當(dāng)然這里的“焦耳小偷”不是真正意義上的小偷,實(shí)際上這是一個(gè)升壓電路。 此電路有個(gè)特點(diǎn):低電壓時(shí)也可以正常使用,將本來(lái)用不到的能量提取出來(lái),徹底榨干電源的所有能量,獲取額外能量的電路。 下面圖片列舉了3種發(fā)燒友DIY的焦耳小偷電路。
焦耳小偷電路是一個(gè)簡(jiǎn)約的自激振蕩升壓電路。一個(gè)簡(jiǎn)單的焦耳小偷電路可用三極管、電阻和電感線圈組成焦耳小偷。分析這個(gè)電路: 一般來(lái)說(shuō)根據(jù)能量守恒定律,而因?yàn)殡娐返?a target="_blank">電源能量轉(zhuǎn)化會(huì)存在著各種的損耗,而電源中內(nèi)的小量的能量,會(huì)因?yàn)閮?nèi)阻變大,輸出電流減弱,已經(jīng)無(wú)法驅(qū)動(dòng)一般的電路,所以電源中的能量利用率最多也只能達(dá)到75%左右,焦耳小偷運(yùn)行原理是借助電感線圈的電感的屬性提升高頻高壓的脈沖電壓,通常可以將電壓為1.5V~0.5V升到3V~5V,一般能量利用率可以達(dá)到80%左右,能量的損耗也就沒有多少了。
下文對(duì)這個(gè)對(duì)焦耳小偷電路的解析通俗易懂。 要點(diǎn)亮一個(gè)LED,我們知道通常LED工作電壓在1.7~3V,也就是說(shuō),要點(diǎn)亮LED我們需要一個(gè)高于1.7V的電壓。 那么最簡(jiǎn)單點(diǎn)亮LED的辦法就是如下圖:
二個(gè)電池疊加電壓高于1.7V就能點(diǎn)亮LED。這是一個(gè)極簡(jiǎn)單的工作。 現(xiàn)在我們來(lái)看下圖:
在這里,我們將一個(gè)電感替代了一個(gè)電池,加了一個(gè)開關(guān)。這時(shí)LED是無(wú)法點(diǎn)亮的,因?yàn)槠潆妷褐挥幸粋€(gè)電池供電為1.5V。 當(dāng)我們按下開關(guān)時(shí),電池僅向電感供電,電流在電感上形成磁場(chǎng)。這一過程我們且稱之為電池對(duì)電感沖能。 放開開關(guān)時(shí),由電池疊加電感上的電壓對(duì)LED放電,這是電壓就高于1.7V,因而點(diǎn)亮LED。 在這里電感充當(dāng)了一個(gè)電池的作用,和普通電池不同的是,電感的能量是依賴電池。 需要電池不斷給電感充電,然后再對(duì)外釋放。 我們不可能一直不斷的按動(dòng)那個(gè)開關(guān),另外讓依賴我們手動(dòng),其工作頻率也很低。 那么LED一閃就滅,甚至很難被我們觀察到LED在閃亮。 這時(shí)我們就采取了一個(gè)三極管作為自動(dòng)開關(guān),來(lái)替代我們手動(dòng)的開關(guān)。 電路邊演化為:
現(xiàn)在我們只要給三極管基極一個(gè)信號(hào),就能控制三極管導(dǎo)通還是截至。 只需周期性的給基極信號(hào),那么三極管就充任了自動(dòng)開關(guān)的角色。 能完成將電池負(fù)載不斷的從電感和LED之間轉(zhuǎn)換。 當(dāng)電感成為負(fù)載時(shí),電池對(duì)電感沖能,(三極管導(dǎo)通狀態(tài)),當(dāng)LED成為負(fù)載時(shí),(三極管截至)電感釋放能量。 再看下圖:
這里我們?cè)偌由弦唤M反饋線圈,以便向三極管提供觸發(fā)信號(hào)。 當(dāng)電感沖能時(shí)電感上存在電流,那么感應(yīng)線圈就能為三極管提供觸發(fā)信號(hào),使得三極管導(dǎo)通。 當(dāng)電感沖能完畢,在電感上形成磁場(chǎng),同時(shí)也產(chǎn)生一個(gè)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。該電動(dòng)勢(shì)會(huì)阻止電流在電感上流過。 這是感應(yīng)線圈上缺乏足夠感應(yīng)電流,無(wú)法維持三極管導(dǎo)通,此時(shí)三極管截至。 就著樣,三極管配合電感形成導(dǎo)通-截至-導(dǎo)通-截至不斷循環(huán)。 就相當(dāng)于以上說(shuō)明中那個(gè)開關(guān),不斷通斷。 那么最后,我們還得為三極管加上保護(hù),以避免三極管基極被擊穿。這樣就形成了焦耳小偷的電路:
現(xiàn)在我們應(yīng)該明白焦耳小偷的一般性常識(shí)了,由此也知道在制作焦耳小偷時(shí)各個(gè)元件都擔(dān)任什么作用。 那么也明白只要是三極管,都能用于制作焦耳小偷,只要這個(gè)三極管還存在截至能導(dǎo)通的能力。 放大倍數(shù),工作頻率這些都能忽略。 只要能提供信號(hào)能維持三極管進(jìn)行導(dǎo)通和截至的工作,即便是可控硅,達(dá)林頓復(fù)合管之類也能勝任。 這里需要注意的是:
焦耳小偷產(chǎn)生提供的是脈沖直電流,不是交變電流;
電感線圈的匝數(shù)越少,電壓就越小;線徑就越大,電流越大;
輸出電壓的增加是以更高的輸入電流的損失為代價(jià)的;
過放的電源容易損壞;
萬(wàn)能表不能測(cè)焦耳小偷的電壓,需加高頻整流電路否則不準(zhǔn);
升壓效率和穩(wěn)定性比較差;
審核編輯 :李倩
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原文標(biāo)題:活用三極管、電感、電阻,制作一個(gè)焦耳小偷電路
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