特斯拉线圈主电容选型与设计
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    科创论坛   2010-04-23    赞扬。
+500  科创币    joyeep   2010-04-23    等待下文
来自 高电压技术
 
2010-4-23 15:05:26
1楼
讚揚..該置頂..
折叠评论
加载评论中,请稍候...
折叠评论
2楼
另:圖全死了..
折叠评论
加载评论中,请稍候...
折叠评论
aoho(作者)
3楼
怎么图片不能本地化了?以前可以的好像
折叠评论
加载评论中,请稍候...
折叠评论
4楼
没做过TC,只用高压瓷片做过马克思……
折叠评论
加载评论中,请稍候...
折叠评论
5楼
制作一个中等大小的TC成本大概多少?
折叠评论
加载评论中,请稍候...
折叠评论
6楼
少則60元..多則3000元...
折叠评论
加载评论中,请稍候...
折叠评论
7楼
60园。。
怎么做呀
折叠评论
加载评论中,请稍候...
折叠评论
8楼
呃~那种CDE的实际耐压多少?我有那么一堆,可不想白白击穿掉
折叠评论
加载评论中,请稍候...
折叠评论
9楼
60元TC....
ZVS电路20元
高壓包 5元
DIY电容 15元左右
二手變壓器(拆銅線) 10元左右
PVC管/雜件  10元
折叠评论
加载评论中,请稍候...
折叠评论
10楼
139_9439_1213079336.jpg


这种的如何?
折叠评论
加载评论中,请稍候...
折叠评论
aoho(作者)
11楼
引用第10楼爆炸螺栓于2010-04-23 20:08发表的  :
139_9439_1213079336.jpg


这种的如何?


这种也是静电电容,与上面提到的那种结构一样,电极都是从卷膜两头引,与普通薄膜层层引镀相比,ESR,ESL何止大出10倍,拿来玩玩马克思也就算了,它光亮硬朗的外表的确容易米糊人,下图的还带螺栓呢,只可惜其主要目的不是用来过电流,仅仅做为两个电容连接之用,引到螺栓上的电极薄如纸......

40kv_2.jpg
折叠评论
1
加载评论中,请稍候...
折叠评论
12楼
微波炉电容如何??
折叠评论
加载评论中,请稍候...
折叠评论
13楼
引用第11楼aoho于2010-04-23 21:15发表的 :


这种也是静电电容,与上面提到的那种结构一样,电极都是从卷膜两头引,与普通薄膜层层引镀相比,ESR,ESL何止大出10倍,拿来玩玩马克思也就算了,它光亮硬朗的外表的确容易米糊人,下图的还带螺栓呢,只可惜其主要目的不是用来过电流,仅仅做为两个电容连接之用,引到螺栓上的电极薄如纸......


拆一个看看内部结构~~~ 铝箔那个厚度.....薄如蝉翼倒算是夸他的....

DSC04294.JPG


DSC04297.JPG
折叠评论
加载评论中,请稍候...
折叠评论
14楼
这貌似很好看的圆形CBB做个Marx倒也能用,但是那种长方形的“传说进口”的高压静电电容更经典。我没有拆过,但让广东的朋友拆过,里面是真空蒸发镀铝的,直接蒸发在薄膜上,这个其实不是关键,他要是蒸发的厚一些,ESR就小很多了~问题是薄到透明......我让广东的朋友用万用表测试了一下阻抗,测试完后告诉我,一厘米的长度上有几K的阻抗.....这种长卷绕结构单端引出,再加上一厘米几K的阻抗.....要是用来做Marx....嘿嘿。

其实这电容是用于产生一个高压稳压电场的,一般不用于大电流放电场合,各类电容都有自己的适用范围和应用场合,用错了地方结果肯定会不理想....
折叠评论
加载评论中,请稍候...
折叠评论
2010-04-24 01:07:55
15楼
那个CBB81也是可以的,它容量1uF之大,同频下容抗只有BM电容的3/10,也就是说同电流下电压只有BM的3/10,而以LZ的测试看其电压不只BM的3/10,也就是说比304的BM更耐电流。

