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一款电磁干扰发生器的电路原理分析

工程师
2021-01-10 21:38:56     打赏

如下图的电路图中,R5是导线等效电阻,L1是特殊绕制的变压器(初级线圈在次级线圈的一根导线上紧密缠绕40-50圈,次级线圈再绕成8-15圈,初级线圈缠绕的位置在次级线圈的第二圈)。

这个电路的电源端少了限流限压电路,所以三极管导通的最大电流是很大的,不能持续长时间工作,开关按下一次需要在1秒时间内,否则容易烧坏三极管。导线电阻的存在,使9节锂电池(最大37.8V)不至于直接通过三极管CE极放电,实测导线上有几伏的压差,再加上三极管CE极内阻上的压差,电池最低电压可以被拉到十几伏(电池没有保护板,无限流限压)。这种设计是会损伤电池的,三极管也容易烧坏,这是一种低成本不规范的设计,只在一些爱好者之间小范围流传。

这个电路比较巧妙的设计是在电压器的绕制上,初级线圈全部绕在次级线圈的一根导线上,磁场方向跟次级线圈的导线是平行的。

从微观来分析,初级线圈通电,便会在线圈上产生一边旋转一边向前走的电流。因为电荷感应(电场感应),被紧紧缠绕的那段粗导线就产生反相的一边旋转一边向后的反向电流(类似于涡流),并且这个电流有趋肤效应。

被初级线圈缠绕的粗导线只是中间一小段,剩下两端会因为中间正负电荷往两极运动的碰撞而继续往两端走,从而在次级线圈两端聚集大量极性相反的电荷,有一端做成了蚊香状天线,这个天线把电荷聚集在一小块区域,产生较强的电场。同时蚊香形状的螺旋也会引导电荷螺旋运动,从而在天线处产生较强的磁场。

电路图标出了两个线圈的同名端,在初级线圈向电容C2/C3充电的时候,次级线圈产生的感应电流方向使三极管BE截止。在电容C2/C3向初级线圈放电的时候,次级线圈产生的感应电流方向使三极管BE导通,同时电池通过电阻R2/R3/R4给三极管基极提供偏置电流,三极管迅速导通,因为电池内阻、导线电阻、三极管CE内阻的存在,电池电压不会被拉到0V,最低有十几伏残压。

因为LC振荡电路会让C2/C3反向充电,也就是电容下端为正,上端为负。在电容C2/C3反向充电充满了之后,又会转为通过三极管的CE极向电感正向充电,此时次级线圈的感应电流会慢慢降低Vbe电压,直至三极管关闭,此时锂电池又接着给LC电路充电。




关键词: 电磁干扰     信号发生器    

工程师
2021-01-10 21:49:18     打赏
2楼

这RF发生器,大概能产生多大的功率和频率范围?


工程师
2021-01-10 21:52:29     打赏
3楼

这RF发生器,大概能产生多大的功率和频率范围?


工程师
2021-01-10 21:57:59     打赏
4楼

就像炮弹从大炮里面一边旋转一边往外****一样,这里说到的特制变压器的副边被原边紧紧包裹的那段线就相当于炮膛,电子本来是围绕原子核做杂散运动的,被初级线圈来回加速之后,那段粗导线的电子便会来回的往两头加速旋转前进,导线远端的电子依次被碰撞和牵引,整个运动便延伸到了导线的末端,即天线处。电子的定向旋转会产生定向的磁场,天线端的交变涡流电流使得这个交变磁场指向性很强,可以把它看成一个磁炮弹!同时电子的运动导致副边线圈两头产生很大的电子密度差,也就是电压差,所以天线末端也有比较强的电压。所以总的来说,这个干扰器就是个小型的电磁炮!


工程师
2021-01-10 22:01:13     打赏
5楼

从变压器的同名端可以看出来,这个变压器在电路里面是正激式的,正激式电路的特点就是原边从电池处吸取最大功率的时候,也是副边输出最大功率的时候,因为是同相的,正激式是原边在充电的时候副边即可输出功率,可以利用电池去助攻,把充电电流推大,电流对时间的积分面积也大,也就是功率大。如果是反激式的就没办法利用电池去助攻,因为反激式是原边放电的时候副边才能输出功率,副边的能量很快就放完了,电流对时间的积分面积相对小很多。正是因为这个原因,一般反激式开关电源都是150W以下的,150W以上的基本上都是正激式开关电源。


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