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闲话说 APFC

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MrCU204
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  • 2024-8-13 07:53:18
LCF.png
APFC,
正职是甚么?!
整流须全波,为甚么?!
只能boost拓扑,为甚么?!  
必须给它带负载,为甚么?!  
平波电容要比一般开关电源大,为甚么?!
MrCU204
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  • 2024-8-13 08:21:20
 
电池给出的,是纯直流,想要从市电获取纯直流,就得整流及「滤」波,  
把Q1端掉,就是个普通的整流电源,半波整流、电感或电容平波,都是低功因的方案,
LC平波是一众工频滤波中唯一能令功因为1的方案,但只有一个负载阻抗能获此效。
MrCU204
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  • 2024-9-8 12:51:25
 
小型轻量化,是开关电源的优越性,而开关电路绝大多数是以纯直流为电源的,
工频平波所需的电感和电容,都是硕大笨重的,任择其一,已经比开关板子大多了,
电,是以电磁原理产生的,发电机会受到不对称负荷的影响,所以,半波整流肯定是行不通的,
双半波整流需以中间抽头变压器为媒介,它也是既大且沉的傢伙,三个庞然巨物聚首一堂,开关板只有填缝的份儿了吧,
半桥倍压整流,如果接成正负双电源,则可像半波整流那样交直共地, 但如果想给一个负载全波供电,就不能交直共地了,
而且,倍压整流实际上是个天生的电容滤波架构,平波电容个子可不小,那么,跟开关电源适配的整流方案,就只有桥式整流。


MrCU204
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  • 2024-8-13 08:54:13
 
电流跟电动势比例恒定,只是功因为1的基本条件,
在这大前提下,电流波形必须既连续且平滑,功因才能真的为1,
但开关电路是 断续性负载,电网的负荷也就跟着Q1的开关动作而断续,
给Q1旁路,就能给电网续流,所以,这APFC不光锁定功因,还须带负载,惯常以代电器的形态登场,
半波整流,是不对称型的断续性负载,如果你楞要玩半波整流,则APFC电路得用两套。
MrCU204
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  • 2024-9-10 23:57:20
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如果楞要用buck类拓扑,那么,
即使是用了桥式整流,buck也得用两套,才能令电网里头的电流连续,
而且,负载区段的LC平波网络能否消灭工频纹波,也是个问题。



MrCU204
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  • 2024-8-13 09:40:16
 
由于「滤」波网络的介入,普通代电器的功因 既不高也不定,
此电路的Q1跟电网是直接耦合的,所以,电网的负荷完全取决于Q1的动态,
让Q1每次开通的电流 总是跟电网的瞬时电动势成正比,就能为高功因的实现定下基调,
三极管是有源器件,而使用三极管的电路,绝大多数需要纯直流,boost是个例外,用市电可以只整流不滤波。
MrCU204
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  • 2024-9-6 23:45:47
 
如果在此APFC与电网之间插入了滤波网络或一些没有功因控制功能的电路,电网内的电流就得不到Q1的规划,
对于boost电路而言,只要电源没接反而且电动势不是零 (也不超越Q1耐压),就能正常运作,不像buck那样会有Uᴅs逆转的问题,
〖DC➠DC〗,不会因把负反馈撤掉而停摆,只是输出会很受负载影响,你加减电池串联的节数,输出就跟着变,APFC的工况,其实就相当于把电池节数每秒增减一百次。
MrCU204
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  • 2024-9-12 10:22:56
  • 倒数2
 
那么,在无反馈的情况下,这DC_output跟着每秒蹦哒100次实在自然不过吧,
那个根据开关频率而取值的平波电容,对此波动表示无能为力,是必然的,所以,想要把工频纹波也摆平,这个「滤」波电容的容量 能不比一般开关电源要大一号吗?!
另外,这世界上的一切电器,无一不是根据恒压源适配而设计的,电容的作用,除了作为代电器所必须之外,就是把由boost作用造成的恒流特性「还原」成恒压源特性,合符代电器应有的恒压输出效能。



nc965
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版主
  • 2024-8-13 11:32:17
 
闲话,闲得无聊的人说的废话
MrCU204
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  • 2024-8-13 12:38:10
 
