Circuito de Joule Thief

O joule thief é um circuito auto oscilante de incremento de voltagem (voltage booster) minimalista que pode alimentar pequenas cargas, como por exemplo iluminar um LED. Tem com características principais, a simplicidade de construção e custo reduzido.

Projecto de implementação de um joule thief simples

O circuito de joule thief é uma variação do circuito do oscilador de bloqueio. Neste circuito, o incremento na tensão de saida (Vo) é conseguida à custa de maior consumo de corrente na fonte (Ii), sendo a corrente integrada (média) na saida (Io) menor.

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Circuito joule thief
Circuito joule thief simples
  • B1 – Pilha de 1.2V ou 1.5V gasta.
  • R1 – Resistência de 1k Ohm
  • L1 e L2 – Enrolamentos (indutores) em volta de núcleo de ferrite
  • Q1 – Transístor NPN (Vceo= 30 V, P= 0.625 W), no caso um BC337, mas pode ser por exemplo: 2N3904, BC547B, 2SC2500, BC337, 2N2222, 2N4401 .

O circuito descrito está disponível on-line em: Circuito joule thief in easyEda

Notas sobre os transístores

  • Vceo = Tensão máxima colector emissor (V=tensão, c=colector, e=emissor)
  • P = Potência
BC337 pinout
BC337 pinout

O circuito funciona com base na rápida comutação do transístor em ciclos de carga e descarga dos indutores.

Inicialmente a corrente atravessa a resistência, o enrolamento secundário L1 e a junção base emissor, o que provoca a condução da corrente do colector no enrolamento primário L2.

Como as duas bobines (enrolamentos) estão ligadas em direcções opostas, existe indução de uma tensão (Volts) na bobine secundária que é positiva (devido à polaridade da bobine – convenção de pontos), que leva o transístor a um estado de maior viéz. Este processo de auto-estimulação/retro-alimentação positiva, o transístor fica quase instantaneamente na região de saturação, fazendo com que a o caminho entre o colector e emissor seja um interruptor fechado. Com o enrolamento primário entre a bateria, a corrente aumenta a uma taxa proporcional à tensão de alimentação dividida pela indutância.

O desligamento do transístor ocorre por mecanismos diferentes, dependendo da tensão de alimentação.

Em baixas tensões de alimentação (de 0,75 V para abaixo), o transístor requer uma corrente de base maior para manter a saturação à medida que a corrente do colector aumenta. Assim, quando atinge a corrente critica do colector, a corrente de base disponível torna-se insuficiente e o transístor recomeça o ciclo.

Resumindo, assim que a corrente nas bobinas pare de aumentar, o transístor entra na região de corte (e abre o “interruptor” colector-emissor). O campo magnético entra em colapso, induzindo, no entanto, a tensão necessária para fazer a condução da carga ou para a corrente da bobine secundária encontrar outro caminho.

Quando o campo magnético se anula, toda a sequência se repete; com a bateria aumentando a corrente da bobine primária até que o transístor ligue.

Ligações

https://en.wikipedia.org/wiki/Joule_thief

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