技术领域
[0001] 本
申请涉及
电子技术领域，尤其涉及一种特斯拉线圈音乐播放器。
背景技术
[0002] 在人们的生活中，经常通过播放器播放音乐来放松心情等。普通音乐播放器的扬声器都是通过振膜的振动驱动空气发声，振膜发声的本质是受迫振动，由于现有振膜是一种具有回复
力和
质量的机械结构，因此会存在一个固有
频率(即谐振频率)的问题，这就不可避免的产生
频谱失真(包含瞬态失真)，导致音质不够好。实用新型内容
[0003] 本申请提供一种特斯拉线圈音乐播放器，以解决传统的扬声器音质不够好的问题。
[0004] 本申请的上述目的是通过以下技术方案实现的：
[0005] 本申请
实施例提供一种特斯拉线圈音乐播放器，包括：音频输入模
块、驱动芯片、振荡
电路、场效应管和特斯拉线圈；
[0006] 所述音频输入模块连接所述驱动芯片的控制
信号输入端，用于向所述驱动芯片输入
音频信号；
[0007] 所述振荡电路连接所述驱动芯片的内部
振荡器的两个引脚，用于调整振荡频率；
[0008] 所述场效应管的栅极连接所述驱动芯片的驱动输出端，所述场效应管的漏极连接所述特斯拉线圈的初级线圈，用于根据所述驱动芯片输出的驱动信号导通或截止，从而驱动所述特斯拉线圈产生声音
电弧；
[0009] 所述特斯拉线圈的次级线圈的一端接地，另一端用于产生声音电弧。
[0010] 可选的，所述驱动芯片为型号TL494的脉冲宽度调
制芯片。
[0011] 可选的，所述音频输入模块的一端接地，另一端连接所述驱动芯片的死区控制引脚。
[0012] 可选的，还包括电位器，所述电位器的2号引脚连接所述驱动芯片的死区控制引脚，所述电位器的1号引脚和3号引脚中的其中一个接地，另一个连接所述驱动芯片的基准
电压引脚以及两个误差
放大器的反相引脚；所述驱动芯片的两个误差放大器的同相引脚均接地。
[0013] 可选的，所述驱动芯片的输出控制引脚接地。
[0014] 可选的，所述振荡电路为
电阻-电容振荡电路，其中电阻的大小可调节。
[0015] 可选的，所述特斯拉线圈的初级线圈的
匝数为2-10匝，次级线圈的匝数为1000匝。
[0016] 可选的，所述特斯拉线圈的初级线圈和次级线圈均包含聚氯乙烯骨架。
[0017] 可选的，所述驱动芯片的电源输入端连接12-40伏的直流电源。
[0018] 可选的，还包括设置在所述次级线圈外部的防护罩。
[0019] 本申请的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：
[0020] 本申请实施例提供的技术方案中，通过设置驱动芯片，并将音频信号输入驱动芯片的
控制信号输入端，以及设置振荡电路调节振荡频率，从而可以使驱动芯片将输入的音频信号转换为驱动信号输出，再经场效应管放大后，即可驱动特斯拉线圈释放电弧发声，如此设置，特斯拉线圈的次级线圈可以通过高电压将空气电离，从而能够驱动
离子化的空气振动发声，相对于传统的扬声器，由于没有振膜，因此不会产生频谱失真，即能最大限度还原声音的真实音色。
[0021] 应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请。
附图说明
[0022] 此处的附图被并入
说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理。
[0023] 图1为特斯拉线圈的一种等效电路示意图；
[0024] 图2为本申请实施例提供的特斯拉线圈音乐播放器的电路结构示意图；
[0025] 图3为本申请实施例提供的特斯拉线圈音乐播放器的另一种电路结构示意图。
具体实施方式
[0026] 这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附
权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的装置和方法的例子。
[0027] 在对本申请的技术方案进行说明之前，首先对特斯拉线圈的工作原理和基于特斯拉线圈的音乐播放器的工作原理进行说明。
[0028] 请参阅图1，图1为特斯拉线圈的一种等效电路示意图。如图1所示，充电端输入交流电源，为电容C1充电，当电容器C1两端的电压达到打火器S1的
击穿电压时，打火器打火导通，使C1与特斯拉线圈的初级线圈L1组成LC振荡电路，初级LC回路发生