电子电路所需的电源,绝大多数是纯直流,手动更改电源电压,负载压降肯定会跟着变,任何无源「滤」波网络都压不住,
无源「滤」波的带宽是极其有限的,市电整流纹波的频率,对开关电路的平波网络而言就仿如手动更改电源电压那样,根本无法处理,这样,DC_output没带上工频纹波才怪吧?!
boost电路吃的也是直流电,但它是唯一可在没有工频滤波的情况下仍能正常运行的拓扑,透过boost电路,可看到  纯直流、普通代电器或不滤波整流  三种电源对DC_output的影响。


MrCU204
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  • 2024-8-13 13:35:03
 
把Q1摘掉,将D5两端短接,就成了最简单的代电器,
市电,是恒压源,当这代电器有载时,电容充放电,母线电流就是100Hz的窄脉冲,
如果把市电变换为恒流源,则母线电流就不会变形,这意味着电容几乎是一直吃着电的,而且,不管这恒流源是线性还是开关,都有此效果,
这样,恒流源呈现在负载上的纹波,会跟源波形相似,而用恒压源加滤波所造成的纹波,则取决于由电容与负载组合所得的时间常数,纹波波形跟源波形有显著差异。
xiaolinjob
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副总工程师
  • 2024-8-13 19:18:09
 
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MrCU204
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  • 2024-8-14 22:58:52
 
1. APFC,即主动式功率因数校正,但通常被译为有源功率因数校正。职责有二:使Ii尽量跟Vi同步;使Ii波形尽可能保持为正弦波。 此乃正职
2. 整流,不一定要全波整流。但全波或桥式整流导线的利用率高,所以通常是电压高为桥式整流,电流大为全波整流。 双半波或倍流整流需要硕大笨重的工频变压器。
3. 不一定是Boost,但Boost的电压高于正弦峰值。有利于提高功率因数,而且也有助于降低后级的传导损耗。所以APFC通常是Boost。 也许并非唯boost独专,但至少是主流。
4. APFC, 带不带载都能做到稳定输出。 稳定的是那个 由Q1全权决定,为功因为1舖路的框架,不挂载,电网内的电流无法连续。
5. 滤波电容大小?其容值恰恰可以比同功率无APFC的小。400V左右的,最多可以低至0.5倍。  因为,平波电容吃的是「恒流」脉冲,全AC周期无间断馈送。


MrCU204
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  • 2024-8-14 11:02:11
 
电池给出的,是纯直流,
代电器代谁的电,是电池嘛,不滤波,DC_output 能平直吗?!
代电器的滤波方式,来来去去就是  电感、电容、LC、RC  那么四种,
无源滤波,功因最高的是LC; 至于有源滤波,我发觉,想要高功因,还得靠电容!

如果没有电容,则DC_output是由电流建立的,电网内的电流是跟负载压降挂钩的,负载纹波跟电网功因无法兼顾!
电容存贮的是 电势能,即使电流剧变甚至断断续续,电压还是「不能突变」,这意味着,负载压降跟电网电流的关系是「解耦」的,电网电流波形可以单独受控,给主动式功因控制提供了舞台!
MrCU204
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  • 2024-8-17 09:32:23
 
电感滤波是单一环路,续流二极管不算支路,
滤波,为的是让整流电源能输出平滑的直流,没有电容,就需要恒定值的电流才能建立平直的负载压降,
因没支路,电网内的电流势必跟着被电感拉成方波 (没有任何方法可回归正弦化),所以,电容滤波才是高功因代电器的希望。


MrCU204
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  • 2024-8-14 12:48:46
 
功率因数,是电源与负载的供求关系,是瞬时电流与瞬时电动势的比例关系,
功因控制,却是建基于负载压降跟电源电流的相互关系,想要功因可控,这相互关系就应该是〖解耦〗的,
①改变负载的伏安特性,可改变 供求关系,②把恒压源变换成恒流源,则可使电源输出不受负载影响,APFC的原理,相当于方案②。
MrCU204
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  • 2024-9-10 10:51:58
  • 倒数8
 
问题是,这里没有货真价实的恒流源,只是以电感等效,
想要让线圈等效于恒流源,就得令磁场变化,亦就是要 励磁与灭磁,
最给力的灭磁,自然是断电,但其实,灭磁不需完全阻断,使环路有明显的阻抗变化就行,
跟Q1并联的负载正好合符此条件,那么,L就得以在灭磁进程中续流,令电网内的电流连续,但是,
为确保电感能正常灭磁,负载阻抗必须足够高,好让负载压降 (L的自感电势) 可始终高于电网的瞬时电动势。
MrCU204
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高级工程师
  • 2024-9-12 09:22:28
  • 倒数3
 
