Il y a beaucoup de projet Joule Thief autour, mais la plupart semble nécessiter que vous Enroulez un transformateur à noyau de ferrite, une tâche déconcertant si vous êtes nouveau à l’électronique et offre peu de se renseigner sur son fonctionnement, sauf suivant instructions laconiques.
C’est pourquoi cette instructable offrant une satisfaction plus façon de construire un pur utile petit circuit, vous permettant de calculer autour des composants que vous pourriez avoir déjà, le courant vous souhaitez remettre à la LED.
L’image téléchargée du schéma est assez lamentable, pour une meilleure saisie, Télécharger joule_thief.pdf
Sur le premier schéma, côté gauche, est la conception de base, vous aurez besoin :
2 x transistor NPN usage (p. ex. 2n4401 ou 2n2222A ou 2n3904) Certains* LEDs blanches - diode simple utilisation seul drop (~3.3v), se connecter à plusieurs parallèles si besoin pour, mais ce circuit n’est pas approprié pour une pile de diodes, en raison des limites de ventilation inverse de Vbe au ~ 5V.
résistance de 2 x 5 % tolérance nominale 1/8W
condensateurs de tolérance de 2 x 10 % (ceux-ci peuvent être en céramique, électrolytiques ou polypropylène, tout ce qui convient à la valeur)
1 x inducteur (plus sur cela plus tard)
1 x interrupteur (SPST ou si nécessaire DPDT selon comment vous voulez que le circuit de la fonction)
1 x support de piles AA
* À l’aide de diodes en parallèle n’est pas toujours idéale, en particulier avec LED blanches, comme la tension de polarisation directe peut-être ne pas correspondre bien, donc vous pouvez obtenir variant la luminosité de chacun d'entre eux.
En bref, comment fonctionne ce circuit
- Sur la mise sous tension, un approvisionnement en rampe (0 -> 1.2V)
- Polarisation du transistor Q2 vers le haut, une augmentation de courant est exécutée au moyen de l’inducteur, changer le delta actuel maintient une chute de tension entre l’inducteur (V = L * di/dt), ce courant est limité par R1 et gain de place par la ßeta du 2e trimestre
- 1er trimestre également obtenir biais vers le haut, mais avec un courant plus faible car il y a une baisse de l’IR dans R2, sous Vbe de Q2, Vbe = kT/q*ln(Ic/Is)
- Une fois que le courant traversant l’inductance cesse augmente, la tension à travers les effondrements inducteur d’une courte sur le rail d’alimentation, avec le couplage capacitif de C2, cela tire la base base de Q1 haut, tournant dur sur
- 1er trimestre tournage dur shorts sur C1 à Vcesat (~0.3V), cela a aussi tire Q2 hors.
- Le courant traversant l’inductance, ne cessant (comme devrait faire quel inducteur) puis vider son courant dans la LED avant biaiser-il (~3.3v), d'où l’action stimulant de ce circuit.
- Pendant ce temps, C1 est maintenant être rechargé via R1, et lorsque la tension aux bornes de C1 atteint la tension directe Vbe (~0.7V) de Q2, il s’allume, s’effondrer la tension aux bornes de la LED (éteindre) à Vcesat (~0.3V).
- Lorsque cela se produit, C2 entre en action, plongeant le Vbe de T1 dessous 0v, éteindre.
- Avec Q1 au large, une fois de plus le courant traversant R1 se ßeta lève avec Q2 de charge vers le haut de l’inducteur actuel et le cycle se répète.
- Jusqu'à ce que la batterie est épuisée bien sûr...
Maintenant pour le vrai travail, obtenir les valeurs des composants pour conduire le courant nécessaire pour votre LED blanche.
Les étapes suivantes permettent de calculer approximativement la valeur que vous aurez besoin, basé sur vos choix de composants
- Laissez Vbatt = 1.2V
La tension de la batterie est issue rechargeable, mais vous pouvez toujours utiliser alcaline = 1.5V
- Décider ce qui est le courant nominal de conduire vous blanc LED
Dans ce cas j’ai choisi un nominal ILED = 300mA
- Décider de la valeur de l’inductance, que vous pouvez utiliser
Ce circuit, il est maintenant possible d’utiliser n’importe quelle valeur de l’inductance entre 1mH à 10uH, l’idéal est quelque part entre ceux-ci. Valeur choisie est utiliser pour le calcul. L’inducteur est généralement plus difficile à obtenir en termes de valeur correcte et coûtent souvent plus de condensateurs ou résistances.
J’ai choisi L = 100uH, avec max courant nominal de + 30 % d’ILED = 390mA
Vous pouvez utiliser des différentiels EMI power Starter (celui avec 2 conduit), la différence connue entre ces et ceux destinés spécifiquement pour convertisseurs DC de commutation est donc dit que starter électrique semblaient avoir distincts avec perte parasite impédance totale et d’éviter le pic d’impédance à la fréquence de résonance libre.
