【導(dǎo)讀】焦耳小偷是一個(gè)非常簡單的電路，一粒三極管、一個(gè)電阻和一個(gè)小變壓器就可以組成焦耳小偷。它的工作電壓可以很低，最低可以到0.7v，也就是三極管的開啟電壓。這也正是它的神奇之處。本文要講述的就是可提升電壓的一個(gè)基于MOSFET的焦耳小偷電路。
簡單的間歇振蕩器電路可以用來借助線圈電感的屬性提升電壓(V=L di/dt)。這種電路如圖1所示，它更常見的叫法是焦耳小偷(Joule Thief)電路。
上述電路的輸出是電壓脈沖，可以接二極管和電容進(jìn)行濾波。由于沒有調(diào)節(jié)電路，輸出電壓會隨著輸入電壓或負(fù)載變化。因?yàn)檫@個(gè)電路使用了一個(gè)雙極結(jié)型晶體管(BJT)，所以供電電壓至少需要0.7V才能工作；如果使用的是增強(qiáng)型MOSFET，供電電壓通常需要更高。
本設(shè)計(jì)實(shí)例使用了一個(gè)低閾值的MOSFET(Q1)和耦合線圈L1與L2共同組成焦耳小偷電路(圖2)。
圖1：基本的焦耳小偷電路。
圖2：基于MOSFET的焦耳小偷電路。
耦合線圈或變壓器是用環(huán)形鐵氧體磁芯制作的。光伏光耦TLP191B用于避免與閾值電壓有關(guān)的問題。輸出的一部分用于給TLP191B供電，形成與Q1(AOI508)柵極串聯(lián)的隔離電壓源。這個(gè)隔離電壓可由電位器R5控制；電容C1用于將L1產(chǎn)生的脈沖傳送給Q1的柵極，實(shí)現(xiàn)開關(guān)動作。
Q2(IRLU3103)是用于調(diào)節(jié)的另外一個(gè)MOSFET。Q2的閾值電壓用于調(diào)節(jié)輸出電壓。當(dāng)輸出達(dá)到5V時(shí)，由R1和R2組成的分壓電路使得Q2導(dǎo)通，振蕩停止，進(jìn)而導(dǎo)致輸出電壓下降。由于這個(gè)閾值電壓的變化不是很急劇，調(diào)節(jié)效果通常不是很好。
為了啟動工作，電路最初需要有比Q1的Vth更高的電壓。在1.9V時(shí)，電路開始振蕩，輸出電壓是5.1V。隨著輸入電壓下降，振蕩器將在1.4V時(shí)停止工作。通過將電位器R5調(diào)節(jié)到更高的值，最小工作電壓可以低至0.6V。(圖3)在輸入電壓較低時(shí)效率會下降。Vin=2.5V時(shí)的效率是48%，在0.6V時(shí)下降到36%。
圖3：Vin vs. Vout
在本文的應(yīng)用中，電路連接到了一個(gè)150F/2.5 V的超級電容(下圖)，該電容被充電至2.3V。充好電的電容給負(fù)載(470Ω)持續(xù)供電38分鐘，直到電壓達(dá)到0.6V。
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