MOSFET的焦耳小偷电路可提升电压

焦耳小偷电路是一种简单的间歇振荡器电路，它利用线圈的电感特性来提升电压。这个电路的名称源自于它能够“偷取”电池中剩余的能量，使得本来无法驱动某些负载的电池电压提升至足以驱动负载的水平。焦耳小偷电路的核心工作原理是利用电感的自我感应特性，即电感在电流变化时产生的反向电动势来提升电压。 电路中的MOSFET（金氧半场效晶体管）是一个关键组件，它作为开关来控制电路的振荡。当MOSFET导通时，电流开始流过线圈，当MOSFET突然关闭时，线圈由于自感作用试图维持电流，此时线圈两端的电压会上升，从而产生高于输入电压的输出电压。在实际电路中，通常会使用低阈值的MOSFET以确保在较低的输入电压下仍能有效工作。 在基于MOSFET的焦耳小偷电路中，还包括耦合线圈L1和L2，它们是环形铁氧体磁芯制成的，用于提升电压。TLP191B是一个光伏光耦，它在电路中起到了隔离和调节的作用，以避免因阈值电压问题带来的影响。输出的一部分电能会被TLP191B使用，形成隔离电压源，用于控制MOSFET的栅极。电容C1则是用来将L1产生的脉冲信号传送给MOSFET的栅极，使得电路能实现振荡与开关动作。 在电路中，Q2是一个额外的MOSFET，用于调节输出电压。当输出电压达到设定值（如5V）时，分压电路R1和R2会使得Q2导通，从而停止电路的振荡，使得输出电压下降。调节电位器R5可以改变Q2的阈值电压，进而调节输出电压的大小。此外，由于电路没有调节部分，输出电压会随着输入电压或负载的变化而变化。 该电路的效率与输入电压息息相关，输入电压越低，效率通常会越低。例如，在输入电压为2.5V时效率可达到48%，而在0.6V时下降至36%。尽管如此，焦耳小偷电路仍能通过简单的组件在极低的电压下运行，这使得它非常适合用于那些需要从几乎耗尽的电池中提取能量的应用场景。 文章中提到的电路示例连接到了一个150F/2.5V的超级电容。超级电容具有极高的电容值，能够存储大量的电能。电路成功将电容充电至2.3V，然后由该电容向一个470Ω的负载持续供电38分钟，直到电压降到0.6V。这显示了焦耳小偷电路在利用电池剩余能量方面的能力，特别是在常规电池无法驱动负载时的场景中。 在应用方面，焦耳小偷电路可以用于一些低功率电子设备，或者是在电池即将完全耗尽时仍需短时间提供电力的场合。例如，它可能被用于紧急照明、小功率电机控制等场合。焦耳小偷电路因其成本低廉和结构简单，也常常作为教学和实验项目的电路原型。尽管其效率不高，但焦耳小偷电路提供了一种利用有限资源创造更多可能的方法，对于电子爱好者和工程师来说是一个很有用的工具。