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为何小米120W充电器的PFC电感只是RM6?

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谢开源
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LV8
副总工程师
  • 2020-10-30 15:05:02
10问答币
[img]blob:http://bbs.21dianyuan.com/8f36352c-cfd9-490d-9c2b-7705e3937a17[/img]充电头上看到的,有以下疑问不解,请大家帮忙解惑,谢谢!
1)为何小米120W的PFC电感RM6就搞掂了?这么小?如何算出来的?PFC IC是TI UCC28056   
2)输出为何用到3个光耦,为何?通常两个就够了(一个稳压,一个保护)

因为Boost电感公式AP=4/sqrt(3)*Pin*Ton/(B*Kw*J).所以相同功率时减小Ton就能减小AP值。
4)Ton这个值我们应该怎么取?
5)充电器的PFC电感比适配器的电感体积小很多(AP也小)是因为B,Kw,J取得很大的原因吗?还是Ton取得不一样?
6)取小的PF设计值能减小PFC电感的体积吗?比如APFC电路通常PF>0.9,若减小PF要求为0.8是否就可以减小PF电感体积?无源PFC电感则有这种效果

silent1188
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LV8
副总工程师
  • 2020-10-30 19:18:18
 
220V单电压可以用很小的电感。

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谢开源
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LV8
副总工程师
  • 2020-10-31 09:29:38
 
如果只是高压起作用,那么我用公式AP=Po*Ton/(Eff*J*Kw*B)=120*5/(0.93*500*0.4*0.3*10^2)=0.1075cm^4(取Ton=5uS,fs=100Khz,B=0.3T,Eff=0.93,Kw),而RM6 AP=0.1075cm^4.这也不够啊?请问你如何计算的?

wangdongchun
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LV10
总工程师
  • 2020-10-30 21:23:02
 
第一个问题 对于220v环境下 PFC电感在这种小功率环境中 个头完全可以使用这么小巧的;
第二个问题  电容耐压值按照实际使用情况来看 选用DC450V等级的安全性和可靠性当然要高于DC400v级的,不过限于体积和成本原因的考量 往往后者多常见;
第三个问题  多出的光耦恐怕是输出端电压开启光耦 以防无手机接入情况下输出端发生意外

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谢开源
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LV8
副总工程师
  • 2020-10-31 09:42:52
 
1)请教如何计算PFC电感AP值,我算的差异很大。
2)264V*1.414=374V.那PFC Uo一定>380V吧?取Uo=380V时,Don=(380-374)/380V=0.0158这个占空比太小了吧?再加上电容上的纹波,工作会不会异常?
3)6pin的PFC:Ucc28056没有控制脚,轻载时PWM IC如何关PFC?

lovelee
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LV8
副总工程师
  • 2020-10-31 14:21:33
 
这个计算还是要结合电路设计参数。估算值
谢开源
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LV8
副总工程师
  • 2020-10-31 16:51:29
 
能否讲详细点?
I123456
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高级工程师
  • 2020-10-31 08:51:26
 
我看了下,100-120V没有220-240V功率大,差一点,用400V确实比较成本敏感吧,PFC电容400V的话,压差也不是很大,RM6应该够了,以前我看有些电源85-305V PFC电压设置在440V 居然也是450V电容,幅值都差不多431V,我一般都用475V或者500V

谢开源
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LV8
副总工程师
  • 2020-10-31 09:44:54
 
如何计算窄压PFC电感?问题同上
I123456
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高级工程师
  • 2020-11-1 15:12:52
 
按照176-264V计算不就行了?
谢开源
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副总工程师
  • 2020-11-2 17:12:22
 
不懂怎么算,算不到这个AP值
joezzhang
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副总工程师
  • 2020-11-2 18:22:39
 
111.JPG
至于大电容,就是按保持时间算了,√((385V)^2-2*122.5W*10ms/2*56uF)=355V,DCDC最低工作电压355V的话,可以提供10ms保持时间
谢开源
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LV8
副总工程师
  • 2020-11-3 09:22:47
 
