Royer oscillator (original) (raw)
A Royer oscillator is an electronic relaxation oscillator that employs a saturable-core transformer in the main power path. It was invented and patented in 1954 by George H. Royer. It has the advantages of simplicity, low component count, rectangle waveforms, and transformer isolation. As well as being an inverter, it can be used as a galvanically-isolated DC-DC converter when the transformer output winding is connected to a suitable rectifying stage, in which case the resulting apparatus is usually called a "Royer Converter".
| Property | Value |
|---|---|
| dbo:abstract | A Royer oscillator is an electronic relaxation oscillator that employs a saturable-core transformer in the main power path. It was invented and patented in 1954 by George H. Royer. It has the advantages of simplicity, low component count, rectangle waveforms, and transformer isolation. As well as being an inverter, it can be used as a galvanically-isolated DC-DC converter when the transformer output winding is connected to a suitable rectifying stage, in which case the resulting apparatus is usually called a "Royer Converter". It has some disadvantages, the most notable being that its output voltage (both amplitude and frequency thereof) is strongly dependent on the input voltage, and this cannot be overcome without significant changes to the original design as patented by Royer. The other disadvantage is that the power loss in the transformer can be very significant since it must operate at its maximum (saturating) magnetic flux density at the design frequency. Hence, the transformer is a critical component of the Royer inverter which has an impact on (a) its function (the amplitude & frequency of the output voltage), and (b) how well it performs that function (overall efficiency). (en) Мультивибратор Ройера или генератор Ройера (Встречается написание Роера), как правило транзисторный релаксационный генератор колебаний с формой импульсов, близкой к прямоугольной, использующий трансформатор или индуктивность с насыщающимся сердечником. Схема изобретена в 1954 году Джоржем Роером (George H. Royer). Запатентована в 1957 году (US2783384). На практике схема используется в диапазоне частот от десятков герц до сотен килогерц. Редко используется в качестве собственно генератора импульсов ввиду слабой предсказуемости частоты, сильной её зависимости от напряжения питания, температуры, используемого сердечника. Широко используется в источниках питания: DC-DC преобразователях, электронных балластах для питания люминесцентных ламп, «электронных трансформаторах» для галогенных ламп. В настоящее время (2017) используется реже в связи с появлением дешевых интегральных микросхем-контроллеров импульсных источников питания, позволяющих сократить количество моточных изделий (катушек индуктивности, трансформаторов), и обеспечивающих плавную регулировку выходного тока и/или напряжения, а также большую надёжность, защиту от перенапряжения и короткого замыкания. Особенность мультивибратора Ройера — использование трансформатора, работающего в режиме насыщения. Классическая схема мультивибратора Ройера (Фиг. 1) состоит из двух транзисторов (Q1,Q2) и трансформатора (T1), выполненного на ферритовом или стальном сердечнике. Коллекторы транзисторов соединены с силовой обмоткой Т1-3, Т1-4 со средней точкой, базы транзисторов соединены с обмоткой обратной связи Т1-1, Т1-2. Обмотки сфазированы таким образом, что увеличение тока, например в коллекторе Q1, приводит к увеличению напряжения на его же базе, то есть имеется положительная обратная связь. Мультивибратор Ройера относится к генераторам с жестким запуском, то есть для запуска может потребоваться стартовый импульс. В данном случае схема