Генератор Ройера на биполярных транзисторах: что это такое и как оно работает

    Вступление

    Сегодня мы попытаемся понять, что же такое генератор Ройера на примере CCFL конвертера, соберем его прототип, а так же изучим принцип работы.

    Предыстория

    Попал ко мне в руки давеча нерабочий сканер, чинить его не было никакого смысла, поэтому он пошел на запчасти. Снял я с него CCFL (cold cathode fluorescent lamp) лампу, конвертер и решил с ними поиграться.

    Но конвертер оказался нерабочим, а так как поиграться очень хотелось, я решил его восстановить. Так как при замене сгоревшего транзистора у китайской платы начали отслаиваться дорожки, я решил сделать свою, заодно поподробнее изучить принцип работы и написать статью на Хабр, может быть кому-то будет интересно.

    Схема и принцип работы

    Итак, вернемся к Ройеру. Схема, запатентованная в 1954 году Джорджем Х. Ройером, представляет из себя резонансный автогенератор, собранный по топологии пуш-пулл. Вообще, модификаций этой схемы много, но все они отличаются вариациями обмотки связи, и по принципу работы одинаковы. Есть так же генератор Ройера на полевых транзисторах, но это совсем другая схема. В данной статье мы рассматриваем только модифицированный генератор Ройера на биполярных транзисторах, с обмоткой связи без отвода, наиболее часто использующейся в балластах CCFL. Рассмотрим схему:

    При подаче питания ток течет к базе транзистора Q2 через резистор R1. Этот резистор служит только для запуска, и с ним связан один момент, но о нем чуть позже. Транзистор Q2 начинает отпираться и через его переход коллектор-эмиттер и часть первичной обмотки начинает течь ток, а также начинает заряжаться конденсатор C1. В этот момент наводится напряжение в обмотке связи, и ток начинает вытекать из базы Q1, втекая в базу Q2. Транзистор Q1 удерживается запертым, а Q2 открывается еще больше, но, поскольку первичная обмотка с контурным конденсатором C1 составляет колебательный контур, через некоторое время заряженный конденсатор C1 начинает отдавать ток в первичную обмотку в обратном направлении, и в обмотке связи ток начинает течь наоборот. Транзисторы Q1 и Q2 меняют свои состояния на противоположные и процесс генерации стабилизируется на резонансной частоте контура, в результате чего в нем образуются синусоидальные колебания, а во вторичной обмотке наводится напряжение. Дроссель L1 накапливает энергию и отдает ее в момент переключения транзисторов, как бы повышая напряжение питания, а так же с конденсатором C2 составляет LC-фильтр.

    Плата и компоненты

    Через полчаса работы я развел плату и отправил ее травиться (архив с полезностями, в том числе плата в PDF, доступен по ссылке в конце статьи), а сам успел попить чай.

    Я немного изменил схему, в частности, поставил PNP транзисторы, поскольку подходящих NPN под рукой не оказалось, а так же добавил второй резистор.

    И добавил я его не просто так, помните, я обещал рассказать о резисторе для запуска? В идеале он должен быть несколько десятков килоом, чтобы не влиять на работу, но суметь запустить процесс, а управление транзисторами должно осуществляться исключительно обмоткой связи. Но хитрым китайцам жалко меди, и поэтому в обмотке связи только два витка, и с резистором положенного сопротивления лампа даже не зажигается. Но они ставят резистор более низкого сопротивления, в результате транзистор с эти резистором в базе работает в более нагруженном режиме, он то и сгорел. Я не стал перематывать трансформатор, а поставил более мощные транзисторы и два резистора. Теперь помимо обмотки связи транзисторы отпираются при помощи этих резисторов, в результате мощность балласта повысилась с 4 до 20 ватт, но это предел как для трансформатора, так и для транзисторов.

    Испытания

    Теперь мы можем снимать дуги и питать CCFL трубки с этого драйвера. Питание схемы 12 вольт.

    Архив с полезностями доступен по ссылке.

    Буду рад, если статья была полезной или интересной!