谢谢你的公式。有一下疑问请帮忙解答:
1)你的AP公式是如何演变过来的?我之前了解的公式中没4/sqr(3)这个系数。
2)你的公式中取fs_min=100KHZ@180Vac, 据我之前了解CRM是在高压输入时工作频率最小,180V时工作频率最大见附图(所以以前我通常取fs_min=50KHZ@264V),所以不明白为何这样设计
3)你的公式中B和J都取得很大,那温度会不会很高?
4)Uo=385V,高压输入会不会PF值异常?
5)如果Uo=385V,那么400V的电容估计很危险
CRM PFC.png
joezzhang
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LV8
副总工程师
  • 2020-11-3 20:03:28
  • 倒数9
 
1、那个系数是三角波有效值和峰值换算过来的
2、最低开关频率如果按纯CrM模式是你这个图形,但是TI这个芯片有DCM模式,所以180V应该已经工作于DCM模式,频率是应该调整低一点
     我没有用过这个芯片,不知道调低多少满足实际工况
3、B不算大,这个还是工作在第一象限,损耗应该按Bac=Bm/2计算;J是比较高一点,可以根据温升来调整
     一般充电器不可能长时间满载工作,只有恒流和恒压的拐点处才出满功率,充电1小时能有15分钟满载了不得,不必按工业电源标准降额
4、385V是通用PFC电压,随便找个1-3kW的电源都有可能是385V,不明白为什么有PF异常的疑问
5、400V的电容肯定是有风险,我见过最胆大的也是用420V电解,因为PFC电压环慢,10-15V的纹波不算高,然后动态一上400V就可能要挂
     不过只是充电的话,后级配合好不让大动态负载出现,勉强能用吧。但是确实不怎么可靠,所以我从来不买小米的东西,白送都不要
谢开源
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LV8
副总工程师
  • 2020-11-4 11:29:26
  • 倒数8
 
4、385V是通用PFC电压,随便找个1-3kW的电源都有可能是385V,不明白为什么有PF异常的疑问
----1)我想:因为D=(Vo-Vin)/Vo,当设Vo=385V,而输入Vin=300Vac(充电器通常要求此时不能坏),那么这个公式不就不成立了?
2)实际输入300Vac时会出现什么现象?PF值很低,IC失控还是怎样?
joezzhang
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LV8
副总工程师
  • 2020-11-4 16:58:59
  • 倒数7
 
市面上你随便买一个手机充电器,能长时间抗300Vac不挂的算你运气好,us级别的浪涌,400V电容抗得住,但这个时间级别的过压不影响PF值

单相电输入的有一个算一个都是标称100-240Vac(最大扩展范围85-265Vac,极个别标称85-270Vac)

除了印度和国内的内蒙古等老少边穷发电机功率不够的时候用两根火线供电,没有其他地方会有300Vac的要求

但这个时候300Vac又太低了,以前有朋友供货内蒙需要380Vac正常工作,然后前几年做过一个印度客户要求450Vac不坏(可以关机,但不能损坏)

谢开源
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LV8
副总工程师
  • 2020-11-5 09:00:27
  • 倒数6
 
目前我这边的印度版的充电器都是要求300V能正常带仔,性能指标全部满足(但label还是100-240V),内部采用400V电容两个串。三星的还要求叠加930Vac 0.5mS 11个脉冲不能坏。
所以很好奇印度版适配器带PFC的是如何元件选型的?
zj19841027
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高级工程师
  • 2020-11-3 14:01:53
 
120w的PFC用EE13都可以的(AE=30mm^2)
谢开源
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LV8
副总工程师
  • 2020-11-3 14:09:55
 
请问满载时温度效率有多少?
zj19841027
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高级工程师
  • 2020-11-3 15:51:41
 