запуска редуцирована до делителя напряжения R1-R2, отпирающего транзисторы при подаче питания. Собственно запуск происходит за счёт неизбежно присутствующей асимметрии между правой и левой частями схемы, и соответственно разной скорости нарастания тока между плечами. После нарастания тока в одном из плеч до уровня, создающего в сердечнике трансформатора магнитную индукцию, превышающую индукцию насыщения сердечника, эффективная индуктивность базовых обмоток падает в сотни раз, коллекторный ток резко увеличивается, а базы транзисторов оказываются практически закорочены. Следующий цикл начинается за счёт резонансных явлений в паразитной индуктивности и ёмкости обмоток. В момент переключения транзисторы находятся практически в режиме короткого замыкания (их нагрузкой является лишь сопротивление провода обмотки), что, при отсутствии ограничения тока, может привести к выходу их из строя. Частично проблема может быть решена включением в цепь питания токоограничивающего дросселя L1. В любом случае вариант схемы с насыщаюшимся силовым трансформатором пригоден только для сравнительно небольших напряжений питания, примерно до 12...27 Вольт. Схемы на большее напряжение строятся, как правило, с использованием ненасыщаюшегося силового трансформатора, и значительно меньшего управляющего трансформатора, раборающего в режиме насыщения (Фиг. 2). Подобная схема до сих пор применяется в недорогих источниках питания и электронных балластах для люминесцентных ламп. Представленный на Фиг. 2 полумостовой мультивибратор Ройера запитан от выпрямленного напряжения сети 220 Вольт — постоянное напряжение на полумостовом преобразователе в данном случае около 310 Вольт. Основной (ненасыщаюшийся) трансформатор Т2 выполнен на ферритовом кольце большого размера (к примеру 28 мм) и содержит первичную обмотку Т2-1, обмотку обратной связи Т2-2 и вторичную обмотку Т2-3, Т2-4 работающую на диодный выпрямитель. Насыщающийся трансформатор Т1 выполнен на ферритовом кольце значительно меньшего размера (7мм) содержит обмотку обратной связи Т1-3, две базовые обмотки передающие управляющий сигнал в базы транзисторов Q1, Q2 а также, опционально, обмотку обратной связи по току Т1-2 обеспечивающую пропорциональность базовых токов току нагрузки. Данная обмотка не обязательна, но обеспечивает лучший режим работы силовых транзисторов. Схема запуска состоит из релаксационного генератора на RC-цепочке R1,C4 и лавинного транзистора Q1, скачком отпирающегося при достижении напряжения на его коллекторе 10...20 Вольт. После запуска мультивибратора Ройера, заряд с конденсатора C4 периодически сбрасывается через диод D5, и схема запуска перестаёт генерировать импульсы. Мультивибратор Ройера может быть реализован в любой конфигурации двухполупериодного преобразователя напряжения (инвертера): со средней точкой (Фиг. 1), полумостовой (Фиг. 2), в виде полного моста. Возможны реализации с использованием как биполярных, так и полевых транзисторов. В последнем случае, при низковольтном питании отпадает необходимость в дополнительной обмотке, питающей базы транзисторов. Подобные схемы часто используются в электрошокерах и электронных зажигалках. Возможны варианты схемы с нагрузкой в виде колебательного контура, для генерации синусоидального сигнала, но в этом случае насыщение сердечника и переход через ноль резонансного сигнала могут не совпадать и частота генерации может определяться одним из эффектов или зависеть от их обоих, в любом случае получить точную синусоиду при работе транзисторов в ключевом режиме и нелинейном трансформаторе затруднительно. Достоинства: простота реализации, минимальное количество элементов, максимальное использование сердечника трансформатора. Недостатки: сложная реализация защиты от короткого замыкания, невозможность плавной регулировки напряжения или тока с помощью ШИМ, повышенные потери в транзисторах. (ru) |
