DRSSTC教程 第一章 - 特斯拉线圈的分类和欣赏
前言
⠀⠀本教程前两个章节将对特斯拉线圈做总体介绍，后续章节开始专门讲解DRSSTC
什么是特斯拉线圈
⠀⠀特斯拉线圈（Tesla Coil），通常简称为TC，是一种特殊的高压变压器，可以产生高频高压电场，击穿空气。空气被击穿后会形成紫色的电晕放电或产生飞舞的电弧
⠀⠀虽然特斯拉线圈可以应用于无线输电等场合，但是99%的人制作特斯拉线圈，是为了看电弧。。没错，这个教程是教你做一台产生电弧的机器，然后看电弧。。（当然，这台机器还能以奇大的音量的播放一些单音轨音乐。。）
⠀⠀雷雨天的闪电只能持续一瞬间，但特斯拉线圈放出的“闪电”却能让我们仔细观赏。如果你对此有兴趣，恭喜你，可以入坑了。。
安全说明
⠀⠀虽然谐振频率较高的特斯拉线圈，其电弧为高频电流，具有一定的趋肤效应（貌似趋肤深度也不算浅），人体的神经组织本身也对高频电流不敏感，但是，给电弧点它作为电弧的面子，不要试图去触摸它。。
⠀⠀否则，至少会被烫伤。如果电流中混有低频交流分量，则还会导致触电。。
⠀⠀另外，特斯拉线圈初级线圈和功率部分的电路，在工作时是绝对严禁触碰的。DRSSTC中这部分电路对地带有工频交流电压，触碰会导致触电。SGTC的初级回路更是可能让人一击毙命。大的电解电容在断电后依然可能带有高电压，触碰前应先用电阻放电，否则会导致触电。身上装有心脏起搏器等任何电子医疗器具的人员，请不要操作特斯拉线圈并远离电弧，特斯拉线圈周围的高频电场可能会干扰或损坏这些器具，从而造成严重后果。特斯拉线圈的电弧带有高温，启动前应移除附近的可燃物
⠀⠀总之，启动特斯拉线圈时，站得远一些，不要尝试作死！
分类
⠀⠀虽然每个特斯拉线圈，看起来都有一个标志性的筒状次级线圈，大多数还有一个会喷出电弧的环形铝顶端，但是特斯拉线圈的类型还是有很多的。它们之间的主要区别，是驱动初级线圈的电路不同
火花间隙特斯拉线圈（SGTC）
⠀⠀SGTC是古老的特斯拉线圈种类，其标志性的元件是打火器和一大堆串串并并的电容。SGTC使用高压供电，需要高压变压器和高压电容组，较为笨重。但电路简单，容易制作。SGTC的调谐方法与DRSSTC差不多。
⠀⠀SGTC输入功率通常在几十瓦（ZVS供电之类）到几千瓦（微波炉变压器或定制高压变压器）之间
典型的SGTC电路图。主电容匹配合适时，使用工频高压供电甚至可以不必整流
噪音：★★★★★
⠀⠀打火器和电弧都会产生噪音，噪音较大。不过，理论上能用数控的主动打火器，用来使SGTC播放单音轨音乐，但是似
乎没人试过，想放音乐的都在玩DRSSTC
弧长：★★★★★
⠀⠀SGTC想要电弧长只要有钱就行。线圈绕个十米高，电力变压器来一套。。。
比如这个国外的33KW的SGTC，可以和右面的房子比一下大小。。。
真空管特斯拉线圈（VTTC）
⠀⠀VTTC是使用大功率真空管（例如FU系列）做功率器件的特斯拉线圈，通常为单管自激的电路形式，电路非常简单。VTTC需要高压变压器和大电流的灯丝变压器，其高压供电通常整流后不加滤波电容，所以供电波形为正弦半波。以正弦半波供电的特斯拉线圈，电弧通常比较直，分叉少，整体较粗
⠀⠀真空管可以很轻松的工作在兆赫兹级别，而高频（几到几十兆赫兹）连续工作的特斯拉线圈，其产生的电弧为火焰状
⠀⠀VTTC输入功率通常在几百（用几百块钱的电子管）到几千瓦（用几千块钱的电子管）
一个FU-33的VTTC电路，VTTC的电路通常比较简单
