Una forma de conseguir corrientes muy bajas a voltajes más altos es hacer algo como esto: ![enter image description here]()
Pero, como puedes comprobar, ese circuito en concreto genera mucho más de lo que pides. Pero las ideas principales son estas:
- Trocea la CC en CA para poder multiplicarla mediante una topología Cockroft-Walton.
- Aplica el multiplicador de Cockroft-Walton.
En este caso, también utilizan un transformador para obtener tensiones mucho más altas. Pero no es necesario. Vamos a utilizar tu circuito, ligeramente modificado, para obtener algo similar:
![schematic]()
simular este circuito - Esquema creado con CircuitLab
Ten en cuenta que no he añadido suficientes etapas para acercarme al voltaje que quieres generar. Sospecho que usted podría conseguir cerca del voltaje que usted desea con algo como 24 a 30 condensadores (y número similar de diodos.) Usted puede conseguir quizás centenares de nanoamps. (Debería ser relativamente seguro, sin embargo.)
He aquí un ejemplo de lo que podría ser un Cockroft-Walton bien diseñado (para altas tensiones):
![Cockrift-Walton from DIY Physics]()
También puedes optar por el modelo con transformador. Pero entonces tienes que preocuparte por algún diseño decente del transformador; o, al menos, alguna consideración de los detalles de diseño si utilizas un transformador existente (a menudo se utiliza un transformador de frecuencia de audio porque las frecuencias de oscilación comunes estarán en el rango de audio).
También podrías considerar el diseño de Joule Thief. Aquí es donde creo que puede ser posible hacer cosas a partir de una caja de chatarra (o de una bombilla CFL usada.) Pero necesitaría tiempo para pensar más en ello y luego poner a prueba las ideas. Hay que tener en cuenta una serie de factores para intentar hacer algo más que encender un LED con un diseño de este tipo. Pero puedes buscar las ideas básicas de construcción en Internet.
El enfoque del ladrón de julios suele ser más o menos así:
![schematic]()
simular este circuito
Lo anterior es no un diseño. Es sólo una especie de modelo de comportamiento. Pero la idea es bastante simple. Al principio, la corriente fluye a través de \$R_1\$ y un lado del transformador ( \$L_2\$ ) y luego en \$Q_1\$ de la unión base-emisor, convirtiendo \$Q_1\$ EN . \$Q_1\$ El colector del transformador es arrastrado hasta casi masa, lo que hace que la tensión en el otro lado del transformador sea casi total ( \$L_1\$ .) La corriente sube en rampa, según el procedimiento habitual \$\frac{\textrm{d}I}{\textrm{d}t}=\frac{V}{L_1}\$ . Pero al mismo tiempo, este flujo rápidamente cambiante desarrolla un voltaje a través de \$L_2\$ . (He añadido signos para mostrar la polaridad, en esta fase de funcionamiento.) La tensión inducida en \$L_2\$ sida la tensión existente en \$Q_1\$ causando que se imponga aún más corriente de base - saturando \$Q_1\$ aún más que antes. Esto inicia el proceso.
La corriente sigue subiendo hasta que \$Q_1\$ 's \$\beta\$ se consume. Mientras \$I_c \le \beta\cdot I_b\$ , \$Q_1\$ permite que la corriente en \$L_1\$ para seguir subiendo. Pero cuando esa expresión finalmente falla debido a las grandes corrientes en desarrollo, el colector de \$Q_1\$ aumenta rápidamente. Esto reduce la tensión a través de \$L_1\$ reduciendo la tasa de aumento de la corriente... pero no reduciendo la corriente. En también reduce la tensión de ayuda en serie desarrollada a través de \$L_2\$ reduciendo la corriente de base para \$Q_1\$ que ahora tiene que reducir aún más su corriente de colector. Entonces, \$Q_1\$ responde aumentando la impedancia de colector a emisor, intentando disminuir la corriente de colector en respuesta a la menor corriente de base. \$L_1\$ no le importa y simplemente responde reduciendo la tasa de incremento un poco más y reduciendo aún más el voltaje de ayuda en serie a través de \$L_2\$ , dejando caer \$Q_1\$ 's base drive still more.
Esto se convierte rápidamente en un caso en el que \$Q_1\$ cierra OFF del todo.
