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深入理解电蚊拍升压原理

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发表于 2024-4-16 11:43:18 | 显示全部楼层 |阅读模式

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一、编者按:
网上解析电蚊拍工作原理的资料满天飞,本人也是看这些资料学习的。本来以为自己已经理解了其工作原理。前几天和网友@jf201006 讨论的时候,发现自己理解得还不够深。然后试着找一些讲得比较深入的资料。结果呢,网上的资料几乎是千篇一律,关键的地方说得含糊其辞。翻了几本模电教材,没找到有讲变压器自激振荡的。找不到现成的,就根据变压器基本理论自己分析。和网友讨论后,认为分析得靠谱。今天有点时间,整理一下,做为学习笔记分享出来,如有谬误之处,欢迎指证。

二、先复习一下必要的变压器基础理论。因为不方便输入公式,所以这部分截图。
变压器基础.jpg

三、电蚊拍升压原理
电蚊拍大体上是一个变压器自激振荡电路,加上一个倍压整流电路,还有一个充电电路。这里主要讲变压器自激振荡部分。这里借用一下画jf201006的电路图。
电蚊拍原理图.png

开关K1K2闭合,电源接通。电流通过L1R3Q1基极、Q1发射极、L2形成回路,Q1集电极有电流通过。电感有阻碍电流的作用,所以开始电流很小。在Q1电流放大作用下,L2电流远大于L1电流,且电流是不断增加的。流过L2的电流,在其自身也会产生感应电压,因为电流是增加的,所以感应电压上正下负。由前述变压器基本原理可知,L2变化的电流会在L1中产生感应电压。由图中标注的同名端可知,为下正上负。此感应电压与电源电压串联,且方向相同,使Q1基极电压增大,必然使Q1基极电流加快增大。Q1发射极电流即L2电流便成倍加快增大。L1感应电压进一步进大,Q1基集电流进一步增大,Q1发射极电流进一步增大。。。在强烈的正反馈作用下,L2电流极速增大,必将使磁芯迅速接近饱和,磁通密度增速越来越慢甚至不再增加。这样一来,L1上的感应电压会越来越小。Q1基极电流也随着减小,Q1发射极电流即L2电流跟着成倍减小。
L2电流由增大变为减小,必然导致磁通密度由增大变为减小,L1感应电压方向必然反转,由下正上负变为上正下负。此电压方向与电源电压方向相反,使Q1基极电压减小,基极电流加速减小。然后Q1发射极电流即L2成倍加速减小。磁芯迅速退出饱和状态,磁通密度迅速减小。L1感应电压迅速增大,方向还是上正下负。使Q1基极电压减小,基极电流减小。然后发射极电流即L2电流成倍减小。。。在强烈的正反馈作用下,Q1迅速截止。然后回到了刚上电时的状态,重复上述过程,迅速导通又迅速截止。L3也就源源不断的产生了感应电压。L3的匝数远大于L2,便实现了升压。

总结一下振荡过程:
上电后,在正反馈作用下,L2电流迅速增大,磁芯迅速饱和,反馈电压由迅速增大变为迅速减小。接着L2电流减小,反馈电压反向并迅速增大,在正反馈作用下,磁芯迅速退出饱和,L2电流迅速减小最终截止。然后重新上电导通,重复上述过程。
有人说这个电路属于开关电源。通过上述分析可知,晶体管Q我有一部分时间工作在放大区,本人认为应该是介于线性电源和开关电源之间。晶体管的发热要比开关电源高。另外,这个电路利用了变压器磁芯饱和特性,变压器有一部分时间处于饱和状态。饱和状态没有能力储存能量,此时电能转换为热。所以变压器效率也比开关电源低。

顺便简单说说倍压整流电路。
L3下正上负时: D5导通C4充电,下正上负。D7导通C3充电,右正左负。
L3上正下负时: C3L3C4串联,D6导通,3倍压对C5充电。

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发表于 2024-4-16 12:10:41 | 显示全部楼层
原理分析清晰明了

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发表于 2024-4-16 12:18:15 | 显示全部楼层
电蚊拍通病为使用一段时间后击毁蚊虫的观感下降,不再啪啪啪了。
原因常见的是
1、网面间绝缘下降,一般为天气潮湿,绝缘层脏污
2、C5容量下降
3、C3C4容量下降

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发表于 2024-4-16 12:34:33 | 显示全部楼层
现在卖的电蚊拍有点水啊,里边的电池是个小铅酸电池,使用时间短;我觉得还是改成14500小电池,加个4056充电板,使用就非常得心应手了。

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发表于 2024-4-16 12:40:06 | 显示全部楼层
多半是输出电容老化啦,其他出问题很少的

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发表于 2024-4-16 12:47:30 | 显示全部楼层
更换电池是上策

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发表于 2024-4-16 12:52:44 | 显示全部楼层
对电蚊拍原理又温习了一遍。
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发表于 2024-4-16 14:03:22 | 显示全部楼层
不错不错,详细,以前做电击器,就一个黑白电视机变压器,一个三极管,一个电阻,输出一个高压电容就可以了,接个几v的电池,电源开关。一万多v啪啪啪

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发表于 2024-4-16 15:17:01 | 显示全部楼层
天气开始热了,蚊虫开始出现。最近修了几个电蚊拍,有铅酸电池的也有锂电池的,都是按键接触不良(即楼主图中的K2).

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发表于 2024-4-16 17:24:05 | 显示全部楼层
谢谢楼主的经验分享!

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发表于 2024-4-16 17:29:09 | 显示全部楼层
楼主分享很不错,学习学习

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发表于 2024-4-16 20:03:27 | 显示全部楼层
boatswain 发表于 2024-4-16 15:17
天气开始热了,蚊虫开始出现。最近修了几个电蚊拍,有铅酸电池的也有锂电池的,都是按键接触不良(即楼主图 ...

这个开关承受比较大的冲击电流,选用普通轻触开关肯定寿命不长,还不如早期产品用弹性铜片构成的开关可靠
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发表于 2024-4-16 20:39:54 | 显示全部楼层
好多年没见过电蚊拍了

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发表于 2024-4-16 21:44:08 | 显示全部楼层
好文章,在维修这个电蚊拍。

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发表于 2024-4-16 21:50:42 | 显示全部楼层
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电流变化速率越快,感应到的电压会越高。这点真不知道
同一个变压器,可以改变输入电压的频率来改变输出值吗?
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发表于 2024-4-16 22:28:40 | 显示全部楼层
分享很不错,学习学习收藏,关注

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发表于 2024-4-17 00:23:30 来自手机浏览器 | 显示全部楼层
313108642 发表于 2024-4-16 21:50
点赞,收藏,关注。
电流变化速率越快,感应到的电压会越高。这点真不知道
同一个变压器,可以改变输入电压 ...

那不就是高端的变频吗,常见应用是场效应管改变占空比。
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 楼主| 发表于 2024-4-17 06:36:58 来自手机浏览器 | 显示全部楼层
本帖最后由 闻太师 于 2024-4-17 09:41 编辑
313108642 发表于 2024-4-16 21:50
点赞,收藏,关注。
电流变化速率越快,感应到的电压会越高。这点真不知道
同一个变压器,可以改变输入电压 ...

电压与磁通速率成正比,注意是速率而不是频率。速率是单位时间内增加或减少的量。
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发表于 2024-4-17 07:52:32 | 显示全部楼层
用Q1的发射极驱动线圈,有什么好处,一般不都是用集电极来驱动么?
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发表于 2024-4-17 08:01:43 | 显示全部楼层
分析透彻,简单易懂
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