RU199438U1 - Резонаторный автогенератор электромагнитных колебаний "контур" - Google Patents

Abstract

Полезная модель относится к электронике. Технический результат заключается в повышении мощности, передаваемой в нагрузку потребления электрического тока. Устройство содержит два полевых транзистора, четыре резистора, стабилитрон, два диода, два дросселя, трансформатор, конденсатор и дополнительно два транзистора, один резистор и конденсатор. 1 ил.

Description

Предлагаемая полезная модель относится к электронике и может быть использована для индукционного нагрева металлов.

Известны резонансные автогенераторы электромагнитных колебаний на одном транзисторе, содержащие транзистор, колебательный контур, элемент обратной связи и источник питания (см. https://yandex.ru/search/?clid=9582&text=Резонансный%20автогенератор%20электромагнитных%20колебаний%20на%20одном%20транзисторе&110n=ru&1r=46 Резонансные автогенераторы электромагнитных колебаний на одном транзисторе).

Недостатком этих резонансных автогенераторов является невозможность работы с большой мощностью и частотой.

Недостатком этого устройства является малая мощность и частота.

Известен индукционный нагреватель, основу которого составляет резонансный автогенератор электромагнитных колебаний (https://applesakhalin.ru/teploizolyatsiya/induktsionnyj-nagrevatel-svoimi-rukami-shema.html Индукционные нагреватели своими руками - как сделать? Простая схема и инструкция)

Недостатком этого резонансного автогенератора является его сложность, малая мощность и частота.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является резонансный автогенератор электромагнитных колебаний, основой которого является задающий генератор высокой частоты, собранный на двух мощных полевых транзисторах. Рабочее напряжение генератора зависит от мощности установленных полевых транзисторов. С транзисторами IRFP250 устройство можно питать напряжением от 12 до 30 вольт. А если установить транзисторы IRFP260, тогда напряжение питания можно поднять от 12 до 60 вольт. Мощность индуктора заметно возрастет, температура нагрева металла поднимется более 1000 градусов, что позволит плавить металлы. В процессе работы транзисторы будут очень сильно нагреваться, поэтому их надо установить на большие радиаторы и поставить мощный вентилятор. На холостом ходу индуктор потребляет не менее 10А, а в рабочем состоянии не менее 15А, соответственно требуется очень мощный блок питания минимум на 20А (см. https://sdelaitak24.ru/индукционный-нагреватель-своими-рук/Индукционный нагреватель своими руками).

Недостатком этого резонансного автогенератора электромагнитных колебаний является его сложность, малая мощность и частота, а также низкая надежность ввиду сильного нагрева элементов схемы в процессе работы.

Технический результат полезной модели - повышение тока, напряжения, частоты колебательного контура и, как следствие, мощности, передаваемой в нагрузку потребления электрического тока.

Поставленный технический результат достигается тем, что резонансный автогенератор электромагнитный колебаний, содержащий два полевых транзистора четыре резистора, стабилитрон, два диода, два дросселя, трансформатор, стабилитрон, конденсатор, дополнительно содержит два транзистора, один резистор и конденсатор, подключенный одной обкладкой через первый резистор к положительному выводу источника питания, параллельно конденсатору включен стабилитрон, вторая обкладка конденсатора подключена к отрицательному выводу источника питания, с первой обкладкой конденсатора соединены коллекторы первого и второго транзисторов, переходы база-коллектор транзисторов шунтированы соответственно вторым и третьим резистором, эмиттеры транзисторов соответственно через четвертый и пятый резистора соединены с отрицательным полюсом источника питания, с которым так же соединены истоки полевых транзисторов, к положительному полюсу источника питания подключены первые выводы дросселей, база первого транзистора через анод-катод переход первого диода соединена со вторым концом первого дросселя и со стоком первого полевого транзистора, эмиттер первого транзистора через второй анод-катод переход второго диода соединен со стоком первого полевого транзистора и непосредственно с затвором второго полевого транзистора, база второго транзистора через анод-катод переход третьего диода соединена со вторым концом второго дросселя и со стоком второго полевого транзистора, эмиттер второго транзистора через анод-катод переход четвертого диода соединен со стоком второго полевого транзистора и непосредственно с затвором первого полевого транзистора, стоки полевых транзисторов соединены между собой через обмотку трансформатора и через параллельно ей включенный конденсатор.