从APFC的案例可以认识到,约定俗成跟自然规律,可以是两回事!
①如果你真的要让APFC成为稳压器,那就是个天生的双环反馈系统,关键是,这两道反馈,是相剋的!!
②APFC的功因定位,是Q1说了算,只要L灭磁不受妨碍,电网内的电流就能既连续又平滑,有C没C,照样APFC。



MrCU204
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  • 2024-8-16 23:45:23
 
荧光灯启辉器用于荧光灯,是跟电感配套的,
boost电路的用法及效果,其实跟荧光灯启辉器类同,
焦耳小偷、白光LED电筒、直流增压器、APFC,这些功能,都可透过boost电路来实现,
这电路,你不加电容试试,只要有负载而且这负载能导电,电源里头的电流就是连续的,不管电源是不是纯直流,这意味着,它若不做代电器,也可作为「电子负载」,只需设定Q1电流跟电网电动势的比例关系,就可锁定自己的功因!
king5555
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  • 2024-8-30 00:18:48
 
好帖。但像论文写法太冗长,我不喜欢看论文和专利。
MrCU204
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高级工程师
  • 2024-9-10 23:45:05
  • 倒数7
 
书刊或网上的资讯,都仅止于信息或叙事,
而我所发布的,却是加插了自己的 感悟、思路与联想,所以就显得话唠了。


MrCU204
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高级工程师
  • 2024-8-16 23:59:21
 
APFC,中文叫做 主动式功因控制器,
但其实,APFC既无法如补偿电容那样梳理无功,亦不能像稳压器中的稳压管那样充当假负载跟电网互动,
只能作为「遮罩」把低功因负载「屏蔽」起来,以纯电阻的姿态挂载到电网上,不给电网添麻烦,但不监测电网状况,也不跟其他负载有任何交集,
SVC可说是APFC的前辈,它是带有电容的有源逆变器,可侦测电网的功因环境,能投放或收纳无功能量,单靠电容只能把无功的相位挪移,SVC则能把畸变破缺的波形修补,这点比电容及APFC都强,所以,APFC至今仍未能将SVC淘汰掉。

z443233785
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副总工程师
  • 2024-8-17 21:15:47
 
请教一下,像90-264Vac输入,PFC后面的大电容,一般是怎么选择的,是1uF/W吗
MrCU204
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高级工程师
  • 2024-8-18 10:45:20
 
抱歉,我可非专业人士,关于电容容量,印像中是每瓦 2至5μF,但我怀疑,同样的功率,如果是低压大电流的话,这个参考值可能不够。


MrCU204
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高级工程师
  • 2024-9-9 11:11:15
 
同样是boost拓扑,APFC的操控跟DC↠DC是不一样的,
APFC的监理手法类似于 电流环,而且在APFC中,此环才是主线,它规划的是电网电流!
而DC↠DC直接以DC_output指挥就可以,引入电流模式当然可起辅助优化的作用,不过,以电池供电者,电流模式并非必须。
真武阁
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副总工程师
  • 2024-9-9 17:02:37
  • 倒数10
 
通常说的电流模式不是你理解的电流模式。电流模式电压模式的区别并不是AD或DC(比如一颗3842用在电池输入的拓扑中它可以是电流模式。)
你这里想说的反馈环路的参考源吧。
MrCU204
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高级工程师
  • 2024-9-10 09:10:08
  • 倒数9
 
电流环的工况,跟单稳态触发器类似,触发翻转后回到稳态所需的时间取决于检流电阻的压降,
boost拓扑,论结构及工序,跟电流环近似,论监控,就是APFC跟DC➠DC两者的採样点不一样 (检流电阻在DC➠DC中可省掉)。
真武阁
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副总工程师
  • 2024-9-11 13:21:45
  • 倒数5
 
(ˉ▽ˉ;)...
MrCU204
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高级工程师
  • 2024-9-12 06:51:57
  • 倒数4
 
正因为 DC➠DC 是直接以DC_output指挥的,等同于负反馈式稳压器,
而APFC的採样点是Q1,根本就不在负载上,那就既非稳压亦不是定流,而不过是 高功因代电器。


MrCU204
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高级工程师
最新回复
  • 2024-9-12 10:53:35
  • 倒数1
 
口诀《五个甚么》,正好按着由整流至负载的顺序说了个遍,可作为认识APFC原理的思路,
另外还有两个不属于原理范畴,开帖时没提及的项目:①右半平面零点现像,②稳压控制跟功因锁定彼此相剋的问题。
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