受管制的焦耳小偷:为什么有效?


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请向我解释为什么该电路可以给我5V稳压电源?我了解焦耳小偷(Joule Thief)部分,但为什么调节器部分起作用?

原理图

模拟该电路 –使用CircuitLab创建的原理图

尤其是,为什么齐纳二极管D2对于防止1117和MCU油炸至关重要,为什么电容C1不能始终充满电?

- 编辑 -

由于你们建议闭环设计,这样看起来更好吗?(提醒您,MCU的脉冲电源轨不会太好,因此我只将LDO留在此处,使其具有尽可能小的净空以实现适当的调节。)

原理图

模拟该电路

修改上述方案以包括建议的电阻器Olin。

- 编辑2 -

这样可以减少损失吗?

原理图

模拟该电路

在此原理图中调整R2,以便当C1两端的电压超过6V(此处有1117的裕量)时,JFET会截止。


为了通过所有反馈进一步改善您的问题,您值得+1
jippie 2015年

Answers:


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那是一个非常糟糕的赛道。请注意,升压转换器正在完全开环运行。当输出足够高时,没有反馈会关闭它。您没有显示齐纳管和线性稳压器的电压,但是齐纳管很可能只是在那儿,以确保输入不超过上限和线性稳压器可以处理的电压。然后,线性稳压器产生良好且稳定的输出电压。

我之所以说这是一个cr脚的电路,是因为它非常浪费。使用电池供电时,通常这是一件坏事。与其将反馈添加到升压开关,不如将多余的功率浪费在齐纳二极管和线性稳压器中。当稳压器的电压比实际需要的电压高一点时,只需要再打开一个晶体管即可。该晶体管将消除Q1的振荡,从而关闭升压转换器,直到电压再次下降。这实质上是在切换器输出上增加一些宽松的调节。

添加:

从评论中可以看出,有兴趣讨论如何调节切换器,使其不处于开环状态。

正如Russell和我都提到的那样,在这种情况下,将Q1的基极拉低的NPN晶体管是消除振荡的一种方法。现在,当切换器输出变得足够高时,问题就变成导通该晶体管。正如罗素已经提到的,在该电路中,最简单的方法是使齐纳二极管的底部进入第二个振荡抑制晶体管的基极。我还要在该基极和地之间放置一个电阻,以确保该晶体管不会仅由于泄漏而导通。当切换器的输出足够高时,齐纳管导通,从而导通新的晶体管,从而消除振荡,以便切换器停止产生高电压,直到该电压再次降低一点。

拉塞尔在评论中提到的一种完全不同的获取“电压足够高”信号的方法。这会将PNP晶体管置于稳压器周围,以便当稳压器的输入为晶体管的BE降到稳压器输出上方时,PNP晶体管导通。然后,该阈值检测晶体管将用于导通振荡抑制晶体管。我将在/electronics//a/149990/4512上详细介绍这种阈值检测方法,作为对切换台的反馈。

新增2:

我看到您现在已经添加了更新的原理图。是的,这正是我和罗素所说的。

我只能通过在Q2的基极与地面之间增加一个电阻来做一个小小的改进。这样可以保证在切换器关闭之前通过D2的最小电流。如果不这样做,D2两端的电压可能会大大低于其齐纳额定值。查看D2的数据表。它的电压只能保证高于一定的最小电流。在不了解齐纳二极管的情况下,我的目标是约500 µA。如图Q2的基极电压将为600 mV,因此使电阻为1.2kΩ。


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出于好奇,该晶体管将放置在哪里?
伊格纳西奥·巴斯克斯

例如,将一个NPN的基极置于“ D2”下方,以便当D2导通时,晶体管导通。发射极接地,集电极接地Q1。当Vout约为6V时,转换器基本驱动器将被分流。
罗素·麦克马洪

@Ignac:有多种方法可以起作用。我的第一个下意识的反应是将CE置于Q1的BE之间。当第二个晶体管导通时,Q1保持截止状态,这将消除振荡并因此停止产生高电压。这样仍然会通过R1浪费一些功率,并且必须确保在此反馈晶体管关闭时再次开始振荡。还有其他方法,例如使用FET代替打开到电池的连接。
Olin Lathrop 2015年

一种“不错”的选择是在U1输入-输出之间放置一个晶体管,以便当调节器获得约0.6V的净空时,该晶体管导通。这可以是NPN,发射极在Vout,基极在Vin(通过电阻或PNP反过来。您可以用它以某种方式影响振荡器。我很久以前就这样做了,并移动了振荡器的标记空间比和对调节器动作进行了非常平滑的线性控制,奥林(Olin)不久前也注意到做了类似的事情-我们俩都是独立到达iea的,我的振荡器是74C14施密特触发器逆变器-允许低成本且有效的SMPS
Russell McMahon

-如果需要,跨U1的Ransistor可以提供大于0.6V的裕量。
罗素·麦克马洪

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您能否发布指向您提出索赔要求的链接。关于C1的评论没有任何意义。

JT(焦耳小偷)电路通常设计不当或设计不当,或者显示出生产它们的人对他们所做的事情没有很好的了解。该电路属于此类。

LD1117的最大输入电压为15V。高于那将会杀死它。
LM1117数据表中 的齐纳二极管是为了保护稳压器,但它的额定电压低于它应该是。

1N4734A是5.6V 1瓦齐纳二极管。齐纳电压过低,无法使LM1117稳压器在全电流时具有足够的裕量。“焦耳小偷”可能无法提供足够的功率来使LM1117达到满额定输出电流。

JT运行“ openloop”。如果功率超过1瓦,它将尝试破坏齐纳二极管,然后破坏稳压器,然后破坏MCU。如果没有齐纳二极管,因为JT是反激式转换器,则输出电压将一直存在,直到耗散可用能量为止。如果负载不接受可用能量,则电压会持续上升,直到LM1117开始无意间接受能量(即,超过Vin_max)。

C1问题的含义尚不清楚。如果所涉及的电压不超过其他连接组件的额定值,则C1可以充满电而不会造成伤害。

总的来说,这不是一个好的电路。基本上存在更好的电路,这些电路不依赖于转换器输出的蛮力耗散。同样,该电路不是特别“可设计的”-很难说转换器的性能将是功率水平还是效率(但是两者可能都很小)。


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也许我需要一个更高额定的齐纳二极管来保护输入。但是,您能告诉我如何控制它的闭环吗(如果电路能够自举,我可以使用MCU来介意这一点,即启动开环,当MCU引导时它变成闭环)
Maxthon Chan 2015年

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另外,我会把LDO留在那儿,至少因为MCU不会很好地承受脉冲电源轨,所以至少要遵守一些当地法规。
Maxthon Chan
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