0.4V Ultra Düşük Giriş Gerilimli Joule Thief Yükseltici Devresi

[guclusat]

0,4V Ultra Düşük Giriş Gerilimli Joule Thief Yükseltici Devresi​

Bitmek üzere olan veya 0,4V gibi çok düşük gerilim veren tek bir pille (örneğin ömrü tükenmek üzere olan kalem piller veya küçük güneş panelleri) çalışabilen son derece hassas bir yükseltici devresidir.

Devre üzerindeki Zener ve 1N4148 diyot ikilisi, çıkış voltajını sınırlayarak regüle eder.

Devre Elemanları​

Malzeme	Değer / Tip	Adet
Ferrit Nüve	Ferrit halka (toroid), bifilar sarım	1
Trafo / Bobin	2 × 20 tur emaye bakır tel	1
Transistör	BC547 / BC546 / BC847 / KT3102	1
R1	750 Ω	1
D1	1N4148	1
Zener Diyot	İstenen çıkış voltajına göre	1
C1	20 µF Elektrolitik	1

Bobin Sarımı​

Ferrit halka nüve üzerine bifilar (çift kat) olarak 2 × 20 tur emaye bakır tel sarılır.

Giriş Gerilimi : 0,4V ve üzeri​

1,5V Pil ile 15V Çıkış Alabilen Pratik DC-DC Yükseltici Devresi​

Tek bir 1,5V kalem pil girişinden yaklaşık 15V doğru akım çıkışı elde etmek için tasarlanmış basit ve etkili bir engellemeli osilatör (Joule Thief) devresidir.

Küçük sinyal lambalarını, LED dizilerini veya yüksek voltaj gerektiren düşük akımlı sensör hatlarını beslemek için kullanılabilir.

Devre Çalışma Prensibi​

Nüve üzerindeki 10 tur ve 20 turluk sargılar, transistör üzerinde pozitif geri besleme oluşturarak devreyi yüksek frekansta osilasyona sokar.

Transistör kesime gittiğinde bobinde biriken yüksek voltaj, VD1 diyotu üzerinden doğrultularak 20 µF'lık çıkış kondansatöründe depolanır.

Devre Elemanları​

Malzeme	Değer / Tip	Adet
Ferrit Nüve	Ferrit nüve	1
Primer / Geri Besleme Sargısı	0,23 mm emaye bakır tel – 10 tur	1
Kollektör Sargısı	0,23 mm emaye bakır tel – 20 tur	1
Transistör	KT315 / BC547 / BC548 / BC337	1
R1	1 kΩ Beyz Direnci	1
VD1	1N4148 veya 1N5819 Schottky	1
C1	100 µF Elektrolitik	1
C2	20 µF veya 22 µF Elektrolitik	1

Giriş / Çıkış : +1,5V Giriş → +15V Çıkış​

 

[seron]

Bu devrede verimi arttırmak da mümkündür. Joule Thief devresinin çıkışına doğrudan zener diyodu bağlamak, zaten zayıf olan akım limitini aşağı çekecektir. Yani gücün çoğunu zener üzerinde ısıya dönüştürerek boşa harcayacaktır. Bu nedenle transistörlü bir geribesleme (regülasyon) devresi kurmak çok daha verimli olur. Aşağıda, daha verimli çalışabilen bir joule thief devresi görüyorsunuz.


Resimde gördüğünüz devrede, zenerin çıkışa direkt bağlanmasının neden olduğu gereksiz akım sarfiyatı önlenmiştir. 2N2222, transformatör ile kısırdöngüye girerek kendi kendisini hızla anahtarlamaya başlar. Çıkış bobininde indüksiyon etkisi oluşacağı için, 0,4V seviyelerinde bile bir ultra parlak LED'i yakabilecek kadar gerilim oluşur. BC547 transistörü, zener diyodundan (12V örnek olarak verilmiştir) gelen referans gerilim ile devreye girerek 2N2222'nin beyz akımını şaseye çeker. Böylece anahtarlamayı kontrol altına alarak gereksiz salınımı ve voltaj yükselmesini önler (güç tasarrufu).

1N5817 bir Schottky bariyer diyodudur; düşük iletim voltajı ve hızlı toparlanma süresi sayesinde anahtarlama verimini arttırır. Esasen böyle bir devrede çok gerekli değilse de, kullanmak verim açısından daha iyi olur.

Çıkışta kullanılan 470uF elektrolitik kondansatör, yeterli tamponlama yaparken bir yandan da yüksek frekanslı anahtarlama parazitlerini ve ani voltaj piklerini yutar. Böylece bu yüksek gürültü ve gerilim darbeleri nedeniyle zener diyodunun bozulmasını önlemiş olur. Çıkış pinlerindeki 100nF kondansatör (mercimek tip yeterlidir) ise çıkıştaki ripple (dalgalanma) seviyesini düşürmede etkilidir; bu yüzden çıkışa en yakın noktaya, örneğin yük bağlanan terminallere direkt olarak bağlanmalıdır.

BU DEVRE NEREDE KULLANILABİLİR?

Joule Thief devresinin en güzel tarafı, bitmiş pillerin değerlendirilmesini sağlamasıdır. Örneğin bitmiş bir pili bu devreyle kullanarak küçük bir el feneri ya da kitap okuma ışığı yapabilirsiniz.

Bir diğer faydası, 9V 6F22 pillerin fiyatlarının yüksek olması nedeniyle, 2 adet AA veya AAA pili bu devreyle yükselterek çeşitli cihazların beslemesinde kullanılabilmesidir.

SAKINCALARI VAR MIDIR?

Joule Thief devresi çok yüksek salınım hızına sahiptir ve parazitik radyo frekansı (RF) üretir. Bu nedenle çıkışında yüksek frekanslı gürültü ve ripple bulunur. Basit aydınlatma uygulamalarında veya gürültüden etkilenmeyecek analog yüklerde kullanılması sorun teşkil etmez.

Ancak çıkış geriliminin son derece temiz ve hassas olması gereken durumlarda (örneğin kalibrasyon hassasiyeti olan multimetreler) doğrudan kullanımı uygun değildir; çıkışına mutlaka ilave filtreleme veya düzgün bir LDO regülatör eklenmelidir. Aynı şekilde PIC, AVR veya STM gibi mikrodenetleyici tabanlı yazılımsal sistemlerde kullanılması kesinlikle önerilmez. Çünkü bu tür işlemciler besleme gerilimindeki parazitlere ve dalgalanmalara karşı son derece hassastır.