深度解析焦耳小偷电路，如何榨干每一节废旧干电池

shuszhao · 发表于 2018-1-24 12:55:15

常见一些电子类的发烧友DIY的焦耳小偷电路。
这样的

这样的

还有这样的

焦耳小偷电路是一个简约的自激振荡升压电路，只需三个元件：三极管、电阻、电感即可实现升压，成本低、易制作。
它可以榨干一节废旧干电池上的所有能量，即使是那些在其它电路中已经被认为没电的电池。在制作焦耳小偷电路时，一定要注意两个电感的方向相反。通常1.5V的干电池用完之后还会有1.1V左右的电压，说明此时电池内还有能量，只不过内阻变的很大，输出电流很微弱，已经无法驱动一般的电路，更无法点亮LED。而焦耳小偷电路可以通过磁感线圈产生高频脉冲电压，使LED导通，通过调整合适的参数，可以将电池电压升高10-100倍以上。

下面这个对焦耳小偷电路的解析通俗易懂。

焦耳小偷全解释

点亮一个LED：
我们知道通常LED工作电压在1.7～3V，也就是说，要点亮LED我们需要一个高于1.7V的电压。
那么最简单点亮LED的办法就是－－如图：

二个电池叠加电压高于1.7V就能点亮LED。这是一个极简单的工作。
现在我们来看下图：

在这里，我们将一个电感替代了一个电池，加了一个开关。
这时LED是无法点亮的，因为其电压只有一个电池供电为1.5V。
当我们按下开关时，电池仅向电感供电，电流在电感上形成磁场。
这一过程我们且称之为电池对电感冲能。
放开开关时，由电池叠加电感上的电压对LED放电，这是电压就高于1.7V，因而点亮LED。
在这里电感充当了一个电池的作用，和普通电池不同的是，电感的能量是依赖电池。
需要电池不断给电感充电，然后再对外释放。
我们不可能一直不断的按动那个开关，另外让依赖我们手动，其工作频率也很低。
那么LED一闪就灭，甚至很难被我们观察到LED在闪亮。
这时我们就采取了一个三极管作为自动开关，来替代我们手动的开关。
电路边演化为：

现在我们只要给三极管基极一个信号，就能控制三极管导通还是截至。
只需周期性的给基极信号，那么三极管就充任了自动开关的角色。
能完成将电池负载不断的从电感和LED之间转换。
当电感成为负载时，电池对电感冲能，（三极管导通状态），当LED成为负载时，（三极管截至）电感释放能量。
再看下图：

这里我们再加上一组反馈线圈，以便向三极管提供触发信号。
当电感冲能时电感上存在电流，那么感应线圈就能为三极管提供触发信号，使得三极管导通。
当电感冲能完毕，在电感上形成磁场，同时也产生一个感应电动势。该电动势会阻止电流在电感上流过。
这是感应线圈上缺乏足够感应电流，无法维持三极管导通，此时三极管截至。
就着样，三极管配合电感形成导通－截至－导通－截至不断循环。
就相当于以上说明中那个开关，不断通断。
那么最后，我们还得为三极管加上保护，以避免三极管基极被击穿。这样就形成了焦耳小偷的电路：

现在我们应该明白焦耳小偷的一般性常识了，由此也知道在制作焦耳小偷时各个元件都担任什么作用。
那么也明白只要是三极管，都能用于制作焦耳小偷，只要这个三极管还存在截至能导通的能力。
放大倍数，工作频率这些都能忽略。
只要能提供信号能维持三极管进行导通和截至的工作，即便是可控硅，达林顿复合管之类也能胜任。
这里需要注意的是：
1、电感需要高的磁导率，因为电感对外提供能量，完全依赖它存储的磁能转化为电能。由此知道，该电感在通电时所能存储磁能越大，那么提供的能量也越高。
2、焦耳小偷对外提供的是脉冲直电流，并非交变电流。
3、任何电子电路都要消耗电能，而焦耳小偷消耗的仅仅是在电感上的略微损失和开启三极管导通的些许能量。
这也是焦耳小偷的神奇之处，如果我们制作一个单管自激振荡，形成交变电流，再由变压器升压。
同样能提升电压，但是这个过程中负担电子电路所消耗的能量要比焦耳小偷大的多。
那么到此焦耳小偷的概念应该都说明了，剩下的是题外话。
正如我们看到的第一张图，如果我们有足够的电池，那么就不需要什么焦耳小偷了。
如果我们有足够的能量，那么也能随便点亮LED,焦耳小偷也没意义了。
那么我们制作一个焦耳小偷的意义呢？这么有待研究。
现在我们仅仅为了点亮LED，利用用过的电池里残存的电能来为我们做最后的工作。
这是我们要求焦耳小偷有一个很低的启动电压。
通常NPN型的三极管最低工作电压为0.7V，PNP型的三极管则为0.3V。
那么我们知道应该采用什么样的三极管更为合适，更能榨干可怜的电池。