줄도둑

줄 도둑은 소형, 저비용, 제작이 용이한 미니멀리즘 자기진동식 전압 부스터로, 일반적으로 작은 부하를 운전할 때 사용됩니다.이 회로는 줄 부활 회로(JRC), 줄 링거, 블로킹 오실레이터, 뱀파이어 토치 또는 배터리 뱀파이어 등의 다른 이름으로도 알려져 있습니다.단셀 전기 배터리의 거의 모든 에너지를 사용할 수 있습니다. 다른 회로가 배터리가 완전히 방전되었다고 간주하는 전압(또는 "죽은 상태")보다 훨씬 낮기 때문에 회로가 에너지를 훔치고 있다는 개념 또는 "줄"을 소스에서 사용한다는 개념을 암시합니다. 즉, 이 용어는 "보석 도둑"에 대한 장난입니다.이 회로는 조절되지 않은 전압 부스트 컨버터를 형성하는 차단 오실레이터의 변형입니다.입력의 전류 요구량이 높을수록 출력 전압이 증가하지만 출력의 통합(평균) 전류는 낮아지고 발광 밝기는 감소합니다.

역사

선행 기술

줄도둑은 새로운 개념이 아니다.기본적으로 수십 년 전에 특허를 받은 자가진동 전압 부스터의 출력에 LED를 추가합니다.

• 1930년에 출원된 미국 특허 1949383(^[1]Electronic Device)은 저전압을 고전압으로 변환하기 위한 진공관 기반의 발진기 회로를 기술하고 있다.
• 1937년에 출원된 미국 특허 2211852 ^[2]"차단 발진기 장치"는 진공관 기반의 차단 발진기를 기술하고 있다.
• 1951년에 출원된 미국 특허 2745012,^[3] "트랜지스터 차단 발진기"는 트랜지스터 기반 차단 발진기의 세 가지 버전을 설명합니다.
• 1955년에 출원된 미국 특허 ^[4]2780767 "저전압을 고전압으로 변환하기 위한 회로 배치"
• 1956년에 출원된 미국 특허 2881380,^[5] "전압 변환기"
• 1987년에 출원된 미국 특허 4734658 ^[6]"저전압 구동 발진기 회로"는 0.1V(줄 도둑이 작동하는 것보다 낮은 전압)에서 작동할 수 있는 초저전압 구동 발진기 회로를 설명합니다.이것은 JFET를 사용함으로써 실현됩니다.JFET는 고갈 모드에서 사용되기 때문에 작동을 위해 PN 접점의 전방 바이어스가 필요하지 않습니다.즉, 바이어스 전압이 인가되지 않은 경우에도 드레인-소스는 이미 전도되어 있습니다.이 특허는 열전원 사용을 목적으로 하고 있습니다.

카파르니쿠

EPE(Everyday Practical Electronics) 매거진 1999년 11월호에서 Z의 "1V LED - A Bright Light"라는 새로운 회로 아이디어가 "Intenuity Unlimited"(독자 아이디어) 섹션. 영국 윌츠 스윈던 출신의 카파르니크.1.5V 미만의 전원 전압에서 LED를 작동시키기 위한 세 가지 회로 예가 제시되었습니다.기본 회로는 차단 발진기에 기반한 변압기-피드백 NPN 트랜지스터 전압 변환기로 구성되었습니다.3개의 트랜지스터(ZTX450 73%, ZTX650 79%, BC550 57%)를 테스트한 결과, V가_ce(sat) 낮은 트랜지스터일수록 더 나은 효율을 보였다.또한 저항이 낮은 저항은 높은 ^[7]전류를 발생시킵니다.

작업설명

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이 회로는 트랜지스터를 빠르게 전환하여 작동합니다.처음에는 저항기, 2차 권선 및 베이스 이미터 접합부(그림 참조)를 통해 전류가 흐르기 시작합니다.이것에 의해 트랜지스터는 1차 권선을 통해 컬렉터 전류를 흐르기 시작합니다.두 권선은 반대 방향으로 연결되기 때문에 2차 권선에 양의 전압이 유도되어(권선 극성으로 인해 도트 규칙 참조) 트랜지스터가 더 높은 바이어스로 켜집니다.이 자기 스트로킹/양피드백 프로세스는 트랜지스터를 가능한 한 빠르게 켜서(포화 영역에 배치) 기본적으로 콜렉터-이미터 경로를 닫힌 스위치처럼 보이게 합니다(기본_CE 전류가 충분히 높다고 가정할 때 V는 약 0.1V에 불과하므로).1차 권선을 효과적으로 배터리에 연결하면 전류는 공급 전압을 인덕턴스로 나눈 값에 비례하는 속도로 증가합니다.트랜지스터 스위치는 공급 전압에 따라 다른 메커니즘에 의해 꺼집니다.