- Calculer la valeur de R1
Voir (2) sur la façon dont ce circuit fonctionne... ßeta j’ai =collecteur/ibase d’un transistor bipolaire
Laissez ßeta2 de Q2 = 30, Vbe2 = 0.8V, Vbatt = 1.2, j’aiLmax = 390mA
VBE2 = 0,8 pour collecteur de courant (ILED) dans des centaines de mA
VBE2 = 0,7 Collector actuel (ILED) des dizaines de mA
La ßeta est sélectionné à 30 parce que quand un transistor bipolaire est en saturation, sa queue ßeta off et peut descendre aussi bas que 10, sur un nominal de 100.
R1 = (Vbatt - Vbe2 ) * ßeta2 / j’aiLmax= 30,77, arrondir à la valeur standard la plus proche, 33 ohm.
- Trouver le temps de « marche » de la LED, il s’agit de (6) et (7) sur le fonctionne de ce circuit...
Tension d’inducteur VL = L * di/dt
VL = Vbatt - Vcesat2, di ou delta je représente 30 % de j’aiconduit x 2 = 180mA
La raison pour la sélection delta j’ai = +/-30 % d’ILED est que nous n’avons pas l’inductance est être discontinu (c’est à dire courant traversant l’inductance ne devrait pas aller à zéro/fin)
Lorsque j’ai choisi, la tension de saturation Vce transistor, Vcesat2 = 0, 3V, ce qui est habituellement entre 0,1 ~ 0.4V, en fonction de la valeur nominale ILED que vous avez choisi et le transistor, pour collecteur de courant dans des dizaines de mA, utilisez 0.1V, pour excès de centaines de mA utilisez 0.3V
Substituant les valeurs dt = (L * di) / (Vbatt - Vcesat2) = (100u * 180mA) / (1.2V - 0.3V) = 20us
DT ou la LED « on » time sera 20us
- Trouver C1 sur schéma
R1 * C1 définit la constante de temps dans lequel voyant lumineux s’allume, et nous avons précédent obtenir la figure 20us (dt)
Tellement frais C1 vers le haut, de Vcesat1 (Q1) à Vbe2 (Q2 s’allume à 0,7 v)
Étant donné que Q1 évier un courant collecteur de dizaines de mA, seulement laisser Vcesat1 = 0, 1V
C1 =-(dt / R1) / ln ((Vbe2 - Vcesat1) / Vbatt)
C1 =-(20us / 33 ohm) / ln ((0,7 v - 0.1V)/1.2V) = 420nF, idéalement arrondir vers le bas pour le plus proche de la valeur standard (en s’assurant que l’inducteur ne va jamais discontinue) ou utilisation prochaine valeur la plus proche qui est 470nF, donc j’utilise cela.
- Trouver R2 et C2
Maintenant, voici un raccourci vers ces R2 = 100 * R1 et R1 * C1 = 1,5 * R2 * C2, donc C1 = 150 * C2
Donc R1 = 33 ohms, R2 = 3.3kohm
Et C1 = C2 470nF = 3.13nF, arrondi vers le haut ou le plus proche de la valeur la plus proche = 2.2nF
- Récapitulatif des composants vous avait fonctionné
Pour j’aiLED = 300mA :
L = 100uH
R1 = 33 ohm
R2 = 3.3Kohm
C1 = 470nF
C2 = 2.2nF
Q1 et Q2 = 2n4401
- Un exercice pour j’aiLED = 50mA, wimpy 5 mm LED
A choisi L = 47uH, avec max j’aiLmax = 50mA + 30 % = 65mA
R1 = (Vbatt - Vbe2 ) * ßeta2 / j’aiLmax
Laissez Vbatt = 1.2V, Vbe2 = 0,7 v (des dizaines de mA pour j’aiLED), ßeta2 = 30, j’aiLmax = 65mA
R1 = 230,76 ohm ~ 220 ohms
R2 = 100 * R1 = 22Kohm
LED « marche » temps dt = (L * di) / (Vbatt - Vcesat2)
Pour Vcesat2 = 0.1V (j’aiLED est des dizaines de mA) et di = 30 % de 50mA * 2 = 30mA
DT = 1.28us
C1 =-(dt / R1) / ln ((Vbe2 - Vcesat1) / Vbatt), Vbe2 = 0,7 v et Vcesat1 = 0,1
C1 = 8.39nF ~ 10nF
C2 = 10nF / 150 = 66.7pF ~ 100pF
- Pour les piles 2AA
Le schéma 2 montre comment vous pouvez inclure un mode boost, vous permettant d’avoir un interrupteur entre la luminosité normale et une luminosité élevée ou même une résistance variable pour contrôler la luminosité.