固態特斯拉線圈

固態特斯拉線圈可以分為單諧振和雙諧振兩種，單諧振的特斯拉線圈，一次迴路不發生諧振，就是大家熟悉的SSTC。還有一種叫做DRSSTC（雙諧振固態特斯拉線圈，Double Resonance Solid State Tesla Coil）。它由一個雙調諧耦合迴路構成，它的一次迴路由諧振電容和一次繞組構成了串聯諧振迴路，因為串聯諧振是電壓諧振，可以獲得高壓大電流和巨大的激磁功率，二次迴路可以感應到更高的等效激勵電壓，諧振升壓後輸出更高的電壓，產生更加壯觀的電弧。

火花隙特斯拉線圈由充電電源，一次LC迴路，二次LC迴路，火花間隙組成。

充電電源是個輸出為10KV以上的高壓電源，這個電源可以是工頻變壓器，可以是高壓發電機，可以是電子變壓器，但是輸出電壓最好不要低，否則火花間隙無法啓動，導致整個系統不能運轉。充電電源給初級LC迴路振盪電容充電，充到放電閾值的，火花間隙放電導通，初級LC迴路發生電磁振盪，給二次迴路提供足夠高的勵磁功率，並且和次級LC迴路的頻率相等，讓二次繞組的電感與分佈電容發生串聯諧振，這時放電終端（次級諧振迴路的電容）電壓最高，於是就看到電弧了。

我們需要為SGTC正名，SGTC的可靠性反而是最好的，結構簡單，維護簡單，認真設計一個可以長時間運轉的SGTC是有必要的，當然那些捨不得投入成本的人，做出來的SGTC自然會讓人感到壽命短。大功率的特斯拉線圈，無論什麼類型，放電的聲音已經很大了，並不會因為SGTC的打火器導致噪音大。但是SGTC的缺點是沒法進行很好的功率調製，導致了可控性不好。表現為不能放音樂。國內玩SGTC的人少，並不是因為SGTC落後，而是因為造一個像模像樣的SGTC，相對於造一個同等規模的DRSSTC，材料成本很高，而且材料不好買。

由於固態特斯拉線圈具有成本低，材料好買，可控性強的特點，廣受大家的喜愛。

電子管特斯拉線圈：

VTTC：真空管特斯拉線圈，Vacuum Tube Tesla Coil，簡稱VTTC

使用電子管作為功率元件的特斯拉線圈，一次繞組工作電壓高，幾百到幾千伏，並且使用了並聯諧振。

固態特斯拉線圈可分為以下幾類：

SSTC（Solid State Tesla Coil）=固態特斯拉線圈

説通俗些是個單諧振的電子開關特斯拉線圈，初級不發生諧振，只給次級提供可以滿足次級LC發生串聯諧振的頻率，讓次級線圈發生串聯諧振，初級電流為激勵源電壓除以交流阻抗。

優點：具有高效率、壽命長的特點，因而得到了很好的發展。

缺點：初級線圈給次級線圈提供的勵磁功率有限，電弧不長。

DRSSTC(Dual Resonant SSTC) 固態雙諧振特斯拉線圈 （晶體管雙諧振特斯拉線圈 or半導體雙諧振特斯拉線圈）

（雙諧振電子特斯拉線圈，初級線圈和次級線圈都發生串聯諧振）

DRSSTC，説白了是個串聯諧振逆變器，這種逆變技術歷史挺早的，串聯諧振逆變器是20世紀60到70年代最流行的一種逆變器，只是20世紀末有人把這種技術用在特斯拉線圈上。串聯逆變器具有啓動迅速的特點，適用於頻繁啓停的場合，控制方式可以是他激或者自激，為了更好的適應電子特斯拉線圈的工作環境，這裏選擇了自激的控制方式。

QCWDRSSTC(Quasi Continuous Wave DRSSTC)準連續波雙諧振固態特斯拉線圈

帶有功率調製的長脈寬工作的電子特斯拉線圈，調製方式可以為直流調功，脈衝密度功率調製（PDM），移相功率調製（PS-PWM）。 功率調製可以為電弧加上一個障眼法，讓電弧變為劍形，功率調製的線性度越好，效果就越好。

