Joule Thief quy định: tại sao nó hoạt động?


15

Hãy giải thích cho tôi tại sao mạch này có thể cho tôi một 5V quy định? Tôi hiểu phần Joule Thief, nhưng tại sao phần điều tiết lại hoạt động?

sơ đồ

mô phỏng mạch này - Sơ đồ được tạo bằng CircuitLab

Đặc biệt, tại sao diode Zener D2 rất quan trọng trong việc ngăn chặn 1117 và MCU không bị rán, và tại sao nắp C1 không nên được sạc đầy mọi lúc?

- CHỈNH SỬA -

Vì các bạn đang đề xuất một thiết kế vòng kín, điều này có tốt hơn không? (Nhắc nhở bạn rằng MCU sẽ không sử dụng đường ray công suất quá tốt vì vậy tôi chỉ cần giữ LDO ở đó với khoảng không nhỏ nhất có thể để đạt được quy định phù hợp.)

sơ đồ

mô phỏng mạch này

Các schametic trên được sửa đổi để bao gồm điện trở Olin đề xuất.

- CHỈNH SỬA 2 -

Điều này sẽ làm việc với ít mất mát?

sơ đồ

mô phỏng mạch này

Tinh chỉnh R2 trong sơ đồ này để JFE bị ngắt khi điện áp trên C1 vượt quá 6V (đủ khoảng trống cho 1117 ở đây.)


Để tiếp tục cải thiện câu hỏi của bạn với tất cả các phản hồi bạn đã xứng đáng +1
jippie

Câu trả lời:


10

Đó là một mạch khá nhảm nhí. Lưu ý rằng bộ chuyển đổi tăng tốc đang chạy hoàn toàn vòng lặp mở. Không có phản hồi nào tắt nó khi đầu ra của nó đủ cao. Bạn không chỉ ra điện áp của zener và bộ điều chỉnh tuyến tính là gì, nhưng rất có thể zener ở đó chỉ để đảm bảo đầu vào không vượt quá mức mà nắp và bộ điều chỉnh tuyến tính có thể xử lý. Bộ điều chỉnh tuyến tính sau đó tạo ra điện áp đầu ra đẹp và ổn định.

Lý do tôi nói đây là một mạch ngu ngốc là vì nó khá lãng phí. Đó thường là một điều xấu khi chạy từ pin. Thay vì thêm phản hồi vào bộ chuyển đổi tăng, công suất tăng thêm chỉ bị lãng phí trong zener và bộ điều chỉnh tuyến tính. Nó sẽ chỉ mất thêm một bóng bán dẫn để bật khi bộ điều chỉnh có điện áp cao hơn một chút so với nhu cầu thực sự. Transitor này sẽ giết chết các dao động của Q1, do đó tắt bộ chuyển đổi tăng cho đến khi điện áp giảm trở lại. Điều này về cơ bản là thêm một số quy định lỏng lẻo vào đầu ra của bộ chuyển đổi.

Thêm:

Tôi thấy từ các ý kiến ​​rằng có quan tâm trong việc thảo luận về cách điều chỉnh trình chuyển đổi để nó không chạy vòng lặp mở.

Như Russell và tôi đều đề cập, trong trường hợp này, một bóng bán dẫn NPN kéo mức cơ sở Q1 thấp là một phương tiện để tiêu diệt các dao động. Bây giờ vấn đề trở thành bật bóng bán dẫn này khi đầu ra của bộ chuyển đổi đủ cao. Trong bối cảnh của mạch này, như Russell đã đề cập, cách đơn giản nhất là để đáy của zener đi vào cơ sở của bóng bán dẫn giết dao động thứ hai này. Tôi cũng đặt một điện trở từ đế đó xuống đất để đảm bảo bóng bán dẫn này không xuất hiện chỉ do rò rỉ. Khi đầu ra của bộ chuyển đổi đủ cao, zener tiến hành, bật bóng bán dẫn mới, nó sẽ giết các dao động để bộ chuyển đổi ngừng tạo ra điện áp cao cho đến khi điện áp đó giảm xuống một chút nữa.

Một cách hoàn toàn khác để có được tín hiệu "điện áp đủ cao" là những gì Russell đã ám chỉ trong một bình luận. Điều này là đặt một bóng bán dẫn PNP xung quanh bộ điều chỉnh sao cho nó bật khi đầu vào của bộ điều chỉnh là mức giảm BE của bóng bán dẫn trên đầu ra của bộ điều chỉnh. Transitor phát hiện ngưỡng đó sau đó sẽ được sử dụng để bật bóng bán dẫn dao động. Tôi đi sâu vào chi tiết hơn về phương pháp phát hiện ngưỡng này dưới dạng phản hồi cho trình chuyển đổi tại /electronics//a/149990/4512 .

Đã thêm 2:

Tôi thấy bạn đã thêm một sơ đồ cập nhật. Vâng, đó chính xác là những gì Russell và tôi đang nói về.

Tôi sẽ chỉ thực hiện một sàng lọc nhỏ bằng cách thêm một điện trở từ cơ sở của Q2 xuống đất. Điều này đảm bảo một số dòng điện tối thiểu D2 trước khi tắt bộ chuyển mạch. Nếu bạn không làm điều này, điện áp trên D2 có thể thấp hơn đáng kể so với định mức zener của nó. Nhìn vào bảng dữ liệu cho D2. Điện áp của nó sẽ được đảm bảo chỉ trên một số dòng tối thiểu. Không biết gì về zener đó, tôi nhắm tới khoảng 500 Patrick. Hình điện áp cơ sở Q2 sẽ là 600 mV, do đó làm cho điện trở 1,2 kΩ.


