特斯拉線圈的工作原理，你知道嗎？

說(shuō)到特斯拉，很多人想到的是汽車品牌。可是說(shuō)到尼古拉·特斯拉是誰(shuí)，就沒那么多人知道了。以特斯拉本人命名的特斯拉線圈是什么東西，更是一頭霧水。

尼古拉.特斯拉

特斯拉線圈的發(fā)明人，世界著名的發(fā)明家和電氣工程師。

來(lái)源：百度百科

尼古拉.特斯拉擁有塞爾維亞血統(tǒng)，出生在克羅地亞（后并入奧地利帝國(guó)）。他在19世紀(jì)末和20世紀(jì)初對(duì)電氣領(lǐng)域做出了重要貢獻(xiàn)，極大促進(jìn)了第二次工業(yè)革命，被譽(yù)為“交流電之父”。

特斯拉線圈

特斯拉線圈又叫泰斯拉線圈，因?yàn)檫@是從"Tesla"這個(gè)英文名直接音譯過(guò)來(lái)的。這是一種分布參數(shù)高頻串聯(lián)諧振變壓器，可以獲得上百萬(wàn)伏的高頻電壓。

通俗一點(diǎn)說(shuō)，它是一個(gè)人工閃電制造器。在世界各地都有特斯拉線圈的愛好者，他們做出了各種各樣的設(shè)備，制造出了眩目的人工閃電，十分美麗。

工作原理

特斯拉線圈的原理是使用變壓器使普通電壓升壓，然后經(jīng)由兩極線圈，從放電終端放電的設(shè)備。特斯拉線圈由兩個(gè)回路通過(guò)線圈耦合。

特斯拉線圈原理圖

首先電源對(duì)電容C1充電，當(dāng)電容的電壓高到一定程度超過(guò)了打火間隙的閾值，打火間隙擊穿空氣打火，變壓器初級(jí)線圈的通路形成，能量在電容C1和初級(jí)線圈L1之間振蕩，并通過(guò)耦合傳遞到次級(jí)線圈。

次級(jí)線圈也是一個(gè)電感，放頂罩C2和大地之間可以等效為一個(gè)電容，因此也會(huì)發(fā)生LC 振蕩。當(dāng)兩級(jí)振蕩頻率一樣發(fā)生諧振的時(shí)候，初級(jí)回路的能量會(huì)涌到次級(jí)，放電端的電壓峰值會(huì)不斷增加，直到放電。

分類

01

SGTC

火花間隙特斯拉線圈。尼古拉·特斯拉先生本人當(dāng)年發(fā)明的“特斯拉線圈”就屬于SGTC。由于構(gòu)造、原理較為簡(jiǎn)單，所以也是現(xiàn)階段初學(xué)者入門特斯拉線圈。

02

SISGTC

觸發(fā)二極管特斯拉線圈。由觸發(fā)二極管——IGBT管組成的電路組代替?zhèn)鹘y(tǒng)火花間隙工作，達(dá)到消除打火噪音的目的。

03

SSTC

固態(tài)特斯拉線圈。說(shuō)通俗些是個(gè)單諧振的電子開關(guān)特斯拉線圈，初級(jí)不發(fā)生串聯(lián)諧振，只給次級(jí)提供可以滿足次級(jí)LC發(fā)生串聯(lián)諧振的頻率，讓次級(jí)線圈發(fā)生串聯(lián)諧振，初級(jí)電流為激勵(lì)源電壓除以交流阻抗。

優(yōu)點(diǎn)：具有低噪音、高效率、壽命長(zhǎng)的特點(diǎn)，因而得到了很好的發(fā)展。

缺點(diǎn)：初級(jí)線圈給次級(jí)線圈提供的勵(lì)磁功率有限，電弧不長(zhǎng)。

04

ISSTC

帶滅弧固態(tài)特斯拉線圈。同輸出功率下，SSTC的電弧成簇狀，且明顯不如SGTC壯觀。這時(shí)，可以加上一個(gè)滅弧器來(lái)模仿SGTC的工作，電弧可以長(zhǎng)一些，還可以利用音頻信號(hào)滅弧信號(hào)來(lái)演奏音樂。

