Цікаво розглянути сам принцип виникнення коливань в інвертора з насичуючої сердечником. Наступні риси є основоположними для інверторів такого типу:

1. Процеси переключення відбуваються через взаємозв’язку процесу магнітного насичення в осерді та особливостей протікання струму в потужних транзисторах. Ні ефект насичення, ні передавальні характеристики потужних транзисторів самі по собі не забезпечують виникнення коливань.

2. Незважаючи на позитивний зворотний зв’язок, коливання не є різновидом коливань в L С-контурі.

3. Незважаючи на те, що ці коливання носять релаксаційний характер, частота коливань не визначається постійними часу L / R або RC.

4. В ідеалі, частота коливань такого інвертора не залежить від параметрів транзисторів і температури. Ідеальна схема не вимагає настройки. При правильному розрахунку ці властивості практично досяжні.

5. Частота коливань в ідеальному инвертор з насиченням осердя прямо пропорційна напрузі живлення. Це можна використовувати в деяких додатках.

Форма коливань в ідеалі близька до прямокутної з шпаруватістю 50%.

Розглянемо послідовність процесів в такому инвертор. Насправді існує декілька варіантів схем, об’єднаних єдиними базовими принципами. Одна з таких схем була представлена ​​на рис. 1.14. Інша, яка буде проаналізована зараз, показана на рис. 2.1. Решта схеми будуть розглянуті пізніше. Кожен варіант має свої специфічні властивості, а вибір схеми визначається особливостями конкретного застосування. Проте всі ці схеми містять по два транзистора, трансформатор з насичуючої сердечником і працюють по суті однаково.

Рис. 2-1. Інвертор з насичуючої сердечником, що використовує два транзистори і один трансформатор.

Розгляд роботи схеми на рис. 2-1 почнемо з моменту, коли на неї подано постійна напруга джерела живлення. Можна припустити, що обидва транзистора одночасно знаходяться в активному режимі і схема прагне швидко перейти в фіксоване стан, як це було і раніше, тобто транзистор Q1 починає відкриватися і перехід з точки х в точку d на рис. 2.2 закінчується переходом транзистора Q1 в стан повного насичення. Стан насичення підтримується до тих пір, поки не буде досягнута точка а. В цей час сердечник починає насичуватися при негативних значеннях магнітного поля й електромагнітна індукція, що забезпечувала відкритий стан транзистора Q7, різко зменшується, так як швидкість зміни магнітного потоку стрімко падає в міру наближення нахилу В-Н-кривої до горизонталі. Потім Q1 виходить з режиму насичення, що ще більше зменшує пряме зміщення його емітерного переходу. Внаслідок цього швидко наростаючого процесу Q1 починає закриватися приблизно в той момент, коли досягається точка а.

Рис. 2.2. Відповідність між петлею гистерезиса і тимчасової діаграмою інвертора.

Слідом за припиненням струму транзистора Q1 в околиці точки а відбувається зміна магнітного поля в сердечнику по кривій гісто-

Інші варіанти схеми

резіс з точки а в точку Ь. Це відбувається дуже швидко з огляду на те, що зміна магнітного потоку мало. Інакше кажучи, зміна індукції в обмотках настільки незначний, що не може забезпечити суттєвої затримки. Перехід з точки а в точку b обумовлений природою гістерезису: якщо б не було ефекту гістерезису в матеріалі сердечника, то в міру виключення транзистора Q1 рух відбувалося б з точки а в точку 0.

Як тільки процес приходить в точку Ь, сердечник виходить з насичення, його магнітна проникність знову стає високою і в обмотках трансформатора виникає сильна електромагнітна індукція. Але на Цього разу напруги, що виникають на обмотках зворотного зв’язку L1 і L3, мають полярності, протилежні тим, які забезпечували первісне включення транзистора Q1. Тому на транзистор Q1 подається закриває напруга зсуву, в той час як на Q2 надходить пряме або відкриває напруга зсуву. Більш того, ці два процеси перемикання відбуваються регенеративно і поблизу точки b транзистор Q2 стає повністю включеним, a Q1 закривається. Попередні пояснення взаємодії транзисторів і сердечника трансформатора повторюються знову, тільки міняються місцями стану провідності транзисторів Q1 і Q2 і полярність магнітного поля в сердечнику. В околиці точки з починається новий цикл перемикання в схемі. Шпаруватість коливань 50% обумовлена ​​симетричністю кривої гістерезису. Можна припустити, що різниця характеристик транзисторів порушить рівність часів перемикання. Проте практично для сучасних транзисторів цей ефект пренебрежимо малий. Якщо відмінність параметрів транзисторів буде настільки значним, що це може суттєво вплинути на шпаруватість, то серйозно постраждають і інші характеристики інвертора.

Очевидно, що явище гістерезису не забезпечує коливань само по собі: для забезпечення зворотного зв’язку необхідні активні прилади. У теж час, транзистори, приєднані до трансформатора без осердя, також не можуть генерувати такі коливання.

Джерело: І.М.Готтліб Джерела живлення. Інвертори, конвертори, лінійні і імпульсні стабілізатори. Москва: Постмаркет, 2002. – 544 с.