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基于碳化硅(sic)mos的双e类特斯拉线圈
2026/06/04
原创
IP:重庆

声明:文中装置涉及到高电压,强电磁辐射,裸露的市电整流等危险的操作,易造成人体生命安全的伤害,请勿模仿!



简介:

采用大功率碳化硅mos管,双e类架构的特斯拉线圈

参数:

谐振频率:约600kHz

供电:市电经由自耦调压器到170v左右,滤波整流后200v上下

峰值功率大约1kw左右(因为5A的保险丝偶尔会烧断)

未进行灭弧调制,装置上电后自由谐振。

电弧长度大约20厘米,大于次级线圈高度12厘米。

先上效果视频:

lv_0_20260331213833.mp4 点击下载

电弧图像:

lv_0_2826157906477192790.jpglv_0_5898538096791266498.jpglv_0_4534756075257313857.jpglv_0_5059737001439253710.jpglv_0_7762569227970858100.jpglv_0_8807766686744050224.jpg

第二视角:

1780551221400.png

原理图:IMG_20260407_082316.jpg

大致原理:

图中左侧R8与D11从电源钳位12v到电位器,调节电位器使得两mos栅极电压逐步升高,直到到达某一侧mos栅极的通导电压使其通导。

一侧mos通导后,电流经过初级线圈,随后次级反馈线圈产生电压与左右两mos栅极电压正向/反向叠加,关闭通导的mos开启另一侧mos,初级线圈电流换向,不断循环,完成起震。

其中初级线圈和初级谐振电容C1与mosDS电容C2/C3的谐振频率要与次级频率匹配,使mos工作在零电压开关(zvs)状态,不然发热严重。(计算方法见附件参考文献)


碳化硅mos:

IMG_20260326_193527.jpg

这款mos管耐压1200v,室温下电流在100A左右,应对双e架构产生的3~4倍电源电压,供电可以提高到200v左右。

但相比普通mos,它的栅极耐受电压不对称,如图:

1780549639096.png

原理图中采用uf4007规避掉栅极负压和p6ke12ca钳位12v来保护这脆弱的栅极。


实物图:

IMG_20260331_212041.jpg

另外防止电弧批到mos上造成其损坏,对mos的所有管脚进行tvs钳位到大地。


目前电源调制部分还未完成,后期更新加装电源调制的效果。




参考文献:

attachment icon双E类逆变器拓扑电路仿真研究.pdf4.01MBPDF361次下载预览

4个月12天前IP:四川
950727
1楼

点个赞,这么厉害,怕是电到要烧得生疼

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4个月11天前IP:广东
950740
2楼

看着像是家庭环境。

建议验证一下是否会影响自家手机打电话、WIFI是否断网。会的话,就不要搞——考虑很可能波及邻居乃至小区。

还有,万一周边有人佩戴心脏起搏器什么的……

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4个月0天前IP:广东
950946
3楼

哈哈,大力出奇迹。

提个建议,初级太细了,而且PCB线圈的厚度只有0.035mm,而且是极扁平的形状,高频下回向两侧集肤,电阻会很大。换一个励磁线做初级,别的都不改,电弧可能可以更长一点。布线的优化空间也很大啊。

另外Class E PA好死不死的有个大概30°多一点的移相角,这其中,mos的Vgs驱动信号的基波到Vds基波大概有个几度(Vgs和Vds基本反相,可以认为是在几度上再加180°),然后软开关条件解出来负载的需要有个30°左右的阻抗角。而且这个结构如果不加移相的话,环路是基本锁不到阻抗比较小的地方的。

而且恕我直言,这种简单的结构是做不出比较好的Class E的软开关状态的哈哈,包括我之前发的Class E TC,因为Class E的软开关要求太苛刻了,蒙是几乎不可能蒙出来的,需要认真调。但很多时候,即使完全没做到Class E的软开关状态,电弧可能还挺长的。

分享我之前做的一个Class E小TC,用了一个RC移相,调出这样理想的软开关状态真的很耗精力。因为电弧的负载大小是未知的,只能一点点的去蒙,然后匹配移相的极点频率,而且很多时候负载电阻会过大或者过小,还需要去微调初级的谐振电容来匹配阻抗,来实现zvs和zvds。

微信图片_20260702120645.jpg微信图片_20260702120637.jpg

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3个月29天前IP:湖北
950962
4楼

其实这个开关频率下SiC是可以用方波驱动直驱+桥类拓扑了,Ciss足够小。(当然楼主的方案还是很简洁的)之前做LLC高压侧用900V 50mΩ的SiC,开关频率推到500k毫无压力。

Cree的管子有点贵了,可以考虑使用国产的瞻芯之类的管子,要便宜不少(买的多一点一片才三四十左右),参数也还行。当然咸鱼直接买拆机的最便宜。

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我也是有底线的