串联谐振，谐振频率为 给次级线圈提供足够高的励磁功率，使其共振。特斯拉线圈的次级线圈L2的一端接地，另一端与大地之间形成等效电容C2。L2和C2也组成LC振荡电路，并且其振荡频率与初级线圈相同，即次级线圈的电感与分布电容也发生串联谐振，这时放电终端电压最高，于是就能看到电弧。
[0029] 其中，电弧即高电压造成的气体放电现象。在一般的状态下，空气的分子大部分为中性不带电，但经过高压放电后就成为带电的粒子，这种现象称游离化或电离。剧烈的电离过程会产生电弧放电，电弧的横截面直径(粗细)与电弧中
电流大小成正比，粗细程度就是空气膨胀程度不同的表现，(
声波的产生需要空气的膨胀和收缩，收缩过程就是电弧电流由大变小
时空气膨胀系数也由大变小的过程)通过音频信号控制电弧中电流的大小则产生相应的声波，这就是基于电弧放电发声的原理。
[0030] 基于以上原理，本申请设计了一种特斯拉线圈音乐播放器。
[0031] 实施例
[0032] 请参阅图2，图2为本申请实施例提供的特斯拉线圈音乐播放器的电路结构示意图。如图2所述，特斯拉线圈音乐播放器包括：音频输入模块101、驱动芯片102、振荡电路103、场效应管104和特斯拉线圈105；
[0033] 音频输入模块101连接驱动芯片102的控制信号输入端，用于向驱动芯片102输入音频信号；振荡电路103连接驱动芯片102的内部振荡器的两个引脚，用于调整振荡频率；场效应管104的栅极连接驱动芯片102的驱动输出端，场效应管104的漏极连接特斯拉线圈105的初级线圈，用于根据驱动芯片102输出的驱动信号导通或截止，从而驱动特斯拉线圈105产生声音电弧；特斯拉线圈105的次级线圈的一端接地，另一端用于产生声音电弧。
[0034] 具体的，如图3所示，驱动芯片可以为型号TL494的脉冲宽度调制(pulse width modulation，PWM)芯片。PWM是一种模拟控制方式，其是根据相应
载荷的变化来调制晶体管基极或场效应管(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor,MOSFET)栅极的偏置，来实现晶体管或MOS管导通时间的改变，从而实现
开关稳压电源输出的改变。这种方式能使电源的
输出电压在工作条件变化时保持恒定，是利用
微处理器的
数字信号对模拟电路进行控制的一种非常有效的技术。
[0035] 如图3所示，音频输入模块101的一端接地，另一端连接驱动芯片102的死区控制引脚(4号引脚)，从而向驱动芯片102输入音频信号作为控制信号。
[0036] 其中，音频输入模块101可以为3.5mm立体声
接口，即最常见的智能手机的
耳机接口；或者也可以是蓝牙4.0协议的立体声传输模块，例如型号SV-2602的产品。只要能实现相应的功能即可，对此不进行限制。此外，如图3所示，音频输入模块101与TL494芯片的4号引脚之间还可以串联一个100nF的电容，其作用是隔离直流信号，即滤除
干扰信号，从而提高输入TL494芯片的信号的质量。
[0037] 需要说明的是，TL494芯片的4号死区控制引脚实质上是占空比调节引脚，因此根据输入的音频信号(电压)不同，其占空比随之改变，则输出的驱动信号也会随之改变。其中，4号引脚
输入信号可以为0～3.5V电压，电压越高，死区时间越宽，占空比越小。
[0038] 进一步的，特斯拉线圈音乐播放器还包括：电位器R1，电位器R1的2号引脚连接驱动芯片的死区控制引脚，电位器的1号引脚和3号引脚中的其中一个接地，另一个连接驱动芯片的基准电压引脚(14号引脚)以及两个误差放大器的反相引脚(2号和15号引脚)；驱动芯片的两个误差放大器的同相引脚(1号和16号引脚)均接地。
[0039] 其中，电位器中间的引脚为2号引脚，1、3号引脚是等价的，因此接线时可以互换。通过设置电位器R1，可以调节TL494芯片的最大占空比，从而可以调节播放器最终输出的声音的音质。
[0040] 两个误差放大器分别用于
电源电压反馈和过流保护。5V直流基准电压用于提供TL494芯片需要的偏置电流，例如各比较器和误差放大器等可以使用它。
[0041] 此外，振荡电路103可以为电阻-电容振荡电路，即RC振荡电路，其中电阻的大小可调节。具体的，可以设置一个2.2KΩ的固定电阻和一个最大22KΩ的可变电阻串联后连接TL494芯片的6号引脚，然后设置10nF的电容连接TL494芯片的5号引脚，并将电阻和电容的另一端接地。振荡电路103的作用是调节TL494芯片内部振荡器的振荡控制信号的振荡频率，频率的计算公式为 因此通过调节可变电阻的电阻值即可进行调节，其最终目的也是调节播放器最终输出的声音的音质。
