原理

其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)回路通過線圈耦合,。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

SGTC(Spark Gap Tesla Coil)=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、原理較為簡單,，所以也是現(xiàn)階段初學(xué)者入門特斯拉線圈,。

SISGTC(Sidac-IGBT SGTC)=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,。

SSTC(Solid State Tesla Coil)=固態(tài)特斯拉線圈

說通俗些是個(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。

ISSTC(Interrupted SSTC)=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)滅弧器來模仿SGTC的工作,，電弧可以長一些，還可以利用音頻信號(hào)滅弧信號(hào)來演奏音樂,。

DRSSTC(Dual Resonant SSTC)=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來說，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來說,，SSTC的初級(jí)線圈給次級(jí)線圈無法提供足夠大的勵(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的電弧長度會(huì)很長,。

優(yōu)點(diǎn)：相比SGTC來說，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,。

QCWDRSSTC(Quasi Continuous Wave DRSSTC)=準(zhǔn)連續(xù)波雙諧振固態(tài)特斯拉線圈

CWDRSSTC(Continuous Wave DRSSTC)=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要是在沒有時(shí)間限制情況發(fā)揮出來弧并不長,，且呈簇狀,。

VTTC(Vacuum Tube Tesla Coil)=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。

SSVC(Solid State Valve Coil)=固態(tài)-真空管特斯拉線圈

OLTC(Off Line Tesla coil)=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),，無法形成太大的電流，所以O(shè)LTC的電弧是不如SGTC壯觀的,。

詳細(xì)信息

特斯拉線圈是由一個(gè)感應(yīng)圈,、變壓器、打火器,、兩個(gè)大電容器和一個(gè)初級(jí)線圈僅幾圈的互感器組成,。

簡介

2007年，曾經(jīng)有一篇介紹特斯拉線圈的文章：《近距離接觸“死亡之手” 家中制造的人工閃電》,。其中大概介紹了特斯拉線圈的大概組成部分和原理,。

特斯拉線圈（Tesla Coil）是一種使用共振原理運(yùn)作的變壓器（共振變壓器），由美籍塞爾維亞裔科學(xué)家尼古拉·特斯拉在1891年發(fā)明,，主要用來生產(chǎn)超高電壓但低電流,、高頻率的交流電力。特斯拉線圈由兩組（有時(shí)用三組）耦合的共振電路組成,。特斯拉線圈難以界定,，尼古拉·特斯拉試行了大量的各種線圈的配置。特斯拉利用這些線圈進(jìn)行創(chuàng)新實(shí)驗(yàn),，如電氣照明,，熒光光譜，X射線,，高頻率的交流電流現(xiàn)象,，電療和無線電能傳輸，發(fā)射,、接收無線電電信號(hào),。

早期

尼古拉·特斯拉是一位偉大的科學(xué)家。但值得一提的是,，這位絕世天才的偉大發(fā)明家?guī)缀醣蝗藗冞z忘,。尼古拉·特斯拉其中之一發(fā)明就是特斯拉線圈 ，原理為把一個(gè)線圈連接在電源上,，作為發(fā)射器傳輸能量,；另一個(gè)線圈連著燈泡，作為能量接收器,。通電后,，發(fā)射器能夠以10兆赫茲的頻率振動(dòng)，另一個(gè)線圈連著的燈泡將被點(diǎn)亮,。后來,，特斯拉試圖利用地球本身和大氣電離層為諧振電容來實(shí)現(xiàn)無線輸電,，為此在紐約長島建造了一個(gè)29米高的發(fā)射塔（沃登克里弗塔）,但值得一提的是：由于摩根覺得此行為與自己利益毫無關(guān)系決定撤資，實(shí)驗(yàn)工地的設(shè)備也被法院沒收充當(dāng)?shù)盅?，沃登克里弗塔被拆除?/p>

放大發(fā)射機(jī)

特斯拉后來發(fā)明了所謂的“放大發(fā)射機(jī)”,，稱之為大功率高頻傳輸線共振變壓器，用于無線輸電試驗(yàn),。特斯拉的無線輸電技術(shù),。

用途

特斯拉線圈不僅僅是被用在游戲或藝術(shù)方面，更可貴的是它擁有重大意義的用途,，比如利用特斯拉線圈可以實(shí)現(xiàn)電能的無線傳輸,，且該方式傳輸效率高、對(duì)生態(tài)破壞性小,，但是實(shí)際應(yīng)用中還存在諸多困難和障礙,，還無法將其應(yīng)用到實(shí)際電力輸送中。閃電是一種大氣放電現(xiàn)象,，閃電發(fā)生時(shí)釋放巨大的能量,，其電壓高達(dá)數(shù)百萬伏，平均電流約2×105A,。據(jù)估計(jì),，地球每秒鐘被閃電擊中的次數(shù)達(dá)到45次．一次閃電所產(chǎn)生的能量足以讓一輛普通轎車行駛大約290～1450km，相當(dāng)于30～144L汽油產(chǎn)生的能量,。而對(duì)閃電的利用卻是相當(dāng)困難的,，這是因?yàn)殚W電發(fā)生時(shí)間短至幾十毫秒，很難被捕捉到,。而特斯拉線圈則是捕捉閃電的可能性工具之一,。