Предлагаемый резонансный автогенератор электромагнитный колебаний содержит два нолевых транзистора, два транзистора с n-p-n переходами, пять резисторов, один стабилитрон, два дросселя, два конденсатора и один трансформатор.

Электрическая схема предлагаемого резонансного автогенератора электромагнитных колебаний показана на чертеже, где конденсатор 1 подключен одной обкладкой через первый резистор 2 к положительному выводу источника питания, параллельно конденсатору 1 включен стабилитрон 3, вторая обкладка конденсатора 1 подключена к отрицательному выводу источника питания, с первой обкладкой конденсатора соединены коллекторы первого 4 и второго 5 транзисторов, переходы база-коллектор транзисторов 4 и 5 шунтированы соответственно вторым 6 и третьим 7 резистором, эмиттеры транзисторов 6 и 7 соответственно через четвертый 8 и пятый 9 резисторы соединены с отрицательным полюсом источника питания, с которым так же соединены истоки полевых транзисторов 10 и 11, к положительному полюсу источника питания подключены первые выводы дросселей 12 и 13, база первого транзистора 4 через анод-катод переход первого диода 14 соединена со вторым концом первого дросселя 12 и со стоком первого полевого транзистора 10, эмиттер первого транзистора 4 через анод-катод переход второго диода 15 соединен со стоком первого полевого транзистора 10 и непосредственно с затвором второго полевого транзистора 11, база второго транзистора 5 через анод-катод переход третьего диода 16 соединена со вторым концом второго дросселя 13 и со стоком второго нолевого транзистора 11, эмиттер второго транзистора 5 через анод-катод переход четвертого диода 17 соединен со стоком второго полевого транзистора 11 и непосредственно с затвором первого полевого транзистора 10, стоки полевых транзисторов 10 и 11 соединены между собой через обмотку трансформатора 18 и через параллельно ей включенный конденсатор 19. К выходу вторичной обмотки трансформатора 18 подключается нагрузка 20. например, индукционный нагреватель.

Резонансный автогенератор электромагнитный колебаний работает следующим образом.

После подачи напряжения питания через резистор 2 начинает протекать ток зарядки конденсатора 1, что обеспечивает задержку подачи напряжения питания на базы транзисторов 4 и 5. Напряжение на конденсаторе 1 увеличивается, что приводит к увеличению напряжения на базах транзисторов 4 и 5 через резисторы 6 и 7, а это в свою очередь приводит к увеличению напряжения на эмиттерах этих транзисторов которые соединены с затворами транзисторов 10 и 11. Когда напряжение на затворах транзисторов 10 и 11 достигнет значения примерно 4 вольта, транзисторы начнут открываться. Какой-то из транзисторов начнет открываться раньше из-за разброса параметров транзисторов, например, полевой транзистор 10. Транзистор 10 откроется и подключит минус источника питания к диодам 14 и 15, к конденсатору 19, к трансформатору 18, к дросселю 12. Через диод 15 закроется транзистор 4, через диод 15 закроется транзистор 11. Начнет протекать ток через дроссели 12 и 13. Конденсатор 19 начнет заряжаться. Когда напряжение на конденсаторе 19 достигнет максимального значения, он начнет разряжаться. Когда конденсатор 19 разрядится примерно до 4 вольт, через диод 17 начнет закрываться транзистор 10. Через резистор 7 начнет открываться транзистор 4 и транзистор 11. Процесс повторится в другом плече и сформируется полный период колебания. Стабилитрон 3 стабилизирует напряжение генератора.