[0042] TL494芯片的13号引脚为输出方式控制引脚，即根据其实际连接方式决定TL494芯片
输出信号的形式。当13号引脚接低电平时，TL494芯片内部通过与
门封
锁了D触发器翻转信号输出，此时两个晶体管状态由PWM比较器及死区时间比较器直接控制，二者完全同步，用于驱动单端电路。当13脚接高电平时，D触发器起作用，两个晶体管轮流导通，用于驱动推挽或桥式变换器。本实施例中，采用第一种控制方式，即13号输出控制引脚接地(低电平)。
[0043] TL494芯片内部进行比较器比较后，由9号引脚输出方波驱动信号至场效应管104。场效应管104(MOS管)需要选择GS(即栅极和源极)电容尽量小的产品，从而可以减小
开关损耗，例如可以选择型号IRF540的N
沟道MOS管。在具体实施时，还可以在场效应管104的栅极(G极)和TL494芯片的9号引脚之间串联一个小电阻(例如图中为10Ω)，目的是限制G极电流以及抑制振荡。具体的，一方面，由于MOS管是由电压驱动的，因此G级电流很小，但是因为本身的寄生电容的存在，在MOS管打开或关闭的时候，会对电容进行充电，所以其瞬间电流较大，为了保护MOS管，因此需要对电流进行限制；另一方面，MOS管接入电路时，也会有寄生电感的存在，与寄生电容一起，形成LC振荡电路，因此可能会对TL494芯片输出的方波信号造成干扰，通过串联一个小电阻，可以避免或减轻该干扰。
[0044] 场效应管104的漏极(D极)连接特斯拉线圈105的初级线圈，接收到方波驱动信号后，低电平时截至，高电平时导通，从而将驱动信号(电压)输入特斯拉线圈105。在具体实施时，特斯拉线圈105的初级线圈可以为2-10匝，次级线圈为1000匝。其中，根据以上所述的特斯拉线圈的工作原理可知，在保证次级线圈部分不变的情况下，初级线圈部分电容C(即MOS管的GS电容)越小，则所需的电感L越大(即初级线圈的匝数越多)，但同时要注意，为了保证能够产生足够的升压，初级线圈的匝数不能太多。
[0045] 对于特斯拉线圈105的具体参数，初级线圈可以用直径18cm的聚氯乙烯PVC塑料管做骨架，用直径2mm的漆包线绕制。次级线圈可以用直径7.5cm长约35cm的PVC塑料管做骨架，用直径0.23mm的漆包线绕制。绕制完成后将初级线圈套在次级线圈外侧。此外，由于次级线圈外部会产生很高的电压，为了防止意外碰伤或被高压放电击伤，还可以用直径11cm的PVC管为次级线圈做一个防护罩，将其套在次级线圈外侧。
[0046] 此外，一些实施例中，如图3所示，还可以在MOS管的S极和D极之间设置一个型号UF4007的寄生
二极管，用于保护MOS管不被产生的瞬间反向电流击穿。
[0047] 上述的特斯拉线圈音乐播放器的工作原理为：特斯拉线圈105的次级线圈的一端接地，另一端与大地形成等效电容，从而产生电弧放电。从音频输入接口101输入的音频(电压)不断调节TL494芯片输出的方波的占空比，并经由场效应管104进行开关控制，因此就引起了特斯拉线圈105产生的电弧的变化，电弧的变化引起电弧核心
温度的变化，也就引起了不同程度的空气膨胀变化，最终形成了“电弧音乐”。
[0048] 本申请的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：
[0049] 本申请实施例提供的技术方案中，通过设置驱动芯片，并将音频信号输入驱动芯片的控制信号输入端，以及设置振荡电路调节振荡频率，从而可以使驱动芯片将输入的音频信号转换为驱动信号输出，再经场效应管放大后，即可驱动特斯拉线圈释放电弧发声，如此设置，特斯拉线圈的次级线圈可以通过高电压将空气电离，从而能够驱动离子化的空气振动发声，相对于传统的扬声器，由于没有振膜，因此不会产生频谱失真，即能最大限度还原声音的真实音色。
[0050] 可以理解的是，上述各实施例中相同或相似部分可以相互参考，在一些实施例中未详细说明的内容可以参见其他实施例中相同或相似的内容。
[0051] 在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
[0052] 尽管上面已经示出和描述了本申请的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本申请的限制，本领域的普通技术人员在本申请的范围内可以对上述实施例进行变化、
修改、替换和变型。
