物理黑客是怎样炼成的：近源利器（五）

本帖最后由 M0x1n 于 2021-8-11 17:15 编辑

|前言

在前面，我们已经看到了一个进源利器Digispark系列的ATTiny85的设计电路，相信很多喜欢的小伙伴都已经看了吧。

我们这节课将讲一个更神奇的东西。

|USB killer

USBKiller的原理，实际上就是通过5V的生压，升高到一定的量，然后由电容储能，最后瞬间释放。

我们可以用Boost升压电路，这是一种基本的斩波电路。

假定那个开关（三极管或者mos管）已经断开了很长时间，所有的元件都处于理想状态，电容电压等于输入电压。

分析升压斩波电路工作原理时，首先假设电路中电感L值很大，电容C值也很大。当可控开关V处于通态时，电源E向电感L充电，充电电流基本恒定为I1，同时电容C上的电压向负载供电。因为C值很大，基本能保持输出电压uo为恒值，记为Uo。设V处于通态的时间为ton，当V处于断态时E和L共同向电容C充电并向负载提供能量。设V处于关断的时间为toff，则在此期间电感L释放的能量为(Uo-E)I1toff。当电路工作于稳态时，一个周期T中电感L积蓄的能量与释放的能量相等。

下面要分充电和放电两个部分来说明这个电路：.

在充电过程中，开关闭合（三极管导通），等效电路如图1，开关（三极管）处用导线代替。这时，输入电压流过电感。二极管防止电容对地放电。由于输入是直流电，所以电感上的电流以一定的比率线性增加，这个比率跟电感大小有关。随着电感电流增加，电感里储存了一些能量。

说起来升压过程就是一个电感的能量传递过程。充电时，电感吸收能量，放电时电感放出能量。

如果电容量足够大，那么在输出端就可以在放电过程中保持一个持续的电流。

如果这个通断的过程不断重复。就可以在电容两端得到高于输入电压的电压。

开关管导通时，电源经由电感-开关管形成回路，电流在电感中转化为磁能贮存；开关管关断时，电感中的磁能转化为电能在电感端左负右正，此电压叠加在电源正端，经由二极管-负载形成回路，完成升压功能。既然如此，提高转换效率就要从三个方面着手：1.尽可能降低开关管导通时回路的阻抗，使电能尽可能多的转化为磁能；2.尽可能降低负载回路的阻抗，使磁能尽可能多的转化为电能，同时回路的损耗最低；3.尽可能降低控制电路的消耗，因为对于转换来说，控制电路的消耗某种意义上是浪费掉的，不能转化为负载上的能量。

我们可以通过此电路进行设计，设计出自己的一个USB killer。（目前方式方法不允许公开，为了保证文章发布，所以恕我没办法给大家详细的做，这些都是网上可以发布出去的资料。）

|注意

整流管大都用肖特基,大都一样,无特色,在输出3.3V时,整流损耗约百分之十.

开关管,关键在这儿了,放大量要足够进饱和,导通压降一定要小,是成功的关键.总共才一伏,管子上耗多了就没电出来了,因此管压降应选最大电流时不超过0.2–0.3V.

大电流有多大呢?我们简单点就算1A吧,其实是不止的.由于效率低会超过1.5A,这是平均值,半周供电时为3A,实际电流波形为0至6A.所以咱建议要用两只号称5A实际3A的管子并起来才能勉强对付.

如果我们使用基本放大电路，这个设备的发热就会以质的增长。所以不推荐各位使用基本放大电路，而且基本放大电路貌似并没有多么好。

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在前面，我们已经看到了一个进源利器Digispark系列的ATTiny85的设计电路，相信很多喜欢的小伙伴都已经看了吧。我们这节课将讲一个更神奇的东西。 USBKiller的原理，实际上就是通过5V的生压，升高到一定的量，然后由电容储能，最后瞬间释放。我们可以用Boost升压电路，这是一种基本的斩波电路。物理黑客是怎样炼成的：近源利器（五）

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物理黑客是怎样炼成的：近源利器（五）

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假定那个开关（三极管或者mos管）已经断开了很长时间，所有的元件都处于理想状态，电容电压等于输入电压。分析升压斩波电路工作原理时，首先假设电路中电感L值很大，电容C值也很大。当可控开关V处于通态时，电源E向电感L充电，充电电流基本恒定为I1，同时电容C上的电压向负载供电。因为C值很大，基本能保持输出电压uo为恒值，记为Uo。设V处于通态的时间为ton，当V处于断态时E和L共同向电容C充电并向负载提供能量。设V处于关断的时间为toff，则在此期间电感L释放的能量为(Uo-E)I1toff。当电路工作于稳态时，一个周期T中电感L积蓄的能量与释放的能量相等。下面要分充电和放电两个部分来说明这个电路：. 物理黑客是怎样炼成的：近源利器（五）

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在充电过程中，开关闭合（三极管导通），等效电路如图1，开关（三极管）处用导线代替。这时，输入电压流过电感。二极管防止电容对地放电。由于输入是直流电，所以电感上的电流以一定的比率线性增加，这个比率跟电感大小有关。随着电感电流增加，电感里储存了一些能量。物理黑客是怎样炼成的：近源利器（五）

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放电过程如图2，这是当开关断开（三极管截止）时的等效电路。当开关断开（三极管截止）时，由于电感的电流保持特性，流经电感的电流不会马上变为0，而是缓慢的由充电完毕时的值变为0。而原来的电路已断开，于是电感只能通过新电路放电，即电感开始给电容充电，电容两端电压升高，此时电压已经高于输入电压了。升压完毕。说起来升压过程就是一个电感的能量传递过程。充电时，电感吸收能量，放电时电感放出能量。如果电容量足够大，那么在输出端就可以在放电过程中保持一个持续的电流。如果这个通断的过程不断重复。就可以在电容两端得到高于输入电压的电压。开关管导通时，电源经由电感-开关管形成回路，电流在电感中转化为磁能贮存；开关管关断时，电感中的磁能转化为电能在电感端左负右正，此电压叠加在电源正端，经由二极管-负载形成回路，完成升压功能。既然如此，提高转换效率就要从三个方面着手：1.尽可能降低开关管导通时回路的阻抗，使电能尽可能多的转化为磁能；2.尽可能降低负载回路的阻抗，使磁能尽可能多的转化为电能，同时回路的损耗最低；3.尽可能降低控制电路的消耗，因为对于转换来说，控制电路的消耗某种意义上是浪费掉的，不能转化为负载上的能量。我们可以通过此电路进行设计，设计出自己的一个USB killer。（目前方式方法不允许公开，为了保证文章发布，所以恕我没办法给大家详细的做，这些都是网上可以发布出去的资料。）整流管大都用肖特基,大都一样,无特色,在输出3.3V时,整流损耗约百分之十.开关管,关键在这儿了,放大量要足够进饱和,导通压降一定要小,是成功的关键.总共才一伏,管子上耗多了就没电出来了,因此管压降应选最大电流时不超过0.2–0.3V.大电流有多大呢?我们简单点就算1A吧,其实是不止的.由于效率低会超过1.5A,这是平均值,半周供电时为3A,实际电流波形为0至6A.所以咱建议要用两只号称5A实际3A的管子并起来才能勉强对付.如果我们使用基本放大电路，这个设备的发热就会以质的增长。所以不推荐各位使用基本放大电路，而且基本放大电路貌似并没有多么好。