啊,看错了,那CBB81是104的,105才是1uF。。。
折叠评论
加载评论中,请稍候...
折叠评论
16楼
另外,首推还是换成CDET的942C好点,那性能可比941C强不只一点,我试过给0。22的942C通50A的连续电流,频率200多K,那电容本体只是温暖而已,倒是引脚很烫。
折叠评论
加载评论中,请稍候...
折叠评论
17楼
顺便说说我前不久对电磁炉电容的测试,约160K的频率,304的BM和274的创格效果差不多,都在连续20A时达到个稍微烫手的温度,大约50多度吧,效果不太理想。
倒是发现个强的,ASC的X335系列,仅仅10MM直径,20MM长的体积,耐流能力和以上两种相当。
折叠评论
加载评论中,请稍候...
折叠评论
aoho(作者)
18楼
引用第16楼TUNGUSKA于2010-04-24 01:19发表的 :
另外,首推还是换成CDET的942C好点,那性能可比941C强不只一点,我试过给0。22的942C通50A的连续电流,频率200多K,那电容本体只是温暖而已,倒是引脚很烫。



说实话我没用过CDE的电容,那玩意儿我这整个电子城都买不到,淘宝上似乎也只能搜到941。
单单从工艺上看,942是箔膜电容,941是金属化膜电容,前者过电流能力似乎该强出很多,但一个电容的优劣仅从一方面评价似乎有点片面,下面是张两者官方数据的对比图:
941-942比较.jpg


我们就拿两个适合做TC的做个横向比较,看两绿色框,同样是154/2000V的941、942,942的ESR是小了40%,但体积却大了2.6倍;941,就体积电阻比来说要比942强将近两倍,它同体积同电压下能做到0.33uF,而且因其金属化结构的原因带有击穿自愈能力,最高耐压还能做到3000V;941的弱点就是dv/dt 小了不少;就TC而言,120K频率以下,做TC还是完胜942的,可能要到250K以上942才显现出它的优越性......
    只推荐941是我的疏忽,这里不是要偏袒941,只想说两者各有优缺点,大家看着选(都买不到 [s:94] )
折叠评论
加载评论中,请稍候...
折叠评论
19楼
我有这种电容,看似电极比LZ的那种稍微厚一点,开始我以为是镍带什么的,后来发现不能被磁铁吸引,可能是铝的什么的吧,只能做Marx了
捕获.JPG

还有这种,静电的,标称30KV我加个整流后的15KV就击穿了,垃圾一堆
捕获3.JPG

不过这种还没试过,说是941C,二手的,买来半年还没测试过,想做TC用的
捕获2.JPG

我挑了个成色最差的拆开了,不过没接下去拆
捕获1.JPG
折叠评论
加载评论中,请稍候...
折叠评论
20楼
引用第12楼爆炸螺栓于2010-04-23 21:53发表的  :
微波炉电容如何??

立刻炸掉
折叠评论
加载评论中,请稍候...
折叠评论
21楼
引用第15楼TUNGUSKA于2010-04-24 01:07发表的  :
那个CBB81也是可以的,它容量1uF之大,同频下容抗只有BM电容的3/10,也就是说同电流下电压只有BM的3/10,而以LZ的测试看其电压不只BM的3/10,也就是说比304的BM更耐电流。

啊,看错了,那CBB81是104的,105才是1uF。。。

这里有卖106(10u)的CBB,和那些小的一模一样,250V,也是红的,2元
折叠评论
加载评论中,请稍候...
折叠评论
aoho(作者)
22楼
引用第12楼爆炸螺栓于2010-04-23 21:53发表的  :
微波炉电容如何??


微波炉电容倒是没太注意,这种能行,做TC就白菜价了,CBB85说也是无感结构,不知道耐冲击能力如何,手头还没有,各位谁有的,就看看,不然只好我等我改天买个测下。
折叠评论
加载评论中,请稍候...
折叠评论
2010-04-27 00:06:28
2010-4-27 00:06:28
23楼
引用第18楼aoho于2010-04-24 11:22发表的  :



说实话我没用过CDE的电容,那玩意儿我这整个电子城都买不到,淘宝上似乎也只能搜到941。
单单从工艺上看,942是箔膜电容,941是金属化膜电容,前者过电流能力似乎该强出很多,但一个电容的优劣仅从一方面评价似乎有点片面,下面是张两者官方数据的对比图:
.......