CWDRSSTC(Continuous Wave DRSSTC)連續波雙諧振固態特斯拉線圈

這種特斯拉線圈的逆變器設計可以去看串聯諧振的感應加熱電源。

固態特斯拉線圈的控制方案總的分為兩種，定頻和頻率自動跟蹤的方式。

定頻驅動是先知道特斯拉線圈的諧振頻率後，人工將變頻電源的輸出頻率調整到和諧振頻率一致。

頻率自動跟蹤方案，變頻電源可以自動跟隨諧振頻率，使輸出的頻率和相位與LC迴路一致，採用鎖相環或者自激方式。

如同上面第一張SSTC電路圖，它是用單個場效應管來進行功率放大的，功率有限且輸出為脈衝直流電。

半橋是由兩個功率放大管和兩個電容構成的功率放大電路，效果比單管好很多。

“對與大多數玩了SGTC的人來説都想玩更高級的SSTC/DRSSTC，但是許多人在這是就會遇到困難，在這裏我給那些新人們講講功率電路

紅色表示高壓 藍色低壓 黃色為中間壓 同名端已標出

通電時，由於開關管關閉沒有其他地方能讓電流通過，因此電流就只有給兩個橋臂電容充電。

然後當開關管打開時，電容通過開關管放電，在電流的流動中經過了初級線圈。當另一個開關管打開時電流的方向與之前是相反的，由此產生了震盪。

這種有兩個開關管的我們叫它半橋，它的特點是隻要兩個開關管省錢，由於在充電時有兩個電容串聯，因此放電的電壓只有輸入電壓的一半。 ”

如果用兩個功率管代替兩個電容，就成了全橋。它的功率又高於半橋。

其中的“Output”接初級線圈。

全橋為4個功率管成對角線打開，電壓為滿電壓，所以效果比半橋好。

DRSSTC它是由一個雙調諧耦合迴路構成，它的一次LC迴路有諧振電容，和一次繞組的構成了串聯諧振迴路，因為串聯諧振是電壓諧振，可以獲得高壓大電流，可以獲得巨大的激磁功率，二次LC迴路可以感應到跟高的等效激勵電壓，二次迴路才會輸出更大的電壓，產生更加壯觀的電弧

大家都玩過鞦韆吧，當她坐在鞦韆上的時候，男孩去搖動鞦韆，假設男孩的出力是恆定的，會隨着擺動的週期個數的增加，鞦韆擺幅越來越高。

那麼説説推拉鞦韆的過程，在鞦韆靜止的時候，第一個起振的動作（打火信號到來），或者推出或者拉回（逆變全橋打開一個對角），這時候鞦韆開始擺動，到一定幅度，又會自己開始往回擺動（LC迴路開始自由震盪），這時候會隨着鞦韆開始往回擺動的同時往回拉動鞦韆，此動作需要略超前與鞦韆的擺動頻率，但是不可過多，當鞦韆向後擺動到一定幅度時，又會開始往前擺動，這時候就要給一個推動鞦韆的力，也是略超前於鞦韆的擺動角度（相位補償與頻率跟蹤），週而復始，鞦韆的擺幅也隨着時間的推移變大（諧振電壓隨着時間的推移上升），直到擺動幅度的峯值，擺幅不再繼續變大（逆變器進入穩態）

DRSSTC就是這樣。當電流流過初級線圈時，就會給電容充電。這時，電容的兩個極板有了一定的電勢差。然後由於LC振盪，它立即放出了電流，並很快將電流的方向反轉。就在它反轉的一瞬間，初級線圈的電流沿着和反轉後的電流方向一致的方向流了過來。

如同那個鞦韆。那個鞦韆裏的人受到一次次恰到好處的力，一次次地擺回來，和推拉鞦韆的頻率達成了共振。

在，初級線圈裏的電流和電容的電流也達成了共振（不過在電路里，這個狀態通常稱為諧振），電壓越來越高，電流越來越大，直到逆變器進入穩態。

但是鞦韆的擺幅一直那麼大，她告訴男孩，擺動這麼高回很害怕，萬一甩出去咋辦。這時候，男孩停止推拉鞦韆，鞦韆開始自由擺動，直到停止。

同樣的，在DRSSTC裏，如果諧振電流會隨着時間的推移變大，有可能導致功元件的過載，這時候就需要過載保護機制，當電流上升到一定閾值，觸發保護機制，變頻電源就停止輸出，LC迴路開始自由振盪，直到停止。