    Комментарии 20

      +7
      Вообще, модификаций этой схемы много, но все они отличаются вариациями обмотки связи, и по принципу работы одинаковы...

      В зависимости от номиналов элементов «игра» в данной схеме может строиться весьма по разному.
      С одной стороны можно за счет базового резистора сделать акцент на точку выходы транзисторов из насыщения (… и получить набор специфических качеств, как например работа на нагрузку с отрицательным динамическим импедансом). С другой стороны ключевой точкой можно назначить момент, когда трансформатор достигает насыщения. Это как бы и является основной особенностью классического Роера.
        +1

        Интересно... Спасибо, буду знать

        +5
        Все хорошо, вот только Вы забыли написать зачем и где он применяется. Вернее сейчас он мало где применяется, в виду появления интегральных контроллеров импульсных источников питания, которые обладают лучшими характеристиками, имеют меньший размер и стоимость комплектухи.
          +1

          Можно применить везде, где требуется получить переменнное напряжение или трансформировать постоянное.
          В примерно 10-летних Benq — стоит, ЕМНИП, вполне классический boost, питающий два Ройера. Boost регулирует яркость, Ройеры — повышают напряжение.

          +5
          Каноничный ройер не имеет резонансного конденсатора, и генерирует прямоугольные импульсы. Это резонансный ройер, генерирующий синус. Кстати, аналогов по качеству сигнала и по совокупности свойств (устойчивость к КЗ, и перегрузке) среди интегральных контроллеров ему нет до сих пор.
            0
            Это же по сути ZVS но на биполярных транзисторах. У резонансного ройера есть какие-то преимущества перед ZVS на мосфетах?
              +1
              Можно рулить выходным напряжением путем изменения тока баз (есть риск перекоса), можно питать от низкого (сотни милливольт) напряжения.
            +23
            Рассмотрим схему

            Люди! Люди, человеки! Ну почему при анализе чужого программного кода вы готовы сожрать за неправильно поставленный отступ, а схемы рисуете так, что кажется, будто где курсор стоял, туда очередной элемент и воткнули. Это ведь одно и тоже!

            Что стоило нарисовать схему так, чтобы она была понятной? Чтобы роль ключевых элементов была очевидна при беглом взгляде.

            Неужели это труднее, чем код по-человечески оформить?

              +9
              Тут на Хабре, то что схема не в таком вот виде, это уже достижение.
              image
                +1
                А ведь куча сил была потрачена, чтобы реализовать этот, с позволения сказать, «конструктор схем»…
                  0

                  [paranoidal] Скрыть смысл за очередной абсракцей в яркой обёртке?

                +1
                Браво )
                +5
                В этот момент наводится напряжение в обмотке связи, и ток начинает вытекать из базы Q1, втекая в базу Q2.

                База биполярного транзистора проводит ток только в одну сторону. Как диод.
                Схема скорее всего работает по немного другому принципу: Когда напряжение в обмотке связи положительно на стороне базы Q1, ток от R1 течет к Q1. При этом Q2 заперт, так как потенциал на его базе ниже порога открытия. Когда напряжение на обмотке связи меняет свой знак, ток от R1 течет на базу Q2, так как потенциал на базе Q1 будет меньше.
                Иными словами ток от R1 течет либо на базу одного транзистора, либо на базу другого благодаря смещению их потенциалов

                  +3
                  Верно, обмотка переключает ток баз, а не питает их, ток задается резистором.
                    0

                    Спасибо, прийму к сведению

                    0
                    Интереснее для практики генератор Роера на полевых транзисторах
                    с миллиомным Rds.
                      0

                      Мне кажется что zvs будет и мощнее и выше по кпд...

                      +1
                      Дроссель L1

                      Вижу только L5.
                        0

                        Сорри, ошибочка вышла

                        0
                        Интересно, как ведёт себя этот генератор в зависимости от изменения нагрузки.

                        Только полноправные пользователи могут оставлять комментарии. Войдите, пожалуйста.

                        Самое читаемое