今天看到B站的一位朋友询问一个焦耳小偷电路的问题，不过看得出来，他应该是一位电子初学者，没有能够绘制出清晰准确的电路图。最后一张电路图透露出他实验电路的主要器件。根据他的电路图绘制出来对应的电路。我们知道，一般红色 LED 导通电压超过 1.6V，在1.5V下是不会发光的。但这个焦耳小偷电路就会驯服这个LED，让它乖乖的发光。电路包括一个高频自耦变压器，一个三极管偏置电阻，高频小功率NPN三极管，以及LED负载。那么他的问题有可能是自己搭建的电路没有工作。 但话又说过来了，仅仅凭借他发送过来的照片我也看不出所以然来， 没有办法，不如自己重新搭建一个电路，给他展示一下这个电路的特性。
搭建电路中的电感是从一个开关电源上拆下来的高频变压器。它的原边有一个中间抽头，使用 SmartTweezer 测量两组线圈的电感，分别是 258 uH 以及211uH，大体匝数是相同的。
● 电感参数：
L1：211uH
L2：258uH
选择一个 电流比率为 105 的 9018 三极管，在面包板上搭建电路。电路中的电阻也是 470欧姆，使用 DH1766 给面包板供电，电压为 1.5V。可以看此时 LED 已经开始发光。发光强度并不是太大，但相对于此1.5V电压，这个亮度还算可以了。使用示波器观察三极管集电极电压波形，可以看到此时电路正在震荡，震荡频率为 190kHz左右。下面通过逐步降低直流电源的电压，查看一下这个焦耳小偷电路的电压电流特性。
▲ 图1.2.1 三极管集电极电压波形在面包板上，对于同样的电路。通过编程，使用DH1766提供从 2V 逐步降低的工作电压。可以看到不同的工作电压，电路的震荡频率也在发生的变化，从 DH1766 回读输出的电流。可以看到在电压非常小的时候，仍然有电流输出。直到电流小于某个阈值之后，LED熄灭了。这是测量得到的电压电流曲线。在电压比较高的时候，电流与电压的关系好像是LED正向导通的指数关系。当电压在0.5V 到 1.6V之间的时候，电流的变化呈现缓慢下降的趋势，当电流小于 0.5V，实际上，此时 9018 三极管的基极已经无法满足导通了，电路变停止工作了。所以，这个焦耳小偷电路的工作模式分为三个阶段，如果使用电池供电，它可以将电池电压消耗到 0.5V。
▲ 图1.2.2 电压从2V逐步降低过程中电路的工作电流测量电压从0V到2V上升过程中电流的变化，对比焦耳小偷电路在低电压下的启动电压是多少。整体上，电压电流变化都相似，只是两者之间在低电压下有区别。也就是，当电压从低到高变化的时候，电路启动电压需要超过 0.6V。这个电压是三极管 9018 基极开始导通对应的电压。
▲ 图1.2.3 电压从0V上升到2V对应的工作电压与电流
▲ 图1.2.4 电压下降和上升对应的电压与电流为了对比焦耳小偷电路对电能的渴望，下面对比一下，直接将LED 与470欧姆电阻串联对应的伏安特性。不测不知道，一测吓一跳，对比一下更加热闹。可以看到，最下面绿色的曲线是LED串联电阻对应的电流，远远低于焦耳小偷的电路工作电流。特别是在电压小于 1.65V之后，红色LED基本上是截止的，但是嗜血的焦耳小偷电路仍然将电源电能转变成LED的发光电能。对比之后，让人大吃一惊。不过，我有一个疑问，那就是焦耳小偷电路真的将偷来的电能全部转换成LED发光的电能了吗？
▲ 图1.2.5 LED与电阻串联对应的伏安特性
▲ 图1.2.6 对比焦耳小偷电路与LED电阻串联电路 本文根据B站朋友的提问，验证了一个焦耳小偷电路的工作特性。不过很可惜，最终好像并没有给这位朋友排疑解惑，指出他电路中的问题。只是帮助验证了这个电路本身是可行的。这不能说我的懒惰，因为紧紧依靠他提供的模糊照片以及电路草图，不清楚他的实验中究竟发生了什么故障，比如，有可能元器件出现问题，电感同铭端搞混，或者电路搭建的不牢靠等等。不过，只要对电路的原理清楚，耐心去测量排错，还是最终能够找到原因的。