PFC 效率96.5%  ,环境温度30度的时候,线圈105,磁芯为107度
谢开源
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副总工程师
  • 2020-11-3 17:34:03
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星北king
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  • 2020-11-9 21:16:44
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PFC 滤波电感,应该在最小输入电压时,对应的峰值电流的纹波率,以及在输入电压为一般输出电压时,可以大概评估一个BOOST 电感
输出滤波电容的,则需要滤除低频的100Hz的交流电流,相对而言容量一般会很大
星北king
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助理工程师
  • 2020-11-9 21:28:02
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截图02.jpg 截图01.jpg 截图00.jpg
这是我做的PFC的仿真和波形
谢开源
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LV8
副总工程师
  • 2020-11-10 09:11:26
  • 倒数3
 
因为Boost电感公式AP=4/sqrt(3)*Pin*Ton/(B*Kw*J).所以相同功率时减小Ton就能减小AP值。
1)Ton这个值我们应该怎么取?
2)充电器的PFC电感比适配器的电感体积小很多(AP也小)是因为B,Kw,J取得很大的原因吗?还是Ton取得不一样?
3)取小的PF设计值能减小PFC电感的体积吗?比如APFC电路通常PF>0.9,若减小PF要求为0.8是否就可以减小PF电感体积?无源PFC电感则有这种效果
星北king
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LV3
助理工程师
  • 2020-11-26 10:28:00
  • 倒数2
 
我建议你不要太纠结与这个公式,这只是别人的总结公式,不见得到处试用。另外你需要理解拓扑的工作过程才能更好的推导需要的电感感量
1、比如说我们做PFC的时候,由于BOOST拓扑输出电流的连续性,一般都会选择BOOST拓扑作为PFC的基本应用
2、根据BOOST的特性,BOOST是在最低输入电压时,纹波电流最大,所以你需要选定你的输入电压有效值最低时去计算纹波。你可以根据输入电压有效值计算有效占空比,一句BOOST有效占空比计算输入电流有效值,你也可以依据输入输出功率守恒就算输入电流有效值,从而得到最大电流峰值
3、然后你还要依据设计目标,设计为CCM模式,还是DCM模式等确认电感电流纹波纹波率,比如CCM模式已选选择为小于0.2的纹波率,DCM模式一般选择为0.4-0.6的纹波率。
4、确定纹波率你就可以知道最大纹波电流了。
5、由BOOST的占空比公式以及电感伏秒平衡公式我们可以知道,当输入电压为输出电压一半的时候纹波率最大。从而确定在最低输入电压有效值时,电流纹波率最大的输入电压点。
6、这样周期T,占空比D,电流变化DELTA_I你都有了,就自然可以计算好需要的电感量了。

第二,电感计算,前面已经得到你的电路工作过程的峰值电流了,
然后你需要查阅数据手册,理解你选用的磁心能够允许的最大磁通密度,选用选择一个小于饱和磁通密度(当然在这个过程你也需要评估铁耗和铜耗)。
依据环路定理以及麦克斯韦方程,你可以得到电感系数,这样你才可以迭代计算出最佳的匝数以满足上述选定的磁通量B,完成 计算
谢开源
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LV8
副总工程师
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  • 2020-11-27 09:20:20
  • 倒数1
 

谢谢!
2、根据BOOST的特性,BOOST是在最低输入电压时,纹波电流最大,所以你需要选定你的输入电压有效值最低时去计算纹波。你可以根据输入电压有效值计算有效占空比,一句BOOST有效占空比计算输入电流有效值,
----有效占空比如何计算?如何用占空比计算有效值电流
3、然后你还要依据设计目标,设计为CCM模式,还是DCM模式等确认电感电流纹波纹波率,比如CCM模式已选选择为小于0.2的纹波率,DCM模式一般选择为0.4-0.6的纹波率。
----DCM的纹波率是如何定义的?


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