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“神乎其技”boost电路打造300w伏人工闪电发生器


品慧电子讯提起人工闪电发生器,想必大家并不陌生,本文介绍的是基于全桥驱动升压电路的人工闪电发生器,又称双管自激型的高压特种电源。本文详述了制作流程和参数的设置,希望阅读此文后,能够对人工闪电发生器有更深入的了解。
“神乎其技”boost电路打造300w伏人工闪电发生器
图1:双管自激电路原理图及实物展示
这个双管自激电路的原理图中MOS管为IRFP460,参数设置为:
1.电流 - 连续漏极(Id) @ 25° C:20A;
2.漏极至源极电压(Vdss):500V;
3.开态Rds(最大)@ Id,Vgs @ 25° C:270 毫欧 @ 12A,10V。

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图2:磁芯及电感
输出端接5:5绕组双股并饶于高压包的磁芯上,然后通过高压包进行放电,通俗点来说就是拉电弧。右图是绕制的电感,大小为近似为150uH。

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图3:multisim仿真电路原理图与电路仿真中两个MOS管DS端的波形
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图4:实测两MOS管DS之间的波形与高压包上面的绕组波形 123下一页>
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左图是实测两MOS管DS之间的波形,可以看出和仿真时的波形基本上是一致的;右图是绕在高压包上面的绕组波形,其为标准的正弦波。

“神乎其技”boost电路打造300w伏人工闪电发生器
图5:MOS管DS两端的波形&电感两端的波形
“神乎其技”boost电路打造300w伏人工闪电发生器
图6:电源输入端的波形&放电电弧
这个俗称人工闪电发生器,通过双管自激加高压包,出来两万多伏的电压,再驱动自己绕制的特斯拉线圈就可以出来几十万至上百万的电压,通过顶端对地进行放电就可以看到类似于闪电的电弧。

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图7:特斯拉线圈初级和直径7.4cm金属球
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图8:铜管绕制
花了三个半小时绕的线圈,长度为42CM,管直径为5CM
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电路参数如下:

制作过程中用的是12V20AH电瓶供电,双管自激;MOS用的是IRFP460;高压包出来的电弧大概有2cm;然后高压包接初级线圈;电容用的是高压瓷片电容103、3KV耐压;初级杂数为7,(铜管绕制);次级高度为42cm,用的是0.31mm的漆包铜线;经过估算初级电感量为9.4uH,实际测量为9uH;次级估算电感量为7485.39uH,实际测量为8750uH;球直径为7.4cm;金属球对地电感估算为4.15pf,实际测量为5.5pf;经计算得频率为735.3KHz,由计算频率推到出初级电感大小为5205.7pf,经计算用的电容量为5000pf(十串五并)。

“神乎其技”boost电路打造300w伏人工闪电发生器
图9:阵列电容&打火器


特斯拉线圈初级和直径7.4cm金属球
图10:与地接收装置
上图的接收装置主要是为了更好的进行放电而制作的。长度最长大概有7cm,拉出来的电火花距离有点短,没有达到预期的效果,而且只有在尖端的时候才能明显的对空气放电。分析了一下原因,又重新计算了一下参数,结果显示次级线圈的圈数有点少,以至于次级出来的电压不是特别高,所以当用球进行放电的时候,对空气的电离程度不够大,以至于效果不明显,还可以继续优化与提高。关于电压的计算问题,我们从示波器上可以观测处电压的大小,从高压包出来的电压也可以测量,但普通的万用表是不可以测量的,至于其他测量方法有很多种(用电阻分压法也可测量)一般都是根据电弧的长度来估算,1cm的电弧约等于10000V,至于后级特斯拉放电出来的电压可以根据匝数比计算出来。

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