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[开关电源]

闲话说 APFC

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MrCU204|  楼主 | 2024-8-8 23:54 | 只看该作者 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式
沙发
MrCU204|  楼主 | 2024-8-11 10:28 | 只看该作者

电子电路,绝大多数是需要纯直流供电的,
能为boost拓扑所用的,同样也是直流,不过,这直流可直接从市电摄取而完全不用「滤」波,
想要让功因受控,就不能让任何「滤」波环节掺和,boost拓扑没错是有增压作用,但在APFC中,增压并非重点,而是电路跟电网直连,没有滤波网络的介入,
当然,增压作用对于功因控制也有其必要性,让负载既能从电网取电却又跟电网解耦,正正就是利用boost独有的增压作用,
Q1的开关动作,锁定了电网负荷的时间点(相移功因),亦为供求关系(波形功因)定下了基调,剩下的就是利用负载通道让电网负荷得以连续,boost是开关电路,可电源不是纯直流啊,跟一般的电容滤波整流电源相比,平波电容受到的补给虽然近于连续,但并非等幅波而是工频包络,所以,平波电容的容量还得比一般开关电源为大。

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板凳
MrCU204|  楼主 | 2024-8-15 06:15 | 只看该作者

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!

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。

滤波,如果没有电容,则DC_output是直接以电流建立的,电网内的电流是跟负载压降挂钩的,这样,负载纹波跟电网功因可就无法兼顾!
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〖解耦〗了,电网电流波形可以单独受控于Q1,给APFC的操作提供了舞台!

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地板
MrCU204|  楼主 | 2024-8-17 08:41 | 只看该作者

电感滤波只需续流二极管,不需支路,
滤波,为的是输出平滑的直流嘛,没有电容,就需要恒定值的电流才能使输出平直,
因没有其他支路,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),所以刚才说,电容滤波才是高功因的希望。

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MrCU204|  楼主 | 2024-8-17 08:47 | 只看该作者

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,
APFC,中文名为〖主动式功因控制〗,这电路,可锁定功因,但本质上,它其实应该视之为〖电子负载〗器,
它不像电容那样能够搭载无功,所以,它只能独善其身而不能兼济天下,对电网功因起不了「补偿」作用,当然,如果全世界的电器设备都预装APFC的话,电网就犯不着施加任何功因补偿,
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!
电子滤波器,其实就是以电容取代基本版(无控式)串联稳压器的稳压管,APFC的功因,Q1说了算,功因高而且不受负载影响,作为代电器,它所起的其实亦就是 电子滤波器 (有电容器才行) 的作用。

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MrCU204|  楼主 | 2024-8-17 08:56 | 只看该作者

相移功因的矫正,一个电容并联下去立即搞定,简单粗暴,
但波形功因就难缠多了,几乎可以说,只有动用有源器件才能摆平,
矫正相移功因的电容器,从功能上说,是个无功库,减轻电网的无功负荷,但按身份属性而言,它其实也可视之为假负载!
控制功因,不光是「做好自己」,而是对环境的干预,倘若你真要把APFC当成补偿电容来用,你就必须引入 功因监测 机制,让Q1受到 电网功因信息 的控制,但坏处显而易见,就是会增加电网在某些瞬间的有功负荷,
如果把电器设备作为boost电路的负载,则电网的功因只由这APFC敲定,电器设备吃电如常,但对电网功因的影响则被屏蔽,那就不需对电网添加额外的功因矫治措施了; 至于平波电容要不要,可视乎负载是否需要纯直流。

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MrCU204|  楼主 | 2024-8-31 23:33 | 只看该作者

SVC,可算是APFC的前辈,
不过,SVC是 有源逆变,可提供容性无功,而APFC则是「结界」,负载的无功是根本不会进入电网的,
APFC由于只能独善其身,故至今还未能让SVC「退役」,而且,像图中这种原理级的电路,是单行道,只能像线性稳压那样充当 代电器,无法做到让能量往电源返还。

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MrCU204|  楼主 | 2024-8-31 23:38 | 只看该作者

有说,boost并非APFC的唯一,那好,至少是首选没异议吧?!
此电路,如果把Q1裁掉,就回退为烂大街老掉牙的电容平波的代电器,L仿如导线一根,充其量像磁珠那样衰减射频杂讯而矣,而D5亦可「归隐」去也,
当Q1动起来时,其电流跟电网电动势的比例关系即告敲定,L灭磁时,释出的电流是跟Q1电流一样大的,所以,只要有负载,电网内的电流就能既连续又平滑,
而负载压降高于电网电动势,则是L得以顺利灭磁的条件,所以,负载的阻值是不可太低的,至于电容,像白炽灯或电热棒这类 只看有效值,不计较波形 的负载,C省掉也无妨,功因,是Q1说了算的。

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MrCU204|  楼主 | 2024-8-31 23:57 | 只看该作者

市电,是恒压源,电网透过整流子跟电容连接,就只能在峰值时才有负荷 (近似短路),
想要矫正电流波形,在过去,用电感输入型的LC滤波是最佳选择,但适合它的负载,必须是指定数值的纯电阻,简直不要太挑食了吧,
跟其他无源滤波比较,当负载合适时,电网内的电流跟电动势同形同步,合乎功因改良的大方向,实乃LC滤波的不二之选,可惜,那扼流圈和「大水库」的重量及体积,于今实在不合时宜,
替代LC滤波的办法,就是把市电改性为恒流源,这样做,注入平波电容的电流,就是依循正弦规律的,而APFC的操作,正好就有这此等效果,而这恒流输出,使得电网负荷被固定,功因就锁定了,
三极管不像双向可控硅那样能吃交流电,开关电源的使用场景,绝大多数是直流,而那些负载需要的,同样绝大多数是纯直流,欲使输出平直光滑,电容自然逃不掉,
电池给出的电,既平直又宁静,在电池上串个大功率白炽灯或几个二极管 (加个跟它们并联的按钮),当你每秒点击那按钮一百次,DC_output是不是也会跟着每秒蹦哒一百次呢,可要知道,为了取得对功因的绝对掌控,APFC的Q1必须 跟整流子直接耦合,那就等于让纯直流电源 由零至某最大值 每秒调较一百次,单靠常规数值的平波电容遏得住吗?!

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