深度解析焦耳小偷電路設(shè)計(jì)案例

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常見一些電子類的發(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。

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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(guò)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(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：

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，但是這個(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，那么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。

編輯：黃飛

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