Hay otra posible complicación en este proceso. Si \$L_1\$ satura su núcleo, la inductancia bajará rápidamente y la corriente aumentará de repente. En cualquier caso, cuando \$Q_1\$ ve \$I_c \ge \beta\cdot I_b\$ el final está determinado. \$Q_1\$ cerrará OFF casi de inmediato.
Esto deja \$L_1\$ con un problema. ¿Qué hacer con toda esa corriente? Pues.., \$L_1\$ cambia la tasa de cambio hacia el lado negativo, invierte su tensión, y actúa como ayuda en serie a la fuente de la batería, y dispara esa corriente a través de \$D_1\$ y en \$C_1\$ . Esto también tiene el efecto de invertir la tensión de \$L_2\$ cortando la corriente de base a \$Q_1\$ y posiblemente perjudicial \$Q_1\$ al presentar una gran tensión inversa en su base. (Un problema que necesita solución).
Con el tiempo, \$L_1\$ ha agotado su energía en \$C_1\$ y relaja su agarre sobre \$L_2\$ permitiendo de nuevo la entrada de corriente \$Q_1\$ y volver a empezar el ciclo.
(Esto también ignora algunas cosas iniciales que tienen lugar para poner la mayor parte de la tensión de la batería en \$C_1\$ antes de estos ciclos repetitivos).
Un diseño más matizado podría ser algo así:
![schematic]()
simular este circuito
\$D_2\$ ahora desempeña varios papeles. Pero una importante es proteger la base de \$Q_1\$ .
No he identificado los números de parte para \$Q_1\$ , \$D_1\$ y \$D_2\$ por razones. \$Q_1\$ y \$D_1\$ tienen que soportar una tensión relativamente alta y todos ellos tienen que hacer frente también a corrientes considerables. La ganancia (o \$\beta\$ ) de \$Q_1\$ no es importante. Sin embargo, valores más altos significan corrientes de pico más altas. (Así que aquí es un caso en el que un menor \$\beta\$ podría considerarse una ventaja).
Aquí falta otra parte. No hay nada que limite específicamente la tensión desarrollada. En su lugar, dependerá de los caprichos del cableado y de los propios dispositivos. Añadir una resistencia de carga probablemente tendría mucho sentido, ahora. Haría el diseño más predecible. O simplemente usar una pequeña bombilla de neón, supongo (si puedes desarrollar suficiente corriente en ella.)
Todo esto significa que realmente necesita diseño esto. Puedes intentar diseñar también el transformador, sobre todo si quieres evitar la saturación del núcleo por algún motivo. Pero también en este caso, la saturación del núcleo no impide que este circuito funcione. (Así que casi cualquier núcleo toroidal puede funcionar, que es parte de la razón por la que este circuito vuelve a la mente. Es tolerante a núcleos y BJTs de mierda, que es probablemente lo que se encuentra dentro de una bombilla CFL, de todos modos.
Tendré que profundizar en ello cuando tenga tiempo. Si es así, lo añadiré aquí. Es probable que el BJT consuma mucha potencia -- resultando en un convertidor muy ineficiente. Hace esto exactamente por la razón que funciona tan bien -- que el BJT's \$V_{CE}\$ crece mientras la corriente de colector es alta, para apagarse. Esto también desperdicia energía. Así que no estoy muy contento con él. Sólo pensar en ello como una caja de chatarra manera de ir, es todo. Usted no necesita la eficiencia, supongo.
Los materiales magnéticos concentran las líneas de flujo proporcionando "atajos" (yo los considero cortocircuitos magnéticos que no retienen ni pueden retener energía). El volumen requerido para un inductor de refuerzo es aproximadamente:
$$\textrm{Volume}= \left[\frac{\mu_0 \mu_r}{B_{max}^2}\right]\cdot\left[\frac{2 I_{out}\left(V_{out}-V_{in}\right)}{f}\right]$$
El primer factor es más una cuestión de los materiales que está utilizando para el núcleo. (El valor de \$B_{max}\$ para los materiales del núcleo también depende de la temperatura). El segundo factor se expresa en julios y es básicamente la energía que hay que almacenar en el vacío intersticial, por ciclo.
