Фотовспышка с зарядом конденсатора, использующая инвертор с внешним возбуждением

May 29, 2010 by admin Комментировать »

Показанная на рис. 4.18 схема для лампы-вспышки позволяет заряжать конденсатор емкостью 480 мкФ до напряжения 500 В за 15 секунд. Не­обходимая для лампы энергия составляет:

clip_image002

clip_image004

Это приличный уровень энергии, который может привести к смертель­ному исходу, при неосторожном обращении и сделанном на скорую руку монтаже. Вас может ввести в заблуждение тот факт, что это устройство работает от двух крошечных батареек емкостью 500 миллиампер-час, но именно комбинация 60 Дж и 500 В позволяет считать заряженный конден­сатор опасным для жизни. Тем не менее, систему можно создать надежной и она будет безопасной в работе. Важно обеспечить безопасность в экспе­риментах и при эксплуатации оборудования такого типа.

Сердцем этой схемы является управляемый выходной каскад на тран­зисторе 04 и блокинг-генератор на транзисторе Q3. Каскады на транзисто­рах QI и Q2 участвуют в управлении блокинг-генератором. Управление это таково, что при номинальной частоте блокинг-генератора 20 кГц, время выключенного состояния блокинг-генератора велико, пока конденсатор слабо заряжен, но это время уменьшается по мере того, как конденсатор заряжается. Посредством такого источника заряда с широтно-импульсной модуляцией, конденсатор может получить свои 60 Дж энергии за мини­мальное время. Это важное достоинство с точки зрения фотографа.

clip_image006

Пауза

Рис. 4.18. Устройство заряда конденсатора фотовспышки. Motorola Semiconductor Products, Inc.

Схема блокинг-генератор на транзисторе Q3 и связанных с ним ком­понентах несколько необычна из-за наличия индуктивности Ы с насыща­ емым сердечником. Обычно характеристики такой схемы однозначно оп­ределяются трансформатором блокинг-генератора, в нашем случае L2. В этой схеме быстрое насыщение Ы прерывает включенное состояние гене­ратора. Поведение этой схемы аналогично работе несимметричного муль­тивибратора; то есть генерируются импульсы постоянной ширины. Ширина импульса определяется из следующего трансформатор­ного уравнения Фарадея:

где:

Т — время включенного состояния в секундах,

— число витков Z/1, А – площадь поперечного сечения сердечника LI в квадратных сан­тиметрах,

у,—индукция насыщения материала сердечника L1, ?y^,j — пиковое напряжение, подаваемое на L\ от обмотки W3 транс­форматора L2.

Из-за особенности использования индуктивности L\ в этом уравне­нии появляется множитель 2, вместо обычного 4.

В то время как длительность включенного состояния блокинг-генера­тора постоянна, длительность выключенного состояния управляется кас­кадом на транзисторе Q2. Это управление достигается путем изменения тока базы этого транзистора. Точнее говоря, происходит следующее: ток, который индуцируется во вторичной обмотке трансформатора L3 прохо­дит через /)2 и R3; он зависит от количества заряда, запасенного в накопительном конденсаторе С. Если С разряжен, то ему требуется срав­нительно большое время чтобы поглотить энергию, запасенную в L3. Со­ответственно, зарядный ток через R3 вынуждает каскад на транзисторе Q2 отбирать ток от базы транзистора Q3. В течение этого времени тран­зистор Q3 остается обесточенным. Только после того, как накопитель­ный конденсатор заберет значительную часть энергии импульса обратно­го хода, транзистор Q3 сможет сформировать следующий импульс. Таким образом, рабочий цикл блокинг-генератора изменяется в соответствии с необходимым временем для переноса энергии от L3 в накопительный конденсатор. Вследствие этого частота колебаний плавно увеличивается от низкой к более высокой по мере того, как накопительный конденса­тор заряжается. Диапазон частот составляет от одного до нескольких ки­логерц.

