[图纸技术] 发现一个超小单管特斯拉线圈的驱动电路!
rb-sama2015/09/20高电压技术 IP:北京

最近在论坛里瞎逛。发现有坛友做超小的特斯拉线圈!
所以很感兴趣。
无聊想起曾经在Google图区以Micro Tesla Coil为关键字找到的一张图纸,所以在这里推荐给坛友。


diagram.png



这张图纸比较独特。与普通自激电路不同的是,它利用次级线圈反馈。
可以看到驱动部分电路仅仅由三个元件构成,电阻R给三极管提供偏置,射极电流经过仅为3匝的初级线圈。
特斯拉线圈次级线圈由275匝构成,由于通过顶端电容与自然地形成回路,可以将电流反馈送回三极管的b基极端。
从而形成反馈,维持不断形成震荡。这个震荡频率由双耦合LC回路的特性决定(LC参数、寄生参数、耦合度)。


所以应该能够使震荡频率等于特斯拉线圈的谐振频率,从而达到高增益。在特斯拉线圈的放电尖端,输出电弧。
所以初步分析这个电路很可能是免调试的,又一个广大爱好者的福音!


[hr]


为了让大家调试制作更方便。分析一下大家都很关心的元件选型替代问题。
三极管-2222A
2N2222A 电流增益带宽积(ft) 最小250MHZ 放大倍数 100-300

参数 管脚838电子
符号
2N2222

2N2222A
单位

集电极-发射极电压
VCEO
30

40
V

集电极-基极电压
VCBO
60

75
V

发射极-基极电压
VEBO
5

6
V

集电极电流-连续
Ic
600
mA

器件耗散

@ TA = 25℃
PD
625
mW

操作和存储结温范围
TJ,Tstg
–55 to +150



可以综合上表看出如果买不到这种型号的三极管,应当尽可能选择放大倍数在100~300倍。耐压值在75V左右的三极管。
由于耗散功率并不大,所以估测这个电路可能发热也并不明显。
选用例如D880、D882、TIP41、SS8050等放大倍数大,耗散较高的三极管可能会比较合适。


偏置电阻-22K
偏置电阻提供给三极管一个初始偏置电流,起到设置电路工作点的作用。
这个电阻的取值尽量精确,但是如果更换三极管,要根据三极管放大倍数的不同进行调节。
这个电阻的阻值,应该能影响到电路的整体输出效果,所以有条件可以进一步微调。


然而如果希望加入音乐播放功能,应该将音频信号耦合一个隔直电容。可以把这个电路变成音乐特斯拉线圈!
但是由于非线性和一些其它的原因,应该音质不会特别好的。


LED
这个LED的作用,并不是特别清楚。
按电路要求分析,这个LED可以知道导通压降应该在3V~3.1V左右。选用蓝色草帽LED比较好。
在MHz的频段,LED几乎可以等效为一个电容,所以加在基极,可能是起一个电压箝位或者抑制谐波的作用。


线圈绕制
这个TC由于非常简单,所以需要注意的地方应该不多。
但是由于频率非常高,焊点尽可能饱满一点,避免多余的功率泄露。
次级线圈和初级线圈之间的耦合尽量提高,这样能提升传输效率。初级与次级线圈匝数如果要改变。
可能偏置电阻也要进行调节。


[hr]

这个电路比较好玩,而且做起来简单,我自己制作过程中的经验和我对这个电路的理解都分享给大家了。
如果能够合理改进,这个电路可能会像ZVS电路一样风靡论坛一段时间。
我觉得如果能把这个简单的电路功率做大,或者做理论化的计算来精确确定工作参数。就很有价值了!


最后祝大家能玩的开心!


