漂亮的等离子环

  卓老师好，多年以后再次来投个稿！我是一名电子爱好者，也是口罩期间智能车大赛无法到场的参赛选手。

  之前在您公众号上看到很多和特斯拉线圈有关的研究，尤其是双谐振特斯拉线圈（DRSSTC）。这次我带来的内容和特斯拉线圈有一些关系。不过这次最终效果不再是电弧，而是一个漂亮的等离子环。

二、基本原理

  我们都知道等离子体是宇宙中除固、液、气之外的第四种物质形态，而火焰是生活中最常见的等离子体。我们在小学二年级学过，当中性原子受到电子激发后，不稳定的激发态粒子回到基态将以光的形式释放能量。以上两点知识让人类获得了各类弧光灯，比如汽车的氙气大灯，拍电影用的镝灯，装点街市的霓虹灯； 当然，还有这次提到的等离子环。

  经过简单的研究，生成一个等离子环首先需要一个环形电磁场，频率大约在10MHz以上。其次是需要一个充入了低压气体的容器，因为辉光放电多在低压容器中产生。

  为了生成所需的高频交变电磁场，我设计了一个基于Class-E的自激放大电路，LC电路谐振频率在11MHz左右。巧合的是，特斯拉线圈中的一种分类HFSSTC也采用了Class-E放大器。

三、高压电容

  需要注意的是，LC谐振回路中的C需要较高的电容耐压。众所周知，电容是一种由平行金属板构成的可以储存电荷的装置。所以我掏出了两块散热片……和一张白纸

  在众多材料制作的电容里，多片陶瓷电容（MLCC）尤其以C0G材料制作的电容具有较高的品质因数（Q），这可以极大的提升谐振回路性能。高Q值的谐振回路可以带来更高的电路效率，使得电感两端电压进一步提高。

  电桥测试八个电容串联后的Q值，八个串联后的MLCC电容Q值仍然大于单个高压瓷片电容。

四、成品展示

  最后把搭棚电路复制到PCB上，通过调节电位器给MOS管注入合适的偏置电压，我们就可以在瓶中得到一个漂亮的等离子环了。

  由于等离子体导电的特性，在电路开始工作以后，瓶中的等离子环将与初级线圈形成相互耦合的变压器。所以在电路起振后，改变偏置电压将调整电路工作状态，继而影响等离子环运行状态。

  当然，我们小学二年级还学过，不同的气体具有不同的放电辉光颜色。我们还可以给瓶中冲入不同的气体获得不同的颜色。