特斯拉线圈主电容选型与设计
aoho2010/04/23高电压技术 IP:广东
特斯拉线圈主电容选型与设计

  特斯拉线圈(以下简称TC)制作,其主电容选择一直是困扰初学者的大难题,为了让更多TC爱好者少走同样弯路,我想有必要把电容筛选的经验心得与大家分享下。


  做TC用的好电容其实很多,首推的当然是美国CDE 电容  
   334cde.jpg

   942.jpg   
  
  但好归好,价高也是问题,新的一个得十几元,做个主电容要好多个嘞,一般小城镇还难以买到(网购
嘛……但…%#$¥%#…)。

  难道一些常见电容就派不上用场?也许大多数普通无极电容难于单独胜任主电容角色,不过扎堆上阵后还是有其力断金效果,理论上只要串并数量够,每种电容都可以做TC,那么该用多少的量才够呢?这便是正题,以下测试将给出答案。



  先看个模型,实际电容里面既有电感成分也有电阻成分:
电容等效图.jpg   

  图中,黄色区域表示电容体,内部的ESR,是Equivalent Series Resistance三个单词的缩写,翻译过来就是等效串联电阻ESL,不用说,肯定就是等效串联电感,平常说的无感电容,就是这个ESL极小的电容,是做TC的首选电容;EPR,等效并联电阻,这个对TC影响不大,暂且不讨论它;

  电容损坏的主要原因,无非两个:过压击穿;过热(电流)熔断;

    1过压击穿;
  看到诸多童鞋对电容的损坏都判定为过压击穿,我觉得这个可能性较小,因为多数无极电容实际耐压都在标称耐压的1.5,2倍甚至3,4倍以上,而大家设计时一般都会低于标称耐压,就算误超了,也只是一点点;

    2:过热(过电流)熔断;
  在标称耐压下工作的无极电容的发热主要由ESR造成,TC的震荡主回路的电流动辄上百安,甚至几千安, ESR影响可想而知,大量实验表明,在TC上折戟的电容多数是因选型与设计不合理,最终将导致过热而损坏,主要表现为引脚端爆裂乌黑。

  既然关键问题出在ESR上,那么测试就得以电容安全热损为主。

  为模拟到TC的工作环境,这里借助原来DRSSTC驱动电路。
  

  示意图:
   示意图.jpg


  测试强度:

驱动频率:100KHz(主线圈可调);
脉宽:200us;
脉冲频度:120 BPS;
峰值电压:Vp;

测试时电容波形(104/1200V,软件模拟的,强度相当,老早的测试了,没拍存波形):


200uS:   
   1200V-104.jpg

120bps:  
1200V-104_20ms.jpg


  实验目的:得到该电容在工作
5分钟后温升不超过40度的“最高”峰值电压Vp,它是将来TC主电容设计用量的重要依据。


  以下是我在工作生活中常见的几类电容:


1.高压瓷片电容:
  
瓷片1.jpg



2.
普通有机薄膜电容:



CBB81:  
cbb 红.jpg   




CBB22
HX电容.jpg   
(这种在
09年做的两个音乐TC上用过,不过容量是474,是比一般CBB好,但似乎制作过程中总会坏一两个)





3.突波吸收/电磁炉谐振线圈上用的有机薄膜电容:



MKPH


1234.jpg
              (创格的)


bm1.jpg
(丰明的,一直用它,物美价廉,性能稳定)



STD
eaco.jpg
                    (
加拿大EACO的,中国有厂,洋玩意儿都有点贵)



4.超高压(静电)薄膜电容:
  
35KV.jpg
    (据说也是进口,有待考证)
  

  



测试结果:




  

容量
标称电压(V)

Vp(V)
参考价格(元)
TC主电容时设计分压与标称耐压百分比(仅供参考)
1.高压瓷片电容

104
(103*10)

2000

350

0.2*10=2

<15%
2.普通有机薄膜电容

104(CBB81)

1600

450

1

<25%
474(CBB22)

2000

850

2

<40%
3.突波吸收/电磁炉电容

304(创格)

1200

850

1.5



<80% (推荐)
304(丰明)

1200

1050

1.5

474EACO

1200

1000

8

4. 超高压(静电)薄膜电容

472

30000

2000

>2

<6%(不合适)

  

  几类电容的大致性能在表中红色字体部分基本得到体现,该如何使用这些数据呢?很简单,比如你想使用一些104/1600V CBB81的电容,那么你就把它当做104/400V(1600*25%)的电容来用就好。

  注意:以上参考值是在前面设定的测试脉冲强度下得到的,大家设计时要根据自己

TC实际参数做适当调整,基本上耐压百分比与(你设计的频率^2*脉宽*脉频)/(测试的频率^2*脉宽*脉频)成正比,比如设计频率是200K,那耐压百分比则要减为1/4,若设计脉宽是100us,那耐压百分比可提倍(<100%)。





以上内容,欢迎补充指正;

  
+1000  科创币    科创网    2010/04/23 赞扬。
+500  科创币    joyeep    2010/04/23 等待下文
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来自:电气工程 / 高电压技术
53
 
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~~空空如也
314152
9年6个月前 IP:广东
727644
引用 爆炸螺栓:
这种的如何?
几下就挂,耐压不够就炸[s::lol][s::lol][s::lol][s::lol][s::lol]
引用
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