电磁炮中的升压电路
01 升压电路
一、前言
这是一个别人应用在玩具电磁炮上面的升压电路。 现在留下一个问题， 这个电路是如何把3V电池电压升压到100V左右的呢？ 下面在面包板上搭建这个电路， 对电路中振荡信号进行测量。 观察信号的幅值。 对升压速度进行测量。
二、测量结果
根据振荡电路的原理图， 环形变压器包括有三组线圈。 输出线圈与集电极线圈匝数之比为 18:5。 如果按照这个比值， 输出电压应该是 10V左右。 下面使用示波器观察一下输出线圈的电压波形。
测量电路中输出线圈端口电压波形。 振荡频率为 138kHz。 电压负脉冲超过了 100V。 但是正向电压大约10V左右。 这个电压差不多符合振荡电路变压器的变压比。 电解电容上充电电压大约为 11V。
根据观察到的电压波形。 调换一下输出线圈的同铭端。 利用三极管截止时所产生的反激电压进行整流。 这样便可以产生比较高的电压。 这是调整之后输出线圈的电压波形。 的确可以看到输出电压在逐步升高。 因此， 这个电路产生高压并不是依靠变压器的变压比值。 而是依靠磁环变压器中的储能， 在三极管截止时所形成的反激电压。 此时， 磁环变压器就像一个电能蓄水池。 在三极管导通的时候， 电源给磁环进行储能。 当三极管截止时， 磁环中的储能便向电解电容进行充电。 最终形成高压。
经过大约2分钟， 电容上的电压达到85V。 这是电压最终由电容并联的稳压二极管钳位。 由此可见， 这个升压电路最终不是依靠线圈将3V通过变压比完成升压。 而是利用线圈的储能， 在三极管截止时形成反激高压。
那么， 这个电路最大的升压电压应该是多少呢？示波器中增加了三极管基极电压波形。 在三极管截止阶段， 基极出现了反向击穿， 这个电压大约为 -12V。 击穿之后， 电感中电能也可以通过基极反馈线圈进行放电。 这个过程决定了输出的最高电压。
下面观察震荡三极管的基极和集电极的电压波形。 它们连接变压器的不同同铭端， 所以极性应该是相反的。 黄色信号波形是集电极电压， 青色信号波形是基极电压。 集电极电压比基极电压更为复杂， 具体原因现在还一时无法分析。
※ 总 结 ※
本文分析了一款用于玩具电磁炮中的升压电路。 该电路演示了1000微法电容中的储能在线圈中放电， 将一个铁柱发射出去的过程。 通过振荡电路将3V的电池电压升高到大约 85V电压。 升压过程利用了线圈储能在三极管截止时所形成的反激电压过程。