1
Vì tò mò, bóng bán dẫn này sẽ được đặt ở đâu?
Ignacio Vazquez-Abrams

ví dụ: đặt NPN có gốc "dưới" D2 để khi D2 tiến hành bóng bán dẫn bật. Emitter xuống đất và thu gom đến căn cứ của Q1. Khi Vout khoảng 6V, ổ đĩa cơ sở chuyển đổi sẽ bị tắt.
Russell McMahon

@Ignac: Có nhiều cách khác nhau để làm việc này. Phản ứng giật đầu gối đầu tiên của tôi là đặt CE giữa BE của Q1. Khi bóng bán dẫn thứ hai đó bật, Q1 bị tắt, điều này sẽ giết chết các dao động và do đó ngừng tạo ra điện áp cao. Điều đó vẫn sẽ lãng phí một số năng lượng thông qua R1 và bạn phải đảm bảo dao động bắt đầu lại khi bóng bán dẫn phản hồi này tắt. Cũng có nhiều cách khác, như sử dụng FET để mở kết nối với pin.
Olin Lathrop

Một giải pháp thay thế "tốt đẹp" là đặt một bóng bán dẫn trên đầu ra-đầu vào U1 để khi bộ điều chỉnh có khoảng 0,6V thì bóng bán dẫn sẽ bật. đây có thể là NPN với bộ phát tại Vout và cơ sở tại Vin (thông qua điện trở hoặc PNP theo cách khác. Sau đó, bạn sử dụng nó để tác động đến bộ tạo dao động theo cách nào đó. Tôi đã làm điều này từ lâu và di chuyển tỷ lệ không gian đánh dấu dao động và có một rất mịn điều khiển tuyến tính của hành động điều Olin lâu cũng lưu ý khi thực hiện tương tự -.. cả hai chúng tôi đến tại IEA độc lập osillator tôi là một 74C14 trigger Schmitt biến tần - cho phép một chi phí thấp và hiệu quả SMPS
Russell McMahon

- Ransistor trên U1 có thể cung cấp khoảng không> 0,6V nếu cần.
Russell McMahon

7

Bạn có thể gửi một liên kết đến nơi bạn nhận được yêu cầu từ. Các bình luận lại C1 không có ý nghĩa đầy đủ.

Mạch JT (Joule thief) thường được thiết kế kém hoặc không thực sự được thiết kế hoặc có dấu hiệu cho thấy những người sản xuất ra chúng không hiểu rõ về những gì họ đang làm. Mạch này là trong lớp đó.

LD1117 có điện áp đầu vào tối đa là 15V. Cao hơn sẽ giết nó.
Bảng dữ liệu LM1117 Diode zener có nghĩa là để bảo vệ bộ điều chỉnh NHƯNG đánh giá điện áp của nó thấp hơn mức cần thiết.

1N4734A là zener 5,6V 1 watt. Điện áp zener quá thấp để cho phép bộ điều chỉnh LM1117 có đủ khoảng trống ở dòng điện đầy đủ. Có khả năng "tên trộm Joule" sẽ không tạo ra đủ sức mạnh để cho LM1117 đạt được mức sản lượng định mức đầy đủ.

JT chạy "openloop". Nếu nó tạo ra hơn 1 watt, nó sẽ cố gắng phá hủy zener và sau đó là bộ điều chỉnh và sau đó là mcu. Không có zener, vì JT là bộ chuyển đổi flyback, điện áp đầu ra sẽ ise cho đến khi năng lượng có sẵn bị tiêu tán. Nếu tải không chấp nhận năng lượng khả dụng thì điện áp sẽ tiếp tục tăng cho đến khi LM1117 bắt đầu chấp nhận năng lượng ngoài ý muốn (tức là vượt quá Vin_max).

Ý nghĩa của câu hỏi C1 không rõ ràng. C1 có thể được sạc đầy mà không gây hại cho việc cung cấp điện áp liên quan không vượt quá giá trị định mức os các thành phần được kết nối khác.

Nhìn chung đây không phải là một mạch tốt. Có những mạch tốt hơn đáng kể có sẵn mà không phụ thuộc vào sự phân tán lực lượng vũ phu của đầu ra bộ chuyển đổi. Ngoài ra, mạch này không đặc biệt "có thể thiết kế" - rất khó để nói hiệu suất của bộ chuyển đổi sẽ là mức năng lượng hay hiệu suất của wrt (nhưng cả hai đều có thể nhỏ).


2
Có lẽ tôi cần một Zener được đánh giá cao hơn để bảo vệ đầu vào. Tuy nhiên bạn có thể cho tôi biết làm thế nào để kiểm soát nó đóng cửa vòng lặp (Tôi có thể sử dụng MCU để tâm này nếu mạch có thể bootstrap chính nó, tức là bắt đầu vòng lặp mở và khi khởi động MCU nó trở thành vòng khép kín)
Maxthon Chan

1
Ngoài ra, tôi sẽ giữ LDO ở đó, ít nhất, một số quy định của địa phương vì MCU sẽ không sử dụng đường ray điện xung quá tốt.
Chân trăn
Khi sử dụng trang web của chúng tôi, bạn xác nhận rằng bạn đã đọc và hiểu Chính sách cookieChính sách bảo mật của chúng tôi.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.