[图纸技术] 发现一个超小单管特斯拉线圈的驱动电路!

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:高压与强磁 / 特斯拉线圈
 
2015-9-20 6:40:41
1楼
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
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rb-sama(作者)
2楼
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!
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3楼
引用 rb-sama:
早啊~这个电路只用一个初级线圈,方便多了!
有效果图吗
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4楼
伊朗炮哥也有分析。。。可以翻过GFW去http://www.electroboom.com/,这个人用个MIC4424加一个大功率三极管把功率加大了,效果和大部分SSTC低压调试刚出弧差不多。。。
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5楼
这图在贴吧已经被玩烂了大部分人反应很难成功。初次参数很难掌握。。基本成功率不到1/5
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6楼
http://www.electroboom.com/?m=201501
Now, this circuit works like this:

Turning the circuit on, R drives the base of the transistor Q
Q turns on and drives current into the primary of the transformer. The current is limited by the limited available base current.
The created magnetic field drives the secondary of the transformer.
The secondary voltage wants to grows large. But the tiny stray capacitance on the output resists the change, although very small, against the rise of the output end and so in return the voltage on the other end of the transformer goes down, pulling the base of the transistor low.
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.
The transistor turns off and so the magnetic field starts to reduce.
The base voltage rises again and Q turns on and the cycle repeats.
不一定是发光二极管。发光二极管只是为了验证有没有起振
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rb-sama(作者)
8楼
引用 俗世怂人:
http://www.electroboom.com/?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。
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9楼
引用 俗世怂人:
伊朗炮哥也有分析。。。可以翻过GFW去http://www.electroboom.com/,这个人用个MIC4424加一个大功率三极管把功率加大了,效果和大部分SSTC低压调试刚出弧差不多。。。
原来就是这个逗比....之前看到过他做TC的视频,但是没点进去看。
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10楼
好像看到过一个简单EMP 也是这结果
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11楼
引用 zxec2:
好像看到过一个简单EMP 也是这结果
结构,但是多了电容
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12楼
果然是小型特斯拉的电路!~~~连电路图都这么小[s:;P]
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13楼
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
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2015-09-22 12:52:15
2015-9-22 12:52:15
14楼
https://www.kechuang.org/t/73721重重打脸,人家就是用这图,,音乐都灌进去了
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rb-sama(作者)
15楼
引用 爱上吃钙片:
https://www.kechuang.org/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。。。
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rb-sama(作者)
16楼
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(https://www.kechuang.org/themes/site/dingzhi/images/common/core_icon.png) 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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17楼
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
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rb-sama(作者)
18楼
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?
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19楼
荧光灯亮度没什么变化,其他的不知道
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2015-09-29 23:51:08
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20楼
成功率很低
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2015-10-02 10:14:34
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21楼
我做过,烧了我多个2n222
换成IRFP250还是巨热。
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22楼
s8050成功过
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rb-sama(作者)
23楼
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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24楼
能啊。
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25楼
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。
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2015-10-15 23:49:33
2015-10-15 23:49:33
rb-sama(作者)
26楼
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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2015-10-16 18:45:03
27楼
好吧,我试试看
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2015-10-19 19:12:26
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28楼
我做了好几个,都成功了...
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2016-03-07 16:30:19
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29楼
这么好的帖子怎么没有下文了?
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rb-sama(作者)
30楼
引用 light001:
这么好的帖子怎么没有下文了?
https://www.kechuang.org/t/74008 在这啦,这个帖子主要讲了下调试经验~[s::lol]
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31楼
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
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rb-sama(作者)
32楼
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~
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rb-sama
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1502
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5
2010/05/02注册,1 天前活动

曾是化学爱好者转到火箭爱好者最后变成电子爱好者的科创爱好者。

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