的确,单论性能942强不少,但要加入体积,性价之类对比941会更划算,能用更少的数量与成本做出适用的电容组.
不过要说性价比的话国产电磁炉电容就无敌了,买100个的价买CDE还没10个,100个串并起来性能可比10个CDE的强得多.
折叠评论
加载评论中,请稍候...
折叠评论
24楼
引用第21楼小特斯拉圈圈于2010-04-24 12:42发表的  :

这里有卖106(10u)的CBB,和那些小的一模一样,250V,也是红的,2元

这些一般不会用在纹波很大的电流回路里,如果需要几uF级别较耐电流的电容,那么电磁炉的滤波电容是个不错的选择,一般是275V 5uF.
折叠评论
加载评论中,请稍候...
折叠评论
aoho(作者)
25楼
引用第23楼TUNGUSKA于2010-04-27 00:06发表的  :

的确,单论性能942强不少,但要加入体积,性价之类对比941会更划算,能用更少的数量与成本做出适用的电容组.
不过要说性价比的话国产电磁炉电容就无敌了,买100个的价买CDE还没10个,100个串并起来性能可比10个CDE的强得多.


说用CDE电容的同时,就已经脱离性价比的问题了,如果连体积再不论的话,那比942强的电容何止千百种?还谈什么推荐 ... ...
折叠评论
加载评论中,请稍候...
折叠评论
aoho(作者)
26楼
找到一个微波炉电容2100V/0.95UF,测了下,那个“耐压比”不到15%。
折叠评论
加载评论中,请稍候...
折叠评论
27楼
转发一篇帖子:
电磁炉三大电容作用是什么?
在很多的电磁炉中,都会出现(5UFJ,0.27UF,2UF)三个大电容,请问它们正常电压是多大,
它们控制什么原件
并且它们坏了会出现什么故障啊?
请高手指点一下
===================================
5u是电源虑波电容,220V交流电经过桥堆整流后,由5u电容虑波获得300伏电压,提供给门管的C极。如果电磁炉低压是开关电源,该300伏电压还要提供给开关电源。0.27u是电磁炉谐震电容,并联在线盘两端。该电容耐压教高1200伏,一般采用优质的MKP电容,2u是抗电源干扰电容,并联在220伏交流电源上,防止电源干扰脉冲串入电磁炉。以上电容损坏后,容易烧IGBT管,和电磁炉不加热。
===================================
你所讲的这三大电容是:1:抗干扰电容。该电容的作用是防止电磁炉工作时产生的高频干扰串入市电电网,影响其它电器。该电容一般为2uf,是跨接在市电220V之间的,最大耐压275V。2:滤波电容,该电容的作用是把整流后的脉动直流电变成平滑的直流电压。它是直接接在全桥整流之后,一般4uf--5uf。3:谐振电容,它的作用是与并联的加热线圈谐振产生高频的交变电流 ,通常为0.3---0.4uf,最大耐压一般在实物上有标明。

================================

由此看来,电磁炉上的这三类耐压和容量的电容里,最合适的应该是耐压800V以上,容量0.xxμF的那个,其他的两个275V~的我见标的有X2,X2是安规电容,看起来应该是容量比较大的防EMI安规电容,看情况不太能承受过大的功率,楼主有否测试2μF和5μF的两种电磁炉电容?
折叠评论
加载评论中,请稍候...
折叠评论
28楼
引用第24楼TUNGUSKA于2010-04-27 00:15发表的  :

这些一般不会用在纹波很大的电流回路里,如果需要几uF级别较耐电流的电容,那么电磁炉的滤波电容是个不错的选择,一般是275V 5uF.

那个5u的电容能工作在几十-几百KHZ不?
折叠评论
加载评论中,请稍候...
折叠评论
29楼
引用第28楼小特斯拉圈圈于2010-04-27 13:07发表的  :

那个5u的电容能工作在几十-几百KHZ不?