另附上这个电路图原作者James Hobson的帖文地址:


Micro Tesla Coil makes a Perfect Stocking Stuffer (click here)




[hr]

资料整理比较辛苦,如需转载请在文尾附上本帖地址。谢谢!
来自:电气工程 / 高电压技术严肃内容:专著/论述
32
 
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~~空空如也
rb-sama 作者
9年3个月前 IP:北京
790823
引用 北落师门:
早啊~
用2222A做的TC以前貌似也见过,只是没这么简单。貌似不太找得到这么高压的射频管
早啊~这个电路只用一个初级线圈,方便多了!
引用
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rb-sama作者
9年3个月前 IP:北京
790844
引用 俗世怂人:
XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX/?m=201501
Now, this circuit works like this:

Turning the circuit on, R drives the base of th...
多谢补充资料!



我很少上贴吧,只上科创,以为这个电路还没有很多人不知道呢。
→ Diode D prevents the base voltage to fall more than 0.7V below ground, which in return pushes the output end of the secondary high.
我看了一下这个哥们的分析,二极管应该是用来被负压钳位的。防止电压过低,应该也不能省。


LED的压降可能有3V左右,会不会对工作效果造成影响?
我做的时候一次性就能成功,因为初次耦合程度应该能很大程度上决定反馈强度。所以成功率低是不是问题出在耦合上?


他的改造,用442X芯片来驱动。很不错的设计,下次有机会做一个玩玩。
但是他加了功率放大之后,可能工作频率最高也就1~2M了吧,直接用驱动芯片驱动MOSFET非线性可能比较严重。
如果要完美驱动,估计得加阻抗匹配网络。
引用
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rb-sama作者
9年3个月前 IP:浙江
791054
引用 爱上吃钙片:
XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX/t/73721重重打脸,人家就是用这图,,音乐都灌进去了
你的话让我差点相信你要做个线圈出来打脸。。。吓死宝宝了。然而请不要用别人的帖子装逼谢谢。。。
引用
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rb-sama作者
9年3个月前 IP:浙江
791055
引用 3DA502:
这个电路不可用  反馈环路依赖于没有画出来的寄生参数  不要以为没有在图上画出来就当没有了
额。原图确实没画出来,不够严谨。不过在他的网页后面补充标出寄生参数了。

我帮忙贴一下。


Low-Power-Slayer-1024x878.jpg



[backcolor=url(XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX/themes/site/dingzhi/images/common/core_XXXXXXXg) 0px -240px no-repeat rgb(251, 251, 251)]俗世怂人同学在本帖6楼给了原帖地址。打开比较慢,耐心等待加载。
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rb-sama作者
9年3个月前 IP:浙江
791069
引用 无敌把妹手:
这玩意好像参数要求不是很严格,之前用tip41加的偏置电阻在20k到50k都可以起振。二极管是用来钳位的,用fr107可以代替,但是用tip41发热略大
效果变化明显吗?
引用
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rb-sama作者
9年3个月前 IP:北京
791899
引用 万事通:
我做过,烧了我多个2n222
换成IRFP250还是巨热。
场效应管也能启动?
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rb-sama作者
9年2个月前 IP:浙江
793535
引用 万事通:
你必须清楚场效应管的管脚怎么用,改了之后更像单管自激。
我今天试了一下用MOS直接代替图纸中的三极管。
发现MOS只会发热,而并不能直接替换。
分析一下原因如下:
图中偏置电阻只有一个,如果换成MOS电压VCC直接加在MOS管的栅极。
MOS管是导通状态,而如果次级LC参数不够大,储能较小的话,是不能有效关闭栅极的。
所以在第一个震荡波形中,就会衰减。而且MOS的Cis还不能太大,同理没有那么大的能量关断。


请问你的次级参数是多大? 偏置电阻大小呢?
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rb-sama作者
8年10个月前 IP:湖北
811554
引用 light001:
这么好的帖子怎么没有下文了?
XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX/t/74008 在这啦,这个帖子主要讲了下调试经验~[s::lol]
引用
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rb-sama作者
8年10个月前 IP:湖北
811581
引用 smith:
我好像也经常看到此电路,但是这个好像要比较高的电压才能出电弧,普通的电压只能点亮灯管
我觉得这个电路主要在阻抗匹配上,要多调试。电压的话,一般12V就能出电弧了~
引用
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