常見(jiàn)一些電子類(lèi)的發(fā)燒友DIY的焦耳小偷電路
這樣的
這樣的
還有這樣的
焦耳小偷電路是一個(gè)簡(jiǎn)約的自激振蕩升壓電路,只需三個(gè)元件:三極管、電阻、電感即可實(shí)現(xiàn)升壓,成本低、易制作。
它可以榨干一節(jié)廢舊干電池上的所有能量,即使是那些在其它電路中已經(jīng)被認(rèn)為沒(méi)電的電池。在制作焦耳小偷電路時(shí),一定要注意兩個(gè)電感的方向相反。通常1.5V的干電池用完之后還會(huì)有1.1V左右的電壓,說(shuō)明此時(shí)電池內(nèi)還有能量,只不過(guò)內(nèi)阻變的很大,輸出電流很微弱,已經(jīng)無(wú)法驅(qū)動(dòng)一般的電路,更無(wú)法點(diǎn)亮LED。而焦耳小偷電路可以通過(guò)磁感線圈產(chǎn)生高頻脈沖電壓,使LED導(dǎo)通,通過(guò)調(diào)整合適的參數(shù),可以將電池電壓升高10-100倍以上。
下面這個(gè)對(duì)焦耳小偷電路的解析通俗易懂。
焦耳小偷全解釋
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(kāi)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(kāi)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(guò)程我們且稱(chēng)之為電池對(duì)電感沖能。放開(kāi)開(kāi)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(lài)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(kāi)關(guān),另外讓依賴(lài)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(kāi)關(guān),來(lái)替代我們手動(dòng)的開(kāi)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(kāi)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(guò)。
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。
就這樣,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(kāi)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(lèi)也能勝任。
這里需要注意的是:
1、電感需要高的磁導(dǎo)率,因?yàn)殡姼袑?duì)外提供能量,完全依賴(lài)它存儲(chǔ)的磁能轉(zhuǎn)化為電能。由此知道,該電感在通電時(shí)所能存儲(chǔ)磁能越大,那么提供的能量也越高。
2、焦耳小偷對(duì)外提供的是脈沖直電流,并非交變電流。
3、任何電子電路都要消耗電能,而焦耳小偷消耗的僅僅是在電感上的略微損失和開(kāi)啟三極管導(dǎo)通的些許能量。
這也是焦耳小偷的神奇之處,如果我們制作一個(gè)單管自激振蕩,形成交變電流,再由變壓器升壓。
同樣能提升電壓,但這個(gè)過(guò)程中負(fù)擔(dān)電子電路所消耗的能量要比焦耳小偷大的多。那么到此焦耳小偷的概念應(yīng)該都說(shuō)明了,剩下的是題外話。
正如我們看到的第一張圖,如果我們有足夠的電池,那就不需要什么焦耳小偷了,如果我們有足夠的能量,那么也能隨便點(diǎn)亮LED,焦耳小偷也沒(méi)意義了。
那么我們制作一個(gè)焦耳小偷的意義呢?這么有待研究。
現(xiàn)在我們僅僅為了點(diǎn)亮LED,利用用過(guò)的電池里殘存的電能來(lái)為我們做最后的工作。這是我們要求焦耳小偷有一個(gè)很低的啟動(dòng)電壓。
通常NPN型的三極管最低工作電壓為0.7V,PNP型的三極管則為0.3V。那么我們知道應(yīng)該采用什么樣的三極管更為合適,更能榨干可憐的電池。
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原文標(biāo)題:深度解析焦耳小偷電路,如何榨干每一節(jié)廢舊干電池
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