我没实测过那种电容,估计过10A电流还行,用高频可以但可承受的电压纹波会很低。
折叠评论
加载评论中,请稍候...
折叠评论
2010-04-28 08:39:32
aoho(作者)
30楼
那5uf电容 在AC50V/100KHz时,电流就已经快200A了!就算这种强度下挨得住,做主电容也要拿上百个来串,长几米,多恶心...
根本没测的必要。
折叠评论
加载评论中,请稍候...
折叠评论
2010-04-29 08:39:07
31楼
请问这样的电容怎么样,现在有人1元一个卖,可以做特斯拉吗,价格划算吗?
电容.jpg

折叠评论
加载评论中,请稍候...
折叠评论
32楼
Ls那是油浸的。。。
折叠评论
加载评论中,请稍候...
折叠评论
33楼
引用第32楼笨笨先生于2010-04-29 08:39发表的  :
请问这样的电容怎么样,现在有人1元一个卖,可以做特斯拉吗,价格划算吗?


nichicon 是好电容,只是这个是胆机用的。
特斯拉立刻发热炸掉
折叠评论
加载评论中,请稍候...
折叠评论
34楼
哦,那我就不买了,我不玩胆机.
再帮我看看这个电容,合适么?
问了很久都没有人可以帮到我,我在电子垃圾市场看到很多这样的电容.红的3元多一个,白的2元多一个.
电容.jpg

折叠评论
加载评论中,请稍候...
折叠评论
aoho(作者)
35楼
红色那个是德国WIMA 公司的金属化薄膜电容,手册:http://www.wima.com.cn/mkp10.htm
就数据而言,不比CDE的941逊色
折叠评论
加载评论中,请稍候...
折叠评论
36楼
哦,那看来我可以去买一框收集起来,以后弄特斯拉了,哈哈.
折叠评论
加载评论中,请稍候...
折叠评论
37楼
MKP电容,有个老外用的就是这样的
折叠评论
加载评论中,请稍候...
折叠评论
38楼
引用第30楼aoho于2010-04-28 08:39发表的 :
那5uf电容 在AC50V/100KHz时,电流就已经快200A了!就算这种强度下挨得住,做主电容也要拿上百个来串,长几米,多恶心...
根本没测的必要。


听起来确实挺恶心的,看来确实不合适。
折叠评论
加载评论中,请稍候...
折叠评论
2012-07-04 15:26:12
2012-7-4 15:26:12
39楼
eaco的和cde的比起来怎么样啊..
+1  科创币    猎鹰   2012-07-05   我看成ehco了。
折叠评论
加载评论中,请稍候...
折叠评论
2012-07-05 11:44:04
41楼
回 39楼(bowen) 的帖子
这坟挖的很深呀
折叠评论
加载评论中,请稍候...
折叠评论
2013-08-09 11:27:22
2013-8-9 11:27:22
42楼
不是很懂 还得好好的学习下
折叠评论
加载评论中,请稍候...
折叠评论
2014-08-21 22:36:23
2014-8-21 22:36:23
43楼
标记
折叠评论
加载评论中,请稍候...
折叠评论
2014-09-21 21:55:11
2014-9-21 21:55:11
46楼
CBB会炸的!!!!
折叠评论
加载评论中,请稍候...
折叠评论
2014-09-27 18:42:38
2014-9-27 18:42:38
47楼
31楼的。。。。。那是油浸电容,会炸的很爽的[s:41][s:41][s:41][s:41][s:41]
折叠评论
加载评论中,请稍候...
折叠评论
49楼
折叠评论
加载评论中,请稍候...
折叠评论

想参与大家的讨论?现在就 登录 或者 注册

插入资源
全部
图片
视频
音频
附件
全部
未使用
已使用
正在上传
空空如也~
上传中..{{f.progress}}%
处理中..
上传失败,点击重试
{{f.name}}
空空如也~
(视频){{r.oname}}
{{selectedResourcesId.indexOf(r.rid) + 1}}
ID:{{user.uid}}
{{user.username}}
{{user.info.certsName}}
{{user.description}}
{{format("YYYY/MM/DD", user.toc)}}注册,{{fromNow(user.tlv)}}活动
{{submitted?"":"投诉"}}
请选择违规类型:
{{reason.description}}
支持的图片格式:jpg, jpeg, png