零、引

能量小偷,又名Joule thief。

是一种简易电荷泵电路的昵称。它可以把一节旧电池的电压升至3V左右,用于点亮几个LED。

为啥叫简易电荷泵呢,电荷泵是要用到电容的。

能量小偷外观图

能量小偷外观~

这个小装置,姑且叫他装置,由电感线圈、电阻、三极管组成。

其中,电感线圈用废旧节能灯里面的磁芯与双股线绕制而成。

三极管使用小功率NPN型三极管-9014。 用9013 2N2222 8050啥的也行。

电阻随便抓了个,3.9kΩ。

把玩的时候,将电感线圈的公共段连到电池正极,负极接到三极管发射极就OK了。

能量小偷把玩时

能量小偷把玩时,一节电池点亮哦~

一、制作

制作这东西都要用到啥呢?

  • 9014三极管 x 1
  • 发光二极管(LED) x 1
  • 100Ω-10kΩ电阻 x 1
  • 磁环 x 1
  • 导线若干

工具神马的显然需要电烙铁、万能表、松香、焊锡等。

首先说一下电感线圈的绕制。

电感线圈使用的磁环是从节能灯里拆出来的。不要用磁棒或者工型磁芯,磁棒和工型磁芯漏磁比较严重,因为这个电路的特殊原因,必须要用铁氧体磁环。

节能灯电路里面的磁环都是铁氧体磁环。

使用两种颜色的导线,并起来双股绕5匝以上。

磁环绕制

磁环绕制

使用两种颜色的线就是为了区分各个端。这里用黑红举例

绕制完成后,会有两组黑红线,将一组连接起来做公共端。

公共端相接

公共端相接

公共端连起来之后,就不用大D多说了咯。电烙铁焊上撒~

到这里,磁环准备完毕,可以制作了。首先我们看下原理图:

能量小偷原理图

能量小偷原理图

根据原理图,将电感线圈的一个脚(非公共端,公共端接电源)通过电阻连接到三极管9014的基极上。

三极管的集电极接电感和发光管正极。

三极管发射极接发光管负极和电源负极。

原理图很简单,很好理解。原理图中的三极管引脚这样来识别。

三极管引脚识别(原理图)

三极管引脚识别(原理图)

实物图判别,这里选择最常见的TO92封装的9014三极管做说明。

9014TO92

9014,TO-92封装引脚

1.发射极 2.基极 3.集电极

只要接对了,电路就没问题~~嘿嘿。。

二、它是如何工作的

首先,接通电源时电池的电压通过电磁线圈的绕组 1-2(其中一根线) 和电阻,加在三极管基极上。形成基极电流。

基极电流产生后,三极管开始导通。

电磁线圈的绕组 3-4(另外一根线) 中的电流随着三极管的导通而形成,使得绕组 1-2 中形成正向的自感电动势,进而使得三极管基区电流增加,最终使得自身加大。当磁芯饱和后,绕组 1-2 中的自感电动势消失,三极管基区电流减小,使得绕组 3-4 中的电流跟着减小,进而使得绕组 1-2 中产生一个反向的自感电动势,使得三极管基区电流迅速减小,三极管迅速关断。三极管的快速关断使得绕组 3-4 中产生一个较大的正向自感电动势,这个电动势和电源电压加起来已经足以点亮 LED ,因此 LED 导通发光。随后,绕组 1-2 中的自感电动势消失,整个“能量小偷”进入下一轮的工作,如此往复震荡。

三、科普时间

1.三极管有放大的能力,这就需要基极上有合适的电压。需要大于0.5V,不同型号的三极管是不同的。一般都大于0.5V

2.电荷泵

电荷泵电压反转器是一种DC/DC变换器,它将输入的正电压转换成相应的负电压,即VOUT= -VIN。另外,它也可以把输出电压转换成近两倍的输入电压,即VOUT≈2VIN。由于它是利用电容的充电、放电实现电荷转移的原理构成,所以这种电压反转器电路也称为电荷泵变换器(Charge Pump Converter)。

四、欣赏一个老外做的

老外能量小偷

老外做的能量小偷

漂亮哇,还专门打了PCB版,大D做的那个纯属搭棚焊。。嘿嘿。。

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