脈衝密度功率調製：

這時候她對男孩説，是不是可以讓鞦韆的擺幅穩定在一個高度，不要太高也不要太低。男孩答應了這個條件，説一定可以做到，於是又開始體驗鞦韆的樂趣了，這次起初和上次一樣，鞦韆開始擺動（啓動串聯諧振逆變器），隨着時間的推移鞦韆擺動幅度逐漸變大（諧振電流逐漸上升），到了之前説好的那個高度的時候，男孩停止了鞦韆的推拉操作，鞦韆開始自由擺動，擺幅逐漸下降，當擺幅變低後，那男孩又繼續推拉鞦韆，擺幅又開始上升，週而復始，於是鞦韆大概恆定在那個擺幅（脈衝密度功率調製，PDM）。

在DRSSTC應用中，採用了感應加熱電源的PDM功率調製技術，使諧振電流約束在預先設定的大小運行。當諧振電流到了預先設定的閾值，變頻電源停止輸出，將LC迴路掛起，讓它自由振盪，諧振電流開始下降，當諧振電流低於設定大小時，變頻電源重新將還在振盪的LC迴路載入，繼續激勵，諧振電流繼續上升，週而復始，實現恆功運行。

實際的串聯諧振逆變器的控制講究信號的同步，變頻電源只在諧振電流過零的時候執行卸載與裝載的動作。

事實上，除了SGTC和VTTC，其它類型的特斯拉線圈都是固態的。

除了SGTC、SSTC、DRSSTC，還有PLLSSTC（鎖相環固態特斯拉線圈）和OLTC。

真空管特斯拉線圈，Vacuum Tube Tesla Coil，簡稱VTTC。

當電子管逐漸退出我們的視野時，一羣電子管發燒友用它們做出了VTTC。電子管本身有高頻性能好等等優點，所以做出的VTTC效果十分獨特。但是，不可否認，電子管本身有造價高、壽命低、效率低、發熱嚴重以及極易損壞等缺點，VTTC未能大範圍流行。

基本原理，類似於晶體管的自激。

VTTC的效果很奇特，電弧很直，像利劍一樣。有時候，電弧四處散開，如同禮花彈一般。

離線式特斯拉線圈，Off Line Tesla Coil，簡稱OLTC。

當我們把SGTC的打火器去掉，換成一個MOSFET或者IGBT來代替，並在用一個二極管反向並聯在D極和S極（如果是IGBT，就是C極和E極）上，並用一個固態的電路來控制這個開關管，再加以低壓驅動，就成了OLTC。

它的本質原理依然是LC振盪，且和SGTC幾乎相同，不同的地方，就是把打火器換成了固態開關，並使用了低壓驅動。其它地方沒有太多區別。

由於是低壓驅動，無法形成太大的電流，所以OLTC的電弧是不如SGTC壯觀的。

固態特斯拉線圈與傳統的火花間隙特斯拉線圈的有互不可取代的優勢，火花間隙特斯拉線圈具有結構簡單可靠性高的優勢，固態特斯拉線圈具有靈活的功率調製的優勢，比如播放音樂，製造劍形電弧等。不過，由於固態特斯拉線圈需要功率管進行放大信號，所以功率管的功率直接影響到線圈的功率，而功率管的功率是和價格成正比的。

SSTC也有缺點，比如，同輸出功率下，SSTC的電弧成簇狀，且明顯不如SGTC壯觀。這時，可以加上一個滅弧器來模仿SGTC的工作，電弧可以長一些。而DRSSTC由於有了諧振電容，兼具了SSTC噪音小、壽命長和SGTC電弧壯觀的優點，受到大量愛好者的推崇。

SSTC容易將人的皮膚燒傷。儘管有高頻電的趨膚效應，但是高壓電擊穿空氣產生的高温不可忽視。DRSSTC的電弧也是很危險的，功率極小者可能會造成局部刺痛，功率稍大就會導致燒傷。大功率特斯拉線圈可以引起生命危險，尤其是其開關器件之前存在高壓直流或工頻交流，更為危險。

無論如何，無論是何種的特斯拉線圈，大家都要特別注意安全。畢竟是高壓電。