Joule Thief.docx

Joule thief

Najprostsza przetwornica

W praktyce elektronika amatora czasami zachodzi potrzeba podwyższenia napięcia. Jest to potrzebne, gdy niektóre z elementów wymagają do działania napięcia wyższego niż napięcie zasilania. Taka sytuacja występuje na przykład w momencie kiedy chcemy zasilić diodę LED jak najniższym napięciem, powiedzmy 1,5V (napięcie pojedynczego ogniwa Leclanche). Wtedy możemy wykorzystać układ "Joule thief". Pod tą enigmatyczną nazwą (z ang. "złodziej dżuli" czyli energii mierzonej właśnie w tych jednostkach) kryje się minimali­styczny układ elektroniczny pełniący rolę miniaturowej przetwornicy pod­wyższającej napięcie.

Budowa

Do zbudowania przetwornicy potrzebujemy:

— Tranzystor BC546 lub podobny npn,

— rezystor 10k,

— miniaturowy rdzeń toroidalny,

— drut nawojowy (0,3-0,4mm)

Toroid można pozyskać z uszkodzonych zasilaczy, starszych komputerowych płyt głównych, lub ze sklepu elektronicznego (podobnie jak resztę podzespo­łów). Transformator najlepiej nawinąć dwoma drutami naraz; należy nawinąć kilkanaście, kilkadziesiąt zwojów. Elementy należy zestawić według schematu:

Kropki na schemacie oznaczają początki uzwojeń. Przetwornicę można zbudo­wać na niewielkim kawałku płytki uniwersalnej:

Skoro zbudowaliśmy już układ, to sprawdźmy jego działanie. Spróbujmy zasi­lić diodę LED napięciem 1,5V:

Dioda oczywiście nie świeci, ponieważ napięcie przewodzenia LEDów zawiera się między około 2V dla diod czerwonych, a nawet ponad 3V dla białych lub niebieskich. Przy napięciach niższych diody LED na pewno nie będą świeciły.

Na pewno? Spróbujmy wykorzystać teraz zbudowany przez nas układ i pod­łączmy do niego naszą diodę LED:

Dioda świeci! Nasza miniaturowa przetwornica podwyższyła więc napięcie do wartości potrzebnej dla działania diody LED. Ale w jaki sposób?

Wyjaśnienie

Joule thief jest generatorem o sprzężeniu indukcyjnym; jest to rozwiązanie podobne do stosowanego dawniej generatora samodławnego. Trudno określić dokładnie częstotliwość pracy generatora, ponieważ zależy ona od indukcyjno­ści zbudowanego transformatora oraz pojemności rozproszonych. Na pewno będzie to stosunkowo duża częstotliwość. Drgania w układzie będą miały ksz­tałt zbliżony do prostokątnych z powodu silnego sprzężenia (jednakowe ilości zwojów w obu uzwojeniach transformatora), dzięki czemu tranzystor będzie pracował właściwie jedynie w dwóch stanach: otwartym i zamkniętym. Zmniej­sza to straty mocy na tranzystorze. Szybkie zmiany wartości prądu w obwo­dzie z indukcyjnością spowodują indukowanie się w nim napięcia wyższego niż napięcie zasilania. Właśnie to napięcie zasila diodę LED. Układ pracuje także z prawie rozładowanymi bateriami, dzięki czemu pozwala na ich prawie całko­wite wykorzystanie. Stąd wzięła się nazwa, ponieważ urządzenie "kradnie" całą możliwą energię z baterii.