噪音：★☆☆☆☆
⠀⠀使用工频正弦半波供电，电弧的电流波形上升柔和，因而电弧声音中的高音成分很少，较低沉，音量也较小
弧长：★★★☆☆
⠀⠀弧长与功率有关。似乎相同功率的VTTC电弧要比DRSSTC短一些，不过两者电弧形状不同，各有各的风格
单管固态特斯拉线圈（SSTC）
⠀⠀之所以把单管SSTC单独列出来，是因为这货玩的人数太多了。。单管SSTC使用直流供电，一个MOS管（小功率电路也有用三极管）作功率管，驱动初级线圈。功率管的驱动电路多种多样，有自激，定频驱动，锁相环驱动之类的。有的电路还可以放音乐。有的单管SSTC使用门极谐振他激驱动或自激驱动MOS管，频率可以到十几兆赫兹，电弧效果与高频率的VTTC相似
⠀⠀受到单管功率容量的限制，其输入功率通常在几瓦（三极管自激）到几百瓦（E类拓扑）
单管自激SSTC电路（带音乐调制功能）
锁相环单管SSTC(带音乐调制功能）
噪音：☆☆☆☆☆ - ★★☆☆☆
⠀⠀噪音与SSTC是否加了灭弧有关。小功率的SSTC不加灭弧CW（连续波）工作，基本毫无声音。而它加了灭弧会有
一定的声音，受到功率限制，音量通常可以忍受
⠀⠀CW工作并加入调制电路后，SSTC能利用电弧播放音乐
弧长：☆☆☆☆☆ - ★★☆☆☆
⠀⠀单管自激功率下限实在是太低，功率可以小到根本没电弧（但是能靠电场点亮节能灯）。而利用E类拓扑也能把功率做大一些，可以到几百瓦
桥式固态特斯拉线圈（SSTC）
⠀⠀驱动方式跟单管SSTC相近，也有自激，定频他激，锁相环驱动之类的。功率可以可以比单管的SSTC大一些。桥式SSTC的功率管一般使用MOS管
⠀⠀虽然使用了功率桥，但是SSTC功率也做不到太大，因为桥式SSTC的功率管是硬开关，开关损耗较大。它的输入功率通常在几百瓦到一千瓦之间
定频驱动的半桥SSTC（带音乐调制功能）
噪音：★☆☆☆☆ - ★★★☆☆
⠀⠀同单管SSTC一样，噪音与是否加灭弧有关。同样可以播放音乐
弧长：★★☆☆☆
⠀⠀由于瞬时功率较小，SSTC的电弧比同功率的DRSSTC短。但是论播放音乐的话，DRSSTC只能播放单音轨的方波音乐，SSTC能播放正常的乐曲
双谐振固态特斯拉线圈（DRSSTC）
⠀⠀DRSSTC是本教程之后将介绍并制作的特斯拉线圈类型。DRSSTC是初级线圈串入了一个谐振电容组成的桥式自激（初级反馈）SSTC
⠀⠀SSTC驱动初级线圈需要一定的无功功率，这会带来一定的损耗。而DRSSTC初级有谐振电容，谐振回路功率因数较高，驱动的损耗便减小了，驱动功率可以提升。较大的驱动功率使初级回路的电流快速振升，传递到次级线圈，带来了较大的瞬时功率，也就是较长的电弧
⠀⠀DRSSTC使用市电或市电经自耦调压器降压后整流供电。由于要承受较大的谐振电流峰值，DRSSTC的功率管基本上都使用的是IGBT。输入功率通常在几百（使用功率管）到几千瓦（并管或使用功率模块）
⠀⠀DRSSTC由驱动电路、灭弧电路、功率桥等组成，电路在以后的章节给出
噪音：★★★★☆
⠀⠀强力的电弧在每个工作周期都会因加热而使空气剧烈膨胀，在固定频率灭弧时，会产生很大的噪音。但是也可以用这种“噪音”播放单音轨的音乐（音乐灭弧）
弧长：★★★★★
⠀⠀使用功率模块可以做到较大功率，产生较长的电弧
准连续波双谐振固态特斯拉线圈（QCWDRSSTC）
⠀⠀此TC其实就是调制电源的DRSSTC。原理是使DRSSTC的供电电源在数十毫秒内沿斜线上升到最大值，则其谐振电流也按斜线上升