05

DRSSTC

雙諧振特斯拉線圈。DRSSTC本質(zhì)屬于一個(gè)串聯(lián)諧振逆變器。

相對(duì)于SSTC來(lái)說(shuō)，由于初級(jí)線圈發(fā)生了串聯(lián)諧振，初級(jí)線圈電感兩端的電壓為激勵(lì)源電壓的Q倍，諧振阻抗Z（R）因子很低，因此初級(jí)的諧振電流很大（諧振電壓除以諧振阻抗等于諧振電流），此時(shí)給次級(jí)提供的勵(lì)磁功率也會(huì)很大，和SSTC可不是一個(gè)數(shù)量級(jí)的。

相比SSTC而言，SSTC的初級(jí)線圈給次級(jí)線圈無(wú)法提供足夠大的勵(lì)磁功率，所以導(dǎo)致SSTC產(chǎn)生的閃電壯觀程度不及同功率等級(jí)的火花隙特斯拉線圈。

DRSSTC的初級(jí)線圈不僅滿足了次級(jí)線圈的電感和分布電容發(fā)生串聯(lián)諧振的條件，也能夠給次級(jí)線圈提供足夠大的勵(lì)磁功率，所以DRSSTC的電弧長(zhǎng)度會(huì)很長(zhǎng)。

優(yōu)點(diǎn)：相比SGTC來(lái)說(shuō)，沒有火花間隙的聲光污染，可控性強(qiáng)，可以放音樂，效率高，壽命長(zhǎng)。

06

QCWDRSSTC

準(zhǔn)連續(xù)波雙諧振固態(tài)特斯拉線圈。QCWdrsstc是在DRSSTC的基礎(chǔ)上改進(jìn)的。最初QCWdrsstc是來(lái)源于VTTC的啟發(fā)，對(duì)于輸入電壓呈一定斜率增長(zhǎng)時(shí)，會(huì)使電弧成一束的發(fā)生，形成巨大的電弧。

07

CWDRSSTC

連續(xù)波雙諧振固態(tài)特斯拉。實(shí)驗(yàn)證明，連續(xù)模式（CW）的特斯拉線圈由于功率是在沒有時(shí)間限制情況發(fā)揮出來(lái)弧并不長(zhǎng)，且呈簇狀。

08

VTTC

真空管特斯拉線圈。當(dāng)電子管逐漸退出我們的視野時(shí)，一群電子管發(fā)燒友用它們做出了VTTC。電子管本身有高頻性能好等等優(yōu)點(diǎn)，所以做出的VTTC效果十分獨(dú)特。但是，不可否認(rèn)，電子管本身有造價(jià)高、壽命低、效率低、發(fā)熱嚴(yán)重以及極易損壞等缺點(diǎn)，VTTC未能大范圍流行。基本原理，類似于晶體管的自激。

09

SSVC

固態(tài)真空管特斯拉線圈。

10

OLTC

離線式特斯拉線圈。當(dāng)我們把SGTC的打火器去掉，換成一個(gè)MOSFET或者IGBT來(lái)代替，并在用一個(gè)二極管反向并聯(lián)在D極和S極（如果是IGBT，就是C極和E極）上，并用一個(gè)固態(tài)的電路來(lái)控制這個(gè)開關(guān)管，再加以低壓驅(qū)動(dòng)，就成了OLTC。

它的本質(zhì)原理依然是LC振蕩，且和SGTC幾乎相同，不同的地方，就是把打火器換成了固態(tài)開關(guān)，并使用了低壓驅(qū)動(dòng)。其它地方?jīng)]有太多區(qū)別。

由于是低壓驅(qū)動(dòng)，無(wú)法形成太大的電流，所以O(shè)LTC的電弧是不如SGTC壯觀的。

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