SGTC

SGTC，它是由一個(gè)感應(yīng)圈,、變壓器,、打火器、兩個(gè)電容器和一個(gè)初級(jí)線圈僅幾圈的互感器組成,。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。通俗一點(diǎn)說,它是一個(gè)人工閃電制造器,。放電時(shí),，未打火時(shí)能量由變壓器傳遞到電容陣；當(dāng)電容陣充電完畢,，兩極電壓達(dá)到擊穿打火器中的縫隙的電壓時(shí),，打火器打火。此時(shí)電容陣與主線圈形成回路,，完成LC振蕩,，進(jìn)而將能量傳遞到次級(jí)線圈,。這種裝置可以產(chǎn)生頻率很高的高壓電流，有極高危險(xiǎn),。特斯拉線圈的線路和原理都非常簡單，但要將它調(diào)整到與環(huán)境完美的共振很不容易,，特斯拉就是特別擅長這項(xiàng)技藝的人,。

工作過程：

首先，交流電經(jīng)過升壓變壓器升至2000V以上（可以擊穿空氣）,，然后經(jīng)過由四個(gè)（或四組）高壓二極管組成的全波整流橋,，給主電容（C1）充電。打火器是由兩個(gè)光滑表面構(gòu)成的,，它們之間有幾毫米的間距,，具體的間距要由高壓輸出端電壓決定。當(dāng)主電容兩個(gè)極板之間的電勢差達(dá)到一定程度時(shí),，會(huì)擊穿打火器處的空氣,，和初級(jí)線圈（L1，一個(gè)電感）構(gòu)成一個(gè)LC振蕩回路,。這時(shí),，由于LC振蕩，會(huì)產(chǎn)生一定頻率的高頻電磁波,，通常在100kHz到1.5MHz之間,。放電頂端（C2）是一個(gè)有一定表面積且導(dǎo)電的光滑物體，它和地面形成了一個(gè)“對(duì)地等效電容”,，對(duì)地等效電容和次級(jí)線圈（L2,，一個(gè)電感）也會(huì)形成一個(gè)LC振蕩回路。當(dāng)初級(jí)回路和次級(jí)回路的LC振蕩頻率相等時(shí),，在打火器打通的時(shí)候,，初級(jí)線圈發(fā)出的電磁波的大部分會(huì)被次級(jí)的LC振蕩回路吸收。從理論上講,，放電頂端和地面的電勢差是無限大的,，因此在次級(jí)線圈的回路里面會(huì)產(chǎn)生高壓小電流的高頻交流電（頻率和LC振蕩頻率一致），此時(shí)放電頂端會(huì)和附近接地的物體放出一道電弧,。

盡管從理論上講,，放電頂端和地面的電勢差為無限大，但是在實(shí)際上電弧的長度不會(huì)無限大,，它受到供電電源（升壓變壓器）的功率限制,，計(jì)算方式為：電弧長度（單位：厘米）=4.318×根號(hào)下P（單位：W），前提是初級(jí)LC振蕩回路和次級(jí)LC振蕩回路的LC振蕩頻率完全一致（即所謂的“諧振”狀態(tài),，此時(shí)電弧長度會(huì)達(dá)到最長且效率最高）,。如果不諧振（初級(jí)和次級(jí)頻率不相等）,，電弧長度將無法達(dá)到公式計(jì)算的結(jié)果。

判斷是否諧振的方法：1.L1C1=L2C2,；2.初級(jí)LC振蕩頻率=次級(jí)LC振蕩頻率,。達(dá)到兩個(gè)情況中的任意一種，即為諧振,。事實(shí)上,，這兩種情況的實(shí)質(zhì)是一樣的，即,，符合條件1的時(shí)候,，一定會(huì)符合條件2。

SSTC

概況

現(xiàn)代的愛好者們,，根據(jù)特斯拉線圈由LC振蕩接收能量的原理,，設(shè)計(jì)出了極具現(xiàn)代感的SSTC。早期的SSTC玩家大多數(shù)都是外國人,。

固態(tài)特斯拉線圈,，是由芯片振蕩代替SGTC的LC振蕩并由放大器放大功率后驅(qū)動(dòng)次級(jí)線圈部分的特斯拉線圈。它的原理依舊是LC振蕩,，只是發(fā)射端作了改動(dòng),。

