Joule Thief - эксплуатация и версия с наддувом

Этому уже год, но я его скопирую, потому что думаю, что могу сказать что-то полезное.

Схемы Джоуля Вора некоторое время назад получили плохую репутацию, потому что некоторые люди в толпе сверхединства и свободной энергии сошли с ума по этому поводу, поэтому многие люди не будут тратить время на разговоры об этом. Оказывается, даром что-то еще не получить. Итак, идем дальше.

Представьте на мгновение, что батарея в данный момент не подключена. Ни тока, ни напряжения больше нигде в цепи. Это наша отправная точка.

Когда батарея впервые подключена, единственный путь, по которому ток действительно течет, проходит через базу транзистора. Когда транзистор смещается, ток от коллектора к эмиттеру будет быстро увеличиваться, кратно току, протекающему в базу, в зависимости от конкретного используемого транзистора. Увеличивающийся ток начнет накапливать энергию во вторичной обмотке, как и в любой другой катушке индуктивности.

Видите эти точки сверху и снизу трансформатора? Ток, втекающий в верхнюю часть катушки слева, превратится в ток, вытекающий из нижней части катушки справа. Этот ток не сможет управлять светодиодом, поэтому он проходит через транзистор.

Что происходит дальше, немного сложно объяснить. Самый простой способ объяснить это — следовать этим точкам. Ток, который теперь течет сверху вниз по обеим сторонам трансформатора, генерирует противоположные полярности напряжения друг от друга. А ток на правой стороне выше, благодаря действию транзисторного усилителя. Таким образом, катушка слева получает повышение напряжения от катушки справа, и это повышение противодействует небольшому току, который течет в базу транзистора, закрывая его.

Ну, ток в правой катушке не может просто остановиться; он хранит энергию во взаимном магнитном поле, которое должно куда-то деваться. По мере того, как это поле начинает схлопываться из-за отсутствия чего-либо, поддерживающего его, оно начинает толкать все более и более высокие напряжения. В конце концов, это напряжение становится достаточно высоким, чтобы смещать этот светодиод в прямом направлении, и правая катушка завершает цикл разрядки, в то время как светодиод излучает свет.

Joule Thief не волшебство, он работает точно так же, как и любой другой повышающий преобразователь. Так случилось, что это очень умное использование взаимной индуктивности для настройки колебательного переключателя для создания индуктивного удара, чтобы он мог работать от источников чрезвычайно низкого напряжения.

Итак, менять нужно только три вещи — трансформатор, транзистор и светодиод. Некоторые светодиоды довольно тусклые по своей конструкции, даже при правильном питании. Предполагая, что проблема не в этом, остаются транзистор и тор.

Не занимаясь математикой, я бы сказал, что можно с уверенностью сказать, что вам нужен транзистор с довольно высоким значением бета (отношение тока коллектора к току базы), который может работать с довольно небольшим током.

Веб-сайты, размещенные в комментариях, довольно точны. Вам нужно как можно меньше катушек вокруг тороида разумного размера, чтобы накопить максимально возможную энергию за очень короткое время. Не забывайте, что 1 вольт на проводе с очень низким сопротивлением все еще может создавать значительный ток, поэтому не используйте крошечный магнитный провод. Другая катушка обратной связи (слева) может быть относительно слабой, по сравнению с ней - базовый ток транзистора через этот резистор должен быть порядка микроампер.

Светодиоды в этих цепях тускнели из-за слишком большой индуктивности первичной обмотки, относительно высокого сопротивления транзистора в открытом состоянии или, вполне возможно, из-за того, что катушки не были намотаны друг против друга - светодиод мог найти только достаточно заряда батареи для слабого смещения, а цепь обратной связи просто удерживает транзистор в сильно выключенном состоянии с обратным смещением.

Я знаю, что это старый вопрос, но недавно я немного поэкспериментировал с этой схемой и нашел пару вещей, которые добавили немного больше к дизайну.

Особенно, если вы работаете с чем-то сверхнизким энергопотреблением, например, с небольшой солнечной панелью. Я собираюсь нарисовать свой тороид немного иначе, чем @SeanBoddy, но это то же самое. Я нашел ферритовый сердечник меньшего размера (ферритовый сердечник T35, 16 мм x 9,6 мм x 6,3 мм, 3,87 мкГн, деталь: 495-76691-ND, параллельная обмотка, 12x с, я использовал два выпрямленных провода категории 6e, вырезанные из большего кабеля - около 30 см. длинный)

*Обратите внимание, поскольку у Circuit Lab нет этого тороида в коллекции, эта схема не будет работать:

^{смоделируйте эту схему - схема, созданная с помощью CircuitLab}

Вот что я нашел. Использование дополнительной катушки индуктивности на коллекторе (эксперимент с разными размерами НЕОБХОДИМО) дает разные напряжения и выходную мощность. Это может привести к небольшим изменениям в вашем рабочем цикле и, безусловно, в вашей частоте.

Дополнительный резистор на эмиттере добавит смещение постоянного тока к вашему сигналу, что может быть полезно, если вы пытаетесь управлять MOSFET на следующем этапе. В любом случае, ваше выходное напряжение будет выше. Этот резистор абсолютно увеличит ваш рабочий цикл за счет вашей амплитуды Vpp. Найдите хороший баланс.

Вы всегда получите лучший ток, если ваш индуктор не разряжается полностью, поэтому, если вы разместите здесь конденсатор, который может заряжаться и разряжаться достаточно быстро (в зависимости от выходной мощности вашего источника батареи), он будет работать лучше. Если это сверхмаломощный источник, лучше всего использовать очень маленький конденсатор.

Это то, с чем я экспериментировал. С той же батареей у меня есть результаты в диапазоне от 5 В до 22 В Vpp и под нагрузкой на выходном конденсаторе от 1 мА до 32 мА, просто изменив эти три вещи.