| dbo:thumbnail | wiki-commons:Special:FilePath/Royer_Circuit1.gif?width=300 |
| dbo:wikiPageExternalLink | https://en.wikipedia.org/wiki/DC-to-DC_converter https://en.wikipedia.org/wiki/Henry_(unit)) https://en.wikipedia.org/wiki/Peter_Baxandall https://en.wikipedia.org/wiki/Power_inverter http://www.microsemi.com/document-portal/doc_view/14654-an-13-lx1686-backlight-ccfl-direct-drive-design-reference |
| dbo:wikiPageID | 20515240 (xsd:integer) |
| dbo:wikiPageLength | 19606 (xsd:nonNegativeInteger) |
| dbo:wikiPageRevisionID | 1123859955 (xsd:integer) |
| dbo:wikiPageWikiLink | dbr:Resonance dbr:Integrated_circuit dbr:Choke_(electronics) dbr:Pulse-width_modulation dbr:Square_wave dbc:Electronic_oscillators dbr:CCFL dbr:Transformer dbr:Feedback dbr:Magnetic_flux dbr:Positive_feedback dbr:Rectifier dbr:Relaxation_oscillator dbr:Harmonics dbr:Transistor dbr:CCFL_inverter dbr:Field-effect_transistor dbr:Push-pull_converter dbr:Microsemi dbr:Rectangle dbr:Peter_Baxandall dbr:Saturation_(magnetic) dbr:Sine_wave dbr:Saturable_reactor dbr:Cathode_ray_tube dbr:Tektronix_analog_oscilloscopes dbr:Steinmetz's_equation dbr:Primary_winding dbr:Secondary_winding dbr:File:DC-AC_inverter_of_the_Royer_circuit.jpg dbr:File:Royer_Circuit1.gif dbr:File:Royer_oscillator.gif |
| dbp:wikiPageUsesTemplate | dbt:Cite_book dbt:Cite_journal dbt:More_citations_needed dbt:Reflist dbt:Use_dmy_dates |
| dct:subject | dbc:Electronic_oscillators |
| gold:hypernym | dbr:Oscillator |
| rdf:type | yago:WikicatOscillators yago:Artifact100021939 yago:Device103183080 yago:ElectronicDevice103277771 yago:Generator103434285 yago:Instrumentality103575240 yago:Object100002684 yago:Oscillator103857430 yago:PhysicalEntity100001930 yago:Whole100003553 |
| rdfs:comment | A Royer oscillator is an electronic relaxation oscillator that employs a saturable-core transformer in the main power path. It was invented and patented in 1954 by George H. Royer. It has the advantages of simplicity, low component count, rectangle waveforms, and transformer isolation. As well as being an inverter, it can be used as a galvanically-isolated DC-DC converter when the transformer output winding is connected to a suitable rectifying stage, in which case the resulting apparatus is usually called a "Royer Converter". (en) Мультивибратор Ройера или генератор Ройера (Встречается написание Роера), как правило транзисторный релаксационный генератор колебаний с формой импульсов, близкой к прямоугольной, использующий трансформатор или индуктивность с насыщающимся сердечником. Схема изобретена в 1954 году Джоржем Роером (George H. Royer). Запатентована в 1957 году (US2783384). Достоинства: простота реализации, минимальное количество элементов, максимальное использование сердечника трансформатора. (ru) |
| rdfs:label | Royer oscillator (en) Мультивибратор Ройера (ru) |
| owl:sameAs | freebase:Royer oscillator yago-res:Royer oscillator wikidata:Royer oscillator dbpedia-fa:Royer oscillator dbpedia-ru:Royer oscillator https://global.dbpedia.org/id/4uv4V |
| prov:wasDerivedFrom | wikipedia-en:Royer_oscillator?oldid=1123859955&ns=0 |
| foaf:depiction | wiki-commons:Special:FilePath/DC-AC_inverter_of_the_Royer_circuit.jpg wiki-commons:Special:FilePath/Royer_Circuit1.gif wiki-commons:Special:FilePath/Royer_oscillator.gif |
| foaf:isPrimaryTopicOf | wikipedia-en:Royer_oscillator |
| is dbo:wikiPageDisambiguates of | dbr:Royer |
| is dbo:wikiPageWikiLink of | dbr:Electronic_oscillator dbr:Oscillation dbr:USB_Killer dbr:CCFL_inverter dbr:Royer dbr:Scientific_phenomena_named_after_people |
| is foaf:primaryTopic of | wikipedia-en:Royer_oscillator |
