图解焦耳小偷电路
mouser 2021-11-16

当然这里的“焦耳小偷”不是真正意义上的小偷,正确来说应该是一个升压电路,此电路有个特点:低电压时也可以正常使用,将本来用不到的能量提取出来,彻底榨干电源的所有能量,获取额外能量。

简单的焦耳小偷电路

焦耳小偷是一个非常简单的电路,一粒三极管、一个电阻和一个小变压器就可以组成焦耳小偷。它的工作电压可以很低,最低可以到0.7v,也就是三极管的开启电压。这也正是它的神奇之处。

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由于发光管的工作电压高于一节电池电压1.5V,所以一节电池不能使发光管工作。这个电路就是让一节电池驱动发光管工作用的。如下图所示,磁环上绕的两组线圈,电阻,三极管组成振荡电路,使三极管工作在持续导通和关断状态。电阻提供三极管基极偏流。发光管接在三极管的C、E脚之间,当三极管从导通状态关断时,磁环上的绕组会维持电流不变,从而产生高于电源电压1.5V的过冲电压,超过发光二极管的工作电压,使发光管发光。

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这里需要注意的是:

1、电感需要高的磁导率,因为电感对外提供能量,完全依赖它存储的磁能转化为电能。由此知道,该电感在通电时所能存储磁能越大,那么提供的能量也越高。

2、焦耳小偷对外提供的是脉冲直流,并非交变电流。

3、任何电子电路都要消耗电能,而焦耳小偷这个电路的能量消耗只有少许的电感损耗和三极管导通损耗。

这也是焦耳小偷的神奇之处,如果我们制作一个单管自激振荡,形成交变电流,再由变压器升压,同样能提升电压,但是这个过程中电子电路所消耗的能量要比焦耳小偷大的多。

正如我们看到的第一张图,如果我们有足够的电池,那么就不需要什么焦耳小偷了。为了点亮LED,利用用过的电池里残存的电能来做最后的工作,这时要求焦耳小偷有一个很低的启动电压。通常NPN型的三极管最低工作电压为0.7V,PNP型的三极管则为0.3V。那么我们知道应该采用什么样的三极管更为合适,更能榨干可怜的电池。

标准焦耳小偷电路

一个简单的焦耳小偷电路可用三极管、电阻和电感线圈组成。我们先来分析一下这个电路:一般来说根据能量守恒定律,由于电路的电源能量转化存在着各种的损耗,电源中剩余的少量能量,会因为内阻变大,输出电流减弱,而无法驱动一般的电路,所以电源中的能量利用率最多也只能达到75%左右。焦耳小偷的工作原理是借助电感线圈的电感属性提升高频脉冲电压,通常可以将1.5V~0.5V的电压提升到3V~5V,一般能量利用率可以达到80%左右,能量的损耗也就没有多少了。

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这里需要注意的是:

1、焦耳小偷提供的是脉冲直流,不是交变电流;

2、电感线圈的匝数越少,电压就越小;线径越大,电流越大;

3、输出电压的增加是以更高的输入电流的损失为代价的;

4、过放的电源容易损坏;

5、万能表不能测焦耳小偷的电压,需加高频整流电路否则不准;

6、升压效率和稳定性比较差;

焦耳小偷电路听起来还蛮有趣的,可惜其现在最常见的应用大概就是电蚊拍了,除此以外并没有什么其他运用,使用价值很有限。

焦耳神偷电路

点亮单色LED的电路图:

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点亮七色LED的电路图:

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警告提示:您的干电池已经被榨干,请按照回收处理方式进行处理。落在电子工程师手里的电池真是不容易啊...... 

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