固態(tài)特斯拉線圈還可以通過音頻來控制，使電弧推動(dòng)空氣發(fā)聲,。

固態(tài)特斯拉線圈是通過芯片的振蕩來產(chǎn)生高頻交流電的,。由于固態(tài)特斯拉線圈的工作比較好控制，固態(tài)特斯拉線圈有兩種：定頻和追頻,。定頻,，即初級(jí)部分只能發(fā)射出一個(gè)固定的頻率；而追頻,，就是初級(jí)部分會(huì)根據(jù)次級(jí)部分的LC振蕩頻率自動(dòng)調(diào)整發(fā)射頻率,，從而達(dá)到完美的諧振。所以,，追頻SSTC已經(jīng)成為固態(tài)特斯拉線圈的主流,。

定頻sstc

這是一張由555定時(shí)器芯片控制的定頻SSTC電路圖，來源不詳（根據(jù)推測,，有可能是貼吧的 Tesla粉絲 的作品）,。

其中，NE555是頻率源,，即產(chǎn)生高頻信號(hào)的芯片,。它通過8、7腳上的電阻和6腳上的電容來控制輸出頻率，對(duì)于它的原理,，在此不作過多解釋,。

555定時(shí)器由3腳輸出高頻信號(hào)。在電路圖1中,，輸出的信號(hào)經(jīng)過3個(gè)晶體管的放大,，輸入到一個(gè)MOSFET（金屬氧化物場效應(yīng)晶體管）的門極，經(jīng)過放大,，在初級(jí)線圈輸出強(qiáng)度較高的高頻電磁波,，被次級(jí)線圈接收，由于LC振蕩,，在次級(jí)線圈中產(chǎn)生電流，從而產(chǎn)生電弧,。

制作定頻SSTC,，需要使芯片輸出的頻率和次級(jí)部分的LC振蕩頻率一致，才能諧振,。所以,，電路圖1中，7腳上的電阻用一個(gè)定值電阻和一個(gè)電位器代替,，可以比較方便地調(diào)節(jié)輸出頻率,，從而諧振。

特別說明,，如果按照這張電路圖的參數(shù)制作,，輸出的頻率對(duì)于一般的SSTC來講有點(diǎn)低了，所以盡量不要按照這張圖的數(shù)據(jù)來制作,。

追頻sstc

定頻電路有它本身的缺點(diǎn),，于是追頻電路誕生了。

Steve的追頻SSTC

這是國外愛好者Steve Ward的電路,，是追頻電路,。

首先，對(duì)次級(jí)線圈發(fā)射一些能量,，使它內(nèi)部有高頻交流電（LC振蕩）,，然后會(huì)發(fā)射出電磁波。電磁波被天線接收（圖2中的Antenna）,，經(jīng)過兩個(gè)邏輯門成為正電壓的信號(hào),，然后輸入兩枚功率放大芯片，再通過GDT（Gate Driver Transformer,，門驅(qū)動(dòng)變壓器）輸入到一個(gè)半橋（功率放大電路,，后面會(huì)詳細(xì)地講）中，產(chǎn)生強(qiáng)度較高的電磁波，被次級(jí)線圈接收,。此時(shí)次級(jí)線圈內(nèi)再次有了能量,，會(huì)以電磁波的形式發(fā)射出來，輸入天線,，于是就這樣循環(huán)下去了,，這種反饋方式叫天線反饋。

除了上述的反饋方式,，磁環(huán)反饋是另一種反饋方式,，在一個(gè)大小合適的磁環(huán)上面繞上30到50匝的導(dǎo)線，將導(dǎo)線的兩端接到圖2中的反饋處,，然后將次級(jí)的地線穿過磁環(huán)繞一匝再接地就可以了,。

天線反饋的優(yōu)點(diǎn)是制作簡單，原理是利用電磁波遇到金屬會(huì)產(chǎn)生感生電流的特性,；缺點(diǎn)是驅(qū)動(dòng)電路也要接地,，有時(shí)候會(huì)出現(xiàn)起振困難的狀況。磁環(huán)反饋則正好與天線反饋相反,。

追頻電路是由次級(jí)LC振蕩回路直接采集頻率信息,，從而發(fā)射電磁波，于是可以達(dá)到完美的諧振,。

信不信由你,，特斯拉線圈不只能夠保護(hù)你的筆記本電腦、彈奏美妙的樂曲,，還可以讓一群人一起歡呼,，一同流口水唷,！

這場在加州圣馬刁 Maker Faire 2008 會(huì)場內(nèi)的表演,，炫麗的閃光不僅讓旁觀的觀眾驚呼連連，而在嘶嘶作響的閃光聲中,，隱約還能聽到嘖嘖的口水聲,。不過這可不是觀眾被閃電電到臉部抽筋所至亂噴口水，而是由于在這兩座線圈中掛有成打的熱狗,，當(dāng)閃電刷過的時(shí)候,，陣陣的香味也就跟著飄了出來。