Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik "Joule Thief" mit jfet


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von Sven (Gast)


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Hallo Leute,

Ich bin gestern über eine Version mit jfet gestolpert, und da komme ich 
nicht ganz zurecht.
Deswegen meine Bitte ans Forum, mir die Sache etwas näher zu bringen:

Meine Versuche die Schaltung zu analysieren gehen so bis ich hängen 
bleibe:

-der jfet ist ein Selbstleitender Transistor, d.h. es fließt ein 
Drain-Strom wenn Ugs 0V ist. Das sollte direkt nach dem Anlegen der 
Spannung ja so sein, also fängt der Strom durch die 4-Windungen der 
Drain-Induktivität zu steigen, aber nicht besonders lange, denn der 
Transistor hat maximal ein paar mA Drain Strom. Sobald die erreicht 
sind, polt sich die Induktionsspannung um, weil ja der Strom nicht mehr 
steigt.
So. Wenn der Strom ansteigt, wird die Versorgungsspannung wie bei einem 
Trafo  ans Gate transormiert. Der Trafo hätte ein Windungsverhältnis von 
1:25, d.h. entsprechend hoch wäre die Spanung am Gate. Nur wie gepolt? 
Wenn da +2.5V anliegen würden, würde der Transistor ja sofort sperren. 
-2.5V würden Sinn machen, weil dann der Transistor weiter aufgesteuert 
würde. Aber -2.5V reichen ja nicht, um die LED zum Leuchten zu 
bringen...

So und dann ist Ende. Außer dass ich im Kopf habe: Irgendwie so muss das 
doch funktionieren, krieg es nciht für mich spruchreif hin.

Danke und alle und einen schönen Abend!

von Dieter W. (dds5)


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Sven schrieb:
> Wenn da +2.5V anliegen würden, würde der Transistor ja sofort sperren.
> -2.5V würden Sinn machen, weil dann der Transistor weiter aufgesteuert
> würde.

So ähnlich, nur umgekehrt.
Bei positiver Spannung fängt die Diode zwischen Gate und Kanal an zu 
leiten und es fließt zusätlich zum Drainstrom auch noch ein (im 
Allgemeinen unerwünschter) Gatestrom.
Negative Spannung dagegen sperrt den FET.

von eProfi (Gast)


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Durch den Stromfluss wird in der Spule Energie gespeichert. Hört der 
Strom auf zu fließen, baut sich das Magnetfeld ab, die Energie wird in 
die LED gespeist.

Simulier es mit LTspice.

von MaWin (Gast)


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Sven schrieb:
> Meine Versuche die Schaltung zu analysieren gehen so bis ich hängen
> bleibe:

Hier erklärt, aber meiner Meinung nach falsch.

https://www.mikrocontroller.net/attachment/154538/JFET-based_300-mV_supply.pdf

von Sven (Gast)


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>So ähnlich, nur umgekehrt.
>Bei positiver Spannung fängt die Diode zwischen Gate und Kanal an zu
>leiten und es fließt zusätlich zum Drainstrom auch noch ein (im
>Allgemeinen unerwünschter) Gatestrom.
>Negative Spannung dagegen sperrt den FET.

Ich glaube das habe ich echt vertüdelt. Klar, bei einem jfet hat man Ugs 
normalerweise <= 0V. Wenn man jetzt eine > 0V alegt fließt trotzdem mehr 
Drain Strom als bei voll offenen 0V?

Aber wie kommt mann dann auch Spannungen in der Region der LED 
Flußspanung?

@MaWin: danke für den Link. Das werde ich morgen ausgeruht studieren. 
Ich habe aber auch schon mal gedacht (gerade auf Blogs und in Foren) 
was, wenn der Autor nur überzeigend genug spricht und das stimmt gar 
nicht? Ich versuche ja das beauptete zu verstehen - da könnte ich mir 
auch sicher was falsches plausibel machen.
Kannst du etwas genauer sagen wo ich etwas vorsichtig mit glauben sein 
sollte?

von Sven S. (schrecklicher_sven)


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Sven schrieb:
> Aber wie kommt mann dann auch Spannungen in der Region der LED
> Flußspanung?

Ich habe mal die Wicklungsenden mit gleicher Spannung markiert. 
Vielleicht hilft das, die Funktion zu verstehen. Die Induktionsspannung 
wird so hoch, daß Strom fließen kann, denn die gespeicherte Energie muß 
irgendwo hin. Der Induktionsstrom fließt in den Elko, auf den kann in 
dieser Schaltung nicht verzichtet werden.

von Axel S. (a-za-z0-9)


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Sven schrieb:

> Ich glaube das habe ich echt vertüdelt. Klar, bei einem jfet hat man Ugs
> normalerweise <= 0V. Wenn man jetzt eine > 0V alegt fließt trotzdem mehr
> Drain Strom als bei voll offenen 0V?