⠀⠀这种调制方式可以产生笔直、无分叉的剑状电弧。不过电弧每秒只能产生几根。电源调制通常使用大功率BUCK电路，DRSSTC的工作脉宽要达到数十毫秒（普通DRSSTC为数百微秒），为此应减小DRSSTC的谐振电容，增加初级线圈电感，以压制电流的振升速度
⠀⠀比起输入功率，QCWDRSSTC的功率似乎更适合用单发电弧的能量（焦耳）来描述
噪音：★☆☆☆☆
⠀⠀类似正弦半波供电的VTTC，电流波形缓和的上升，电弧声音中刺耳的高音成分很少，声音也不算大
弧长：★★★★★
⠀⠀又长又直的电弧，弧次比（电弧长度除以次级线圈的长度）还奇高。不过QCW的电路比较复杂，要得到这种电弧还是要费些功夫的。此外也有使用特殊的驱动板，不用BUCK电路调制电源就可使初级谐振电流沿斜线上升的方法
⠀⠀其他的比较少见的特斯拉线圈电路形式由于国内玩的人太少，经验不足，在此不做介绍
特斯拉线圈电弧欣赏
SGTC
此SGTC使用ZVS电路驱动高压包供电，用电磁炉电容串联作为谐振电容组
一个微波炉变压器供电的，但是没仔细调谐振，所以电弧不长。。
VTTC
使用
FU-33玻璃壳真空管作功率管的VTTC，微波炉变压器倍压整流供电，可以看到半波供电导致的剑状电弧
SSTC
输入功率15W，电路是单管自激，电路图图已经找不见了，功率管好像是13007
输入功率50W的单管自激，可以看出电弧长一些。。
这个是定频驱动半桥，市电输入的SSTC，输入功率150W
一个CW（连续波）工作的高频SSTC
MOS单管自激，次级超小，弧次比还是挺霸气的。。
工作频率10MHz的高频自激SSTC，CW工作，电弧像火焰
锁相环驱动的CW工作的SSTC，输入频率1MHz，输入功率200W
QCWSSTC
一个单管定频驱动的迷你QCWSSTC。。可以看到标志性的剑状电弧
一台QCWDRSSTC。。电弧又长又直，弧次比挺霸气的。。
该TC参数如下：
⠀⠀电源部分：市电整流后，通过 TL494 + G4PC50UD并管 + 75120快恢复 + EE55磁芯组成的boost升压器升压，将 450v 3000uF 的电容充到420V。此BOOST最大功率600W，给电容充电时为恒流工作，充满后维持420V输出
⠀⠀BUCK部分：外部触发信号输入锯齿波发生器，在此信号上升沿处触发锯齿波发生器产生一个脉宽15ms的锯齿波，此锯齿波通过TL494产生一个占空比从0%一直升高到100%的PWM信号，此信号送入隔离驱动器，驱动一个由G4PC50UD四并管 + RGRH75120三并管 + 环形磁芯组成的BUCK电路，此BUCK电路由电源部分的BOOST电路供电，产生一个0 - 420V变化的电压
⠀⠀DRSSTC部分：G4PC50UD二并管全桥组成的DRSSTC ，MMC = 0.012uF，在母线上升至10V时被触发开始工作，一直到一个周期（15ms）结束。次级线圈高20cm，使用0.15mm漆包线绕制
DRSSTC
用小逆变器供电的DRSSTC，功率开不大
这台线圈比较大，但这张图只开了60W功率。。
输入功率400W，算是一台比较正常的小DRSSTC了
挺漂亮的一台一体化DRSSTC，输入功率大概600W左右
一台CW工作的DRSSTC
一台大功率的DRSSTC，输入功率5KW左右，后文重点介绍的对象
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