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Re: Fragen zum Joule Thief

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Am 01.11.2017 um 01:06 schrieb Uwe Borchert:
> Am 31.10.2017 um 21:43 schrieb Markus Loch:
>> ...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.
> 
> Siehe Anzapfung? Ach so ... ja ... also die Wicklungsrichtung
> ist da relevant.
> 

ja, die Wickelrichtung ist relevant.

>> 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.
> 
> Soweit verstanden. Aber hat die in die Sekundärwicklung
> induzierte negative Spannung nicht auch noch Auswirkungen?
> Diese müsste den Basisstrom doch erhöhen?
> 

Macht sie durch die umgekehrte Anzapfung, siehe die
beiden Punkte an den gekoppelten Spulen.

>> Beispiel: Stromverstärkungsfaktor 100, Basisstrom 500 microAmp.
> 
> Ganz grob wäre das dann wohl unter Vernachlässigung der
> Induktion in die Primärwicklung:
> 
> (U_bat - U_Diode)
> ----------------- = I_Basis
>         R

Die LED ist beim Einschalten nicht durchlässig, da
die Durchbruchspannung nicht erreicht wird.
Der Wert von 0.35 Volt (in Wikipedia angegeben) funktioniert
meines Erachtens nur mit Germanium Transistoren, da bei
Einsatz von Silizium Transistoren die Durchbruchspannung der
Basis-Emitter Strecke nicht erreicht wird.

Rechnen wir die Wikipedia-Schaltung mit 1V Eingangsspannung,
1kOhm und einem Silizium Transistor mit Stromverstärkung 100.

Basisstrom kurz nach dem Einschalten: 0,3 V / 1 kOhm = 300microAmp
ergibt 30 mA maximaler Kollektorstrom. Der Kollektorstrom
beginnt bei 0,0 A und steigt zeitlich exakt linear an. Die Steigung
ist ein Maß für die Induktivität. Je grösser diese ist, desto
flacher die Gerade im Zeit/Strom Diagramm.

Durch den steigenden Strom wird ein ansteigender magn. Fluss
hervorgerufen, der auf der Sekundärseite eine Spannung hervorruft,
die die Batteriespannung verstärkt. Der Basisstrom
ist nun 1,3 Volt / 1 kOhm = 1,3 mA. Hieraus resultiert ein
maximal möglicher Kollektorstrom von 130 mA. Dieser Wert
wird nach einer kurzen Zeit des linearen Anstiegs erreicht.
Durch die Stagnation des Kollektorstromes beim Erreichen des
Maximalstromes =  Basisstrom * Stromverstärkungsfaktor
wird der Mitkopplungseffekt ausgelöst.

Kollektorstromanstieg wird kleiner ->
Flussänderung wird kleiner (und kehrt sich schlussendlich um) ->
Sekundärspannung wird kleiner (und kehrt sich um) ->
Basisstrom wird beschleunigt kleiner ->
Kollektorstrom wird kleiner.....

>> 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).
> 
> Vorzeichen?! Minus? Aber Deinen folgenden Gedankensprung
> kann ich gar nicht mehr nachvollziehen:
> 
>> Hiermit kannst du den Basisstrom berechnen, der mittels
>> beta des Transistors den maximalen Spulenstrom ergibt.
> 
> ... leider noch nicht so richtig. Aber ich arbeite daran ...
> Ist das etwas so:
> 
> U_B + U_B - U_CE   2 U_B - U_CE
> ---------------- = ------------ = I_Basis
>         R                R
> 

Eher:
2 * U_Batterie - U_Basis
------------------------ = I_Basis
     R

> Also mit U_B = 1 V ergibt das dann 1,8 V / 1 k = 1,8 mA?
1,3 mA nach meiner Rechnung.

Die Schaltung wurde erst sehr spät ~1998 von Z. Kaparnik entwickelt
und müsste eigentlich Kaparnik-Schaltung heissen.

Das Ungewohnte an der Schaltung ist, dass eine Spule mit einer
eingeprägten Spannung ohne Vorwiderstand betrieben wird. Der
Stromverlauf ist dann nicht exponentiell sondern linear.

Die Schaltung ist jedenfalls genial; auch weil sie einfach ist.

Gruss
Markus

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