Comprender el circuito Joule Thief

Aquí está el circuito que se está discutiendo:

Para entender cómo funciona esto, considere cada fase de operación durante un ciclo completo.

Comencemos con todo apagado y encendido recién aplicado. el transistor está apagado, por lo que no hay corriente de colector. Sin embargo, hay una ruta de corriente a través de la resistencia, el secundario del transformador (la bobina izquierda) y la base del transistor. Esto enciende el transistor, al menos un poco.

El transistor que se enciende lleva el lado inferior del primario (la bobina derecha del transformador) a un voltaje más bajo que la potencia. En este punto, el primario actúa principalmente como un inductor, por lo que la corriente se acumula linealmente con el tiempo.

Este cambio en la corriente que sale del punto final del primario hace que el secundario intente hacer que la corriente fluya hacia su punto final. Esta corriente adicional a través del secundario también significa más corriente base, ya que los dos están en serie. Más corriente de base significa que el transistor se enciende con más fuerza, lo que provoca más corriente a través del primario, lo que provoca más corriente de base, lo que enciende el transistor con más fuerza, etc.

Debido a esta retroalimentación positiva, el transistor se enciende con tanta fuerza que su voltaje de colector no puede bajar más, generalmente alrededor de 200 mV. Eso se llama saturación . En este punto, el transistor CE parece un interruptor cerrado, excepto por el pequeño voltaje de saturación.

Con el voltaje fijo del suministro menos el voltaje de saturación aplicado al primario, su corriente idealmente se acumula linealmente. Sin embargo, no puede hacer eso indefinidamente. Ocurre una de dos cosas: la corriente se estabiliza debido a la resistencia en serie equivalente inherente del devanado primario, o el núcleo del transformador se satura magnéticamente. De cualquier manera, el secundario ya no se impulsa para crear una corriente más alta. Dado que un transformador funciona con el cambio del campo magnético, el secundario deja de proporcionar un impulso base adicional.

Ahora la retroalimentación positiva funciona para apagar rápidamente el transistor. Al principio, cuando el campo magnético se estabiliza, el secundario ya no proporciona un impulso de base adicional y la corriente de base es justo lo que la resistencia permite que pase. Eso no es suficiente para mantener la misma corriente de colector, por lo que el transistor comienza a apagarse un poco. Esto ahora reduce el campo magnético. El secundario ahora se opone activamente al impulso base proporcionado por la resistencia. El transistor permite menos corriente, lo que provoca una unidad de base negativa más activa, lo que provoca incluso menos corriente de colector, etc.

Debido a esta retroalimentación positiva, el transistor se apaga rápidamente. El primario ahora actúa como un inductor. Su corriente no se puede apagar instantáneamente. El inductor genera el voltaje que necesita para mantener la misma corriente instantáneamente. El voltaje aumenta rápidamente, y cuando llega al voltaje directo del LED, la corriente fluye a través del LED y el voltaje permanece aproximadamente fijo.

El inductor ahora tiene voltaje inverso a través de él, por lo que la corriente a través de él disminuye. Eventualmente llega a 0, el campo magnético deja de cambiar, el secundario deja de oponerse a la corriente a través de la resistencia y volvemos al estado en el que se aplicó energía por primera vez.

Sí, el transistor se satura casi instantáneamente, ayudado por la retroalimentación positiva. La corriente de la bobina aumenta linealmente hasta que también se satura, eliminando la unidad base y cortando el transistor. En este punto, la energía almacenada en la bobina se descarga en el LED. Pero una vez que se agota la energía, el campo colapsa, el impulso base regresa y el ciclo comienza de nuevo.