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Re: Fragen zum Joule Thief

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Am 29.10.2017 um 13:12 schrieb Uwe Borchert:
> Hallo liebe Mitforenten,
> 
> ich habe da mal wieder ein paar dumme Fragen. Dieses mal ist es
> das Thema Joule Thief.
> 
> Wie genau funktioniert dieser an der Spule? Wird auch bei hohen
> Spannungen um 3 V der Transistor gesperrt und dann aufgeschwungen?
> Was genau lässt U_be unter die Diffusionsspannung U_d von 0,7 V
> fallen? Geht das auch bei Spannungen weit über U_d? Ich kapier’s
> halt noch nicht so richtig.
> 
> Im Prinzip geht es darum einen Joule-Thief als Step-Up-Convertor
> für 2 x AA auf rund 5 V zu missbrauchen. Die geforderten Ströme
> sind im Bereich von 20 bis 50 mA. Eigentlich ist da nur eine Art
> Demo für: Es geht auch primitiver als mit Chinamanns Modulen.
> 
> MfG
> 
> Uwe Borchert

Hallo Uwe

In der de-Wikipedia sind zwei Beschreibungen angegeben.

Richtig ist nur die letzte. Aber auch die ist unvollständig.

Was noch fehlt zur Erklärung des Effektes ist folgendes:

Wird eine Spule mit einer eingeprägten Spannung beaufschlagt,
so fliesst ein linearer ansteigender Strom durch die
Wicklung. Der Proportionalitätsfaktor ist die Induktivität
der Spule.

I(t) = U(Batterie) * t/L

Es entsteht also der ansteigende Teil eines Sägezahns
(Dreieckverlauf), sieht man von Effekten höherer Ordnung ab.

Dieser konstante Strom-Anstieg erzeugt in der
Sekundärwicklung eine konstante Spannung, die die
Batteriespannung verstärkt (siehe Anzapfung)
und über den Widerstand einen hohen Basisstrom
fliessen lässt.

Der Transistor öffnet also ganz und die Batteriespannung liegt
als eingeprägte Spannung an der Spule. Der Spulenstrom steigt
jetzt, von Null beginnend, linear an, bis zum Punkt, wo die
max. Stromverstärkung des Transistor erreicht wird.

Beispiel: Stromverstärkungsfaktor 100, Basisstrom 500 microAmp.
Dann ist bei exakt 50 mA Schluss mit dem Stromanstieg. Der Strom
durch die Prmärwicklung der Spule, der bis hierhin linear angestiegen
ist, stagniert für einen winzigen Augenblick.

Durch das Ausfallen der Flussänderung (Strom ist
konstant -> magn. Fluss ist konstant) fällt die Spannung
auf der Sekundärseite der Spule auf null; dies verringert
den Basisstrom - im Beispiel sagen wir auf 250 microAmp.
Das erlaubt einen maximalen Kollektor-Emitterstrom von
25 mA.

Der Strom durch die Spule wird zuerst minimal reduziert
- schlagartige Änderungen des Spulenstroms sind unmöglich.
Durch den dadurch verursachten abnehmenden magn. Fluss
wird an der Sekundärseite die Spannung umgedreht, vermindert
also den Basisstrom weiter, was letztendlich durch
Mitkopplung zum schlagartigen Verriegeln der
Kollektor-Emitterstrecke führt.

Mit den Angaben kannst du dir eine geeignete Kombination
heraussuchen.  Kleiner Tipp: die Sekundärspannung
ist bei gleicher Wicklungszahl von Sekundär und Primärseite
etwa gleich der Batteriespannung minus U(ce).
Hiermit kannst du den Basisstrom berechnen, der mittels
beta des Transistors den maximalen Spulenstrom ergibt.

Gruss
Markus

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