Ja. Aber nicht lange. Die Gate-Isolierung ist ja ein pn-Übergang, der 
wird in diesem Fall in Durchlaßrichtung betrieben. Mehr als ~0.6V 
bekommt man nicht am Gate. Wie du richtig rechnest, stehen auf der 
Sekundärseite des Trafos ca. +2.6V (25×100mV + 100mV) an. Das gibt dann 
mit dem 2.2K Widerling knapp 1mA ins Gate. Zu viel IMHO. 220K wären 
besser.

> Aber wie kommt mann dann auch Spannungen in der Region der LED
> Flußspanung?

Das ist ja die andere Polung. Wenn der JFET von leiten zu sperren 
umkippt (das geht sehr schnell durch die Mitkopplung), dann steigt die 
Spannung auf beiden Seiten des Trafos so lange, bis Strom fließt. In 
diesem Fall auf die Flußspannung von LED + Diode. Sagen wir mal, das 
sind 3.5V. Braucht man also 3.6V am Trafo. Rücktransformiert sieht der 
JFET dann 100mV + 2.6V÷25 =  240mV. Alles im grünen Bereich.

> Ich habe aber auch schon mal gedacht (gerade auf Blogs und in Foren)
> was, wenn der Autor nur überzeigend genug spricht und das stimmt gar
> nicht?

> Kannst du etwas genauer sagen wo ich etwas vorsichtig mit glauben sein
> sollte?

Du solltest niemals blind glauben. Im Idealfall verstehst du alles und 
kannst die Korrektheit der Beschreibung nachvollziehen. Wenn dir dazu 
Kenntnisse fe len, dann hast du zwei Möglichkeiten:

1. glauben -oder-
2. lernen

Meine Empfehlung wäre dann 2.

von Sven (Gast)


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Besten Dank! Ich habe es.

Ich versuche mich ganz klar an Punkt 2 zu orientieren und wenn ein 
Thread so gut läuft wie der hier, ist das Forum dabei auch ne sehr gute 
Hilfe. :-)

Bei der Frage was ich kritisch sehen sollte meinte ich MaWin's Aussage, 
dass das seiner Meinung nach nicht ganz korrekt erklärt ist.

von Dieter D. (Firma: Hobbytheoretiker) (dieter_1234)


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Siehe auch den zweiten Schaltplan unter diesem Link:
https://www.elektronik-labor.de/Lernpakete/Kalender19/FET4.html

von Sven (Gast)


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Dieter, danke für den Link. Das ist eine interessante Seite.
Wobei ich mir auch gerne noch wieder etwas mehr erklärendes wünschen 
würde, anstatt mehr oder weniger nur die Schaltungen präsentiert zu 
haben. Aber: da werde ich mal etwas schmökern.

Und die konkret gezeigten Schaltungen werfendirekt (wieder) Fragen auf. 
Ich würde die hier mal stellen, auch wenn leicht Richtung off-topic.

Warum brauche ich den an dem Schwinkreis die zwei Kondensatoren. Ich 
würde vermuten die gelten als in Reihe, weswegen der Wert auch mit 2C 
gekennzeichnet ist. Also das dann die Wirk-Kapazität eben die Hälfte 
ist. Aber warum ist das so?
Der Transistor macht ja schon -180 Grad und der Serienschwingkreis würde 
noch einmal in der Mitte weitere 180 Grad Phasendrehen machen. Auch wenn 
nur der linke Kondensator da ist.... ? Kann jemand helfen?


So GANZ klar wo die 1,5nF mit dem Gate Widerstand ins Spiel kommen ist 
mir auch nicht. Dieses RC macht doch auch noch etwas mit der Phase -

Danke!

von Harald W. (wilhelms)


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Sven schrieb:

> Warum brauche ich den an dem Schwinkreis die zwei Kondensatoren. Ich
> würde vermuten die gelten als in Reihe, weswegen der Wert auch mit 2C
> gekennzeichnet ist. Also das dann die Wirk-Kapazität eben die Hälfte
> ist. Aber warum ist das so?

Ich vermute mal, weil der Schreiber des Artikels gerade keinen
passenden Kondensator mit halber Kapazität zur Hand hatte.

von Dieter D. (Firma: Hobbytheoretiker) (dieter_1234)


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Sven schrieb:
> Warum brauche ich den an dem Schwinkreis die zwei Kondensatoren. Ich
> würde vermuten die gelten als in Reihe, weswegen der Wert auch mit 2C
> gekennzeichnet ist. Also das dann die Wirk-Kapazität eben die Hälfte
> ist. Aber warum ist das so?

Der Schwingkreis besteht aus der Reihenschaltung von L, 2C und 2C. Das 
ist leichter zu erkennen, wenn Du die beiden Kondensatoren umzeichnen 
würdest, so dass diese parallel zur Spule gezeichnet wären und in der 
Mitte gemeinsam am Masseanschluss wären.

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