнитно-тиристорные схемы. Возможность получения на выходе достаточно мощных импульсов позволяет использовать магнитно-транзисторные и магнитно-тиристорные формирователи без подключения к их выходу дополнительных каскадов усиления мощности.