트랜지스터의 이득은 V와_CE 선형적이지 않습니다.낮은 공급 전압(일반적으로 0.75V 이하)에서 트랜지스터는 수집기 전류가 증가함에 따라 포화 상태를 유지하기 위해 더 큰 기본 전류를 필요로 합니다.따라서 임계 컬렉터 전류에 도달하면 사용 가능한 베이스 드라이브가 부족해지고 트랜지스터가 핀치오프되기 시작하여 앞에서 설명한 양의 피드백 동작이 발생하여 트랜지스터가 하드오프됩니다.

요약하면 코일의 전류가 어떤 이유로든 증가하지 않게 되면 트랜지스터는 차단 영역으로 들어갑니다(그리고 콜렉터-이미터 "스위치"가 열립니다).자기장이 붕괴되어 부하를 전도하거나 2차 권선 전류가 다른 경로를 찾기 위해 필요한 전압이 아무리 많아도 발생합니다.

필드가 0으로 돌아오면 전체 시퀀스가 반복되며, 트랜지스터가 켜질 때까지 배터리가 1차 권선 전류를 증가시킵니다.

회로의 부하가 매우 작을 경우 컬렉터의 상승 속도 및 최종 전압은 부유 캐패시턴스에 의해서만 제한되며 공급 전압의 100배 이상으로 상승할 수 있습니다.따라서 트랜지스터가 손상되지 않도록 항상 부하를 연결해야 합니다.V가 보조로 미러링되기 때문에_CE 트랜지스터가 초과되는 역 V_BE 한계를 통해 작은 부하로 인한 트랜지스터 고장이 발생합니다(Vmax보다 훨씬_CE 낮은 값에서 발생).

트랜지스터는 대부분의 시간을 완전히 켜거나 완전히 꺼진 상태로 보내기 때문에 높은 진동 주파수에서도 매우 적은 양의 에너지를 방출합니다. 따라서 트랜지스터를 통과하는 전압 과전류 또는 전류가 0이 되므로 스위칭 손실이 최소화됩니다.

단순 전압 제한 장치

이전 개략도를 간단히 수정하면 LED가 세 가지 구성요소로 대체되어 단순한 제너 다이오드 기반의 전압 조절기를 만들 수 있습니다.다이오드 D1은 반파정류기로서 동작하여 다이오드 D1의 좌측에 있는 줄도둑으로부터 높은 전압을 이용할 수 있는 경우에만 캐패시터 C를 충전할 수 있습니다.제너 다이오드 D2는 출력 전압을 제한합니다.규제가 없기 때문에 부하에 의해 소비되지 않는 초과 에너지는 제너 다이오드에서 열로 소멸되어 변환 효율이 낮아집니다.

더 나은 솔루션은 다음 개략적인 예에 나와 있습니다.

폐쇄 루프 조절 줄 도둑

보다 일정한 출력 전압이 필요한 경우 줄 도둑에게 폐쇄 루프 제어를 제공할 수 있습니다.예시회로에서 쇼트키 다이오드 D1은 콘덴서 C1에 축적된 전하가 온 시에 스위칭 트랜지스터 Q1로 역류하는 것을 저지한다.5.6볼트 제너 다이오드 D2 및 트랜지스터 Q2는 피드백 제어를 형성하고, 캐패시터 C1에 걸친 전압이 트랜지스터 Q2의 제너 전압에 의해 형성되는 역치 전압에 트랜지스터 Q2의 이미터 온 전압을 더한 값보다 높으면 스위칭 트랜지스터 Q1의 베이스 전류를 전환하여 트랜지스터 Q2를 점등시킨다.d는 캐패시터 C1의 전압이 더 이상 상승하는 것을 방지합니다.C1의 전압이 임계값 전압 Q2 아래로 떨어지면 발진이 다시 발생할 수 있습니다.이 매우 단순한 회로는 BJT2(Vbe)로 인해 온도에 의존하는 출력 전압과 상대적으로 높은 리플이라는 단점이 있지만 손실이 적은 단순한 LC pi 네트워크로 필터링할 수 있습니다.이 예에서는 출력 전압을 더욱 조절하고 리플을 낮추는 데 기여하지만 변환 효율이 낮다는 단점이 있는 낮은 드롭아웃 레귤레이터가 포함되어 있습니다.

「 」를 참조해 주세요.

• 암스트롱 발진기
• Batteroo 부스트
• 차단 발진기
• 플라이백 컨버터
• 플라이킬 장치 #전기 플라이 스왓터 - 3V에서 수 킬로볼트를 발생시킵니다.
• 순방향 변환기
• 스위치 모드 전원 장치

레퍼런스

외부 링크

Wikimedia Commons에는 줄 도둑(전자제품) 관련 미디어가 있습니다.

시뮬레이션 및 구현

• 줄도둑 시뮬레이션
• 다양한 Joule Stever 버전 시뮬레이션 및 효율성 비교 - 2017-10-30 아카이브 (폴란드어)
• 고효율의 슈퍼차지 줄 도둑(큰 줄 도식)
• 줄도둑 - 수정판

비디오

• 클라이브 미첼이 줄도둑 만들기에 대해
• 비디오 제작 줄도둑 (프랑스어)