Ранее было показано, что система удовлетворительно работает от си­ловой сети переменного тока. Однако было бы желательно получить максимальное количество вспышек от одной батареи питания. Чтобы добиться этого, введена дополнительная цепь, которая выключает бло­кинг-генератор, когда накопительный конденсатор полностью заряжен. Датчик напряжения в виде цепочки RS, R9, R10, VR и С1 присоединена к накопительному конденсатору С. Сопротивления подобраны так, что

clip_image008

цепь может работать в двух режимах. До тех пор, пока накопительный кон­денсатор заряжен, неоновая лампа VR периодически вспыхивает (обратите внимание, что датчик напряжения по существу представляет собой релак­сационный генератор). Когда накопительный конденсатор полностью за­ряжен, неоновая лампа постоянно проводит ток, поскольку условия более не соответствуют периодическому разряду в лампе («защелкнутое» состоя­ние, которое обычно доставляет неприятности в релаксационных генерато­рах такого типа, намеренно используется в данном случае).

Ток, проходящий через неоновую лампу, когда она светится, воздей­ствует на длительность выключенного состояния аналогично описанному выше изменению длительности рабочего цикла, за исключением того, что эффект выражен сильнее за счет дополнительного усиления, обеспе­чиваемого каскадом на транзисторе Q\, Если лампа VR мигает, то инвер­тор переходит в нерабочее состояние на более длительное время, чем это возможно при модуляции только рабочего цикла. Когда VR переходит во включенное состояние, базовый ток блокинг-генератора равен нулю, и инвертор выключается. Работа полностью восстанавливается после того, как накопительный конденсатор теряет заряд из-за утечек или срабатыва­ния лампы-вспышки. Заметим, что в дополнение к своим основным фун­кциям неоновая лампа индицирует готовность фотовспышки к работе.

Перечень использованных компонент приведен в таблице 4.ЗА, мо­точные данные в таблице 4.3 В.

Таблица 4.3А. Перечень деталей схемы на рис. 4.18.

С1 – 0.2 мкФ ±20%, 100 В

С (накопительный конденсатор) — 480 мкФ, 500 В

D1, D2 — МЛ814 (диод с малым временем восстановления)

Q1 – MPS6520 (отобранный)

Qt – MPS6563 (отобранный)

Q1 – MPS6562 (отобранный)

Qt – MPS3613 (отобранный)

VR — Неоновая лампа (отобранная)

R\ – 39 кОм

R2 -too Ом

ЯЗ – 1 кОм

Я4 -120 Ом

Я5 -150 Ом

R6 – 270 Ом, ±5%

R1 – 7,5 Ом, ±5%

Я8 – 1 МОм

R9-2 МОм

Я10-390 кОм, ±5%

Примечание: Все резисторы ±10%, 1/4 Вт, если не указано дополнительно.

Таблица 4.3В. Намоточные изделия схемы на рис. 4.18.

L1: Времязадающая катушка индуктивности

Сердечник: Ferroxcube 266T125-3?Z4 Обмотка: 145 витков, провод N36

L2: Трансформатор генератора

Сердечник: Ferroxcube 18/11PL00-3B7

Катушка: Ferroxcube 18/llf 2D

Зазор: 0,005 дюйма

Обмотки: W\: 40витков, провод N28 W2\ 20витков, провод N30 W3:140витков, провод N36

L3: Выходной трансформатор

Сердечник: Ferroxcube 26/16PL00-3B7 Катушка: Ferroxcube 26 Зазор: 0,03 дюйма

Обмотки: Ж: Ивитков, провод N18

N2\ ИООвитков, провод N38

Оставить комментарий

микросхемы мощности Устройство импульсов питания пример приемника провода витков генератора выходе напряжение напряжения нагрузки радоэлектроника работы сигнал сигнала сигналов управления сопротивление усилитель усилителя усиления устройства схема теория транзистора транзисторов частоты