Транзисторы n-p-n 4 и 5 нужны для усиления тока зарядки входной емкости полевого транзистора. Чем больше мощность транзистора и напряжение, на которое он рассчитан, тем больше входная емкость полевого транзистора.

Резисторы 6 и 7 имеют сопротивление в 10 раз больше, чем аналогичные резисторы в схеме из интернета https://applesakhalin.ru/teploizolyatsiya/induktsionnyi-nagrevatel-svoimi-rukami-shema.html, значит и мощность, потребляемая по цепям управления транзисторов 10 и 11 в 10 раз меньше. Аналогичные резисторы R3 и R4 в схеме из интернета имеют мощность рассеивания от 2 до 7 Вт. в зависимости от мощности, на которую рассчитан генератор. В предлагаемой схеме резисторы 6 и 7 имеют мощность рассеивания 0,25 Вт. Резисторы 6 и 7 имеют сопротивление в 10 раз больше чем аналог из интернета, значит и мощность, потребляемая по цепям управления транзисторов 10 и 11, в 10 раз меньше, что в свою очередь значительно снижает их нагрев и повышает надежность устройства в процессе работы в целом.

В предлагаемой схеме генератора сеть задержка подачи напряжения на затворы, входная емкость затвора заряжается через усилитель тока, что позволяет схеме генератора работать на более высокой мощности и частоте. Транзисторы 4 и 5 нужны для усиления тока и уменьшения времени зарядки входной емкости полевых транзисторов, так как чем больше мощность полевого транзистора и напряжение, на которое он рассчитан, тем больше его входная емкость. Транзисторы 4 и 5 управляют полевыми транзисторами 10 и 11, которые в свою очередь коммутируют большой ток, напряжение и частот), что повышает мощность, отдаваемую генератором в нагрузку.

Формула для определения тока в колебательном контуре имеет вид Io=2πUoCf.

Uo - напряжение в колебательном контуре, зависит от напряжения питания.

С - емкость конденсатора в колебательном контуре.

f - частота колебаний, зависит от емкости и индуктивности колебательного контура.

Из формулы видно, что для получения большой мощности необходимо большое напряжение, частота и емкость конденсатора.

Повышение тока, напряжения, частоты колебательного контура и, как следствие, мощности, передаваемой в нагрузку, является достоинством и преимуществом предлагаемого технического решения по сравнению с прототипом и аналогом.

Claims (1)

1. Резонансный автогенератор электромагнитных колебаний, содержащий два полевых транзистора, четыре резистора, стабилитрон, два диода, два дросселя, трансформатор, конденсатор, отличающийся тем, что дополнительно содержит два транзистора, один резистор и конденсатор, подключенный одной обкладкой через первый резистор к положительному выводу источника питания, параллельно конденсатору включен стабилитрон, вторая обкладка конденсатора подключена к отрицательному выводу источника питания, с первой обкладкой конденсатора соединены коллекторы первого и второго транзисторов, переходы база-коллектор транзисторов шунтированы соответственно вторым и третьим резистором, эмиттеры транзисторов соответственно через четвертый и пятый резисторы соединены с отрицательным полюсом источника питания, с которым также соединены истоки полевых транзисторов, к положительному полюсу источника питания подключены первые выводы дросселей, база первого транзистора через анод-катод переход первого диода соединена со вторым концом первого дросселя и со стоком первого полевого транзистора, эмиттер первого транзистора через второй анод-катод переход второго диода соединен со стоком первого полевого транзистора и непосредственно с затвором второго полевого транзистора, база второго транзистора через анод-катод переход третьего диода соединена со вторым концом второго дросселя и со стоком второго полевого транзистора, эмиттер второго транзистора через анод-катод переход четвертого диода соединен со стоком второго полевого транзистора и непосредственно с затвором первого полевого транзистора, стоки полевых транзисторов соединены между собой через первичную обмотку трансформатора и через параллельно ей включенный конденсатор.

Images