Две вещи, которые сильно снижают КПД низковольтного блокинг генератора на одном транзисторе. Это ток базы и остаточное напряжение между коллектором и эмитером. Полевой транзистор ни первого, ни второго не имеет. Для того, что бы открыться он требует напряжения на затворе. Дальше, переход сток-исток начинает работать как резистор – чем больше напряжение на затворе, тем меньше сопротивление перехода сток-исток.
В качестве полевого транзистора выбран, самый неподходящий, 2N7000 (2N7002(SMD)), тк он распространен так же как КТ315Б в отечественной
аппаратуре. Он открывается при 2V ( Datasheet, "Transfer Characteristics" ('Gate to Source Voltage' vs 'Drain Current'), I = 115 mA, Imax = 400 mA, Rds = 2 Ом, и максиамальное напряжение на затворе не должно превышать +-20V.
Схему собираем в Dip Trace, так же как для биполярного транзистора. В первом приближении.
Отдельный источник напряжения (3V) переводит полевой транзистор в режим усиления, а трансформатор (3:1) обеспечивает положительную обратную связь. С6 компенсирует входную емкость транзистора (около 20 пФ).
Схема работает, но высокое сопротивление перехода у 2N7002 (около 2 Ом) ограничивает КПД (35% - 55%).
После нескольких сгоревших транзисторов, немного изменяем схему. На материнской плате нашлись HAT2168H, которые и будем использовать. Можно использовать любые MOSFET транзисторы с низким сопротивлением перехода (< 0,1 Ом).
Как обычно, первый канал осцилографа на выходе трансформатора, второй - на питании.
Схема оживает при напряжении питания чуть ниже 30 mV (0.03V). Амплитуда импульсов на вторичной обмотке трансформатора около 0,5 Вольт, что не достаточно для работы светодиода.
Более реальная картина на фотографии ниже. При входном напряжении 0,246V и потреблении 0,093А преобразователь выдает 5,5mA (3.05V). КПД около 74%.
Следующие осцилограммы показывают при каком питающем напряжении запускается генератор и зажигается / потухает светодиод.
Так
или иначе, начальное напряжение на затворе (начальный ток через транзистор)
влияет на напряжение, с которого начинает работать преобразователь и на общее
КПД схемы. При напряжении 1,389V транзистор почти закрыт, при 1,973V - полностью открыт.
Неприятным фактором оказалось то, что затвор полевого транзистора не защищен от превышения напряжения. Если выйти за пределы +-20V, что легко сделать с трансформатором 5:1 и отключенной нагрузкой, то транзистор неминуемо погибает. То же можно продемонстрировать с трансформатором 3:1. Эту проблему решают два дополнительных стабилитрона, с затвора транзистора на землю. Это немного уменьшает КПД, но сохраняет транзистор. Более элегантный способ - сделать вторичную обмотку с отводом, скажем в середине. Транзистор подключен к средней точке, светодиод к концу обмотки. Светодиод ограничивает обратное напряжение на полной обмотке до 3V, и до 1,5V на транзисторе. Закрывающее напряжение на затворе транзистора, снимаемое с первичной обмотки, то же уменьшается в два раза.
Открытый вопрос остается по трансформатору. Почему отношение витков в обмотках 3:1 (5:1 или 100:1) и будет ли работать преобразователь с трансформатором 1:2?
Последнее проще проверить на реальном трансформаторе. Схема ниже.
Результат на графике.
Make a free website with Yola