5iMX.com 我爱模型 玩家论坛 ——专业遥控模型和无人机玩家论坛（玩模型就上我爱模型，创始于2003年）

标题: 高端电调的Active Free-wheeling同步整流电路，为何其他电调低油门发热易烧 [打印本页]
作者: amphibia    时间: 2015-12-19 20:28
标题: 高端电调的Active Free-wheeling同步整流电路，为何其他电调低油门发热易烧
本帖最后由 amphibia 于 2017-1-12 23:45 编辑

前言：

跟论坛里几个朋友聊过，感觉在国内对于航模车模齿轮比和电调半油门发热的不甚理解。国外论坛模友ub3r在2012年就有一篇详细的电调大比拼：原文 NEW - ESC vs ESC。文章和附带视频也详细介绍了active free-wheeling功能 (AFW)，翻译为同步整流电路 ，也以Castle凤凰HV160 (无AFW但有大散热块) vs K牌Kosmik 200A (有AFW但是散热薄)为例，验证AFW的作用。凤凰HV160算是不带AFW的电调中最高水平之一。K牌Kosmik 200A是市场上最贵的航模电调，带AFW和用料足是他的特点。



时间关系，翻译先挑大家感兴趣的结论部分，大家反应热烈，我也有动力继续翻译。读者觉得有矛盾点请提出，也敬请查阅原文。带负能量的跟帖敬请回避。

基础理论：
1. 无刷直流电机都是电感器（感谢cyclone1983和iamxmz更正翻译）
   - 1a. 有电感器的电路里，电流无法瞬间切换方向
   - 1b. 加载在电机(电感器)的电压可以瞬间切换方向

图中上面是半油门，下面是全油门

(, 下载次数: 52)

2. FET场效应管是电调用来控制切换的元件，diode二极管是电子单向阀。FET里都自带二极管
3. 所有电调都是利用FET来切换电压
4. 另外所有电调都要有一定的free-wheeling功能（字面理解就叫溜车，实际不然）

   - 4a. 中低档电调用二极管完成，称为被动整流Passive free-wheeling（PFW）
   - 4b. 高档的电调用FET完成，称为主动同步整流Active free-wheeling（AFW）
5. PFW和AFW的区别是发热，PFW用二极管会把电压切换时出现的能量基本全部转变为热能，发热大。而AFW用FET做free-wheeling, 发热小。
我用高低档没有贬义，是额外的功能，AFW能让电装搭配计算方便，但是不是必要条件。但是产品本身一分钱一分货也是有道理的。


中低端ESC带PFW


高端ESC带AFW



原文拆解了许多电调内部图，有兴趣的朋友自己先看原帖。反正我看完结论一分钱一分货。原作者拆开K牌Kosmik200，24个FET每一个都是惊人的160A额定电流，因此Kosmik200跑200A绰绰有余。原文作者估算部分元件采购成本都超过200美元成本，至于零售价值不值5000人民币的价格？自由市场经济下有暴利就有模仿者，至于你等不等，自己决定，但是随便说别人买高档货是人傻钱多的请调整自己心态。
 (, 下载次数: 72) (, 下载次数: 63) (, 下载次数: 68)



实验测试发热：Castle凤凰HV160 （PFW）vs  KontronikK牌Kosmik200 (AFW)

测试设置：
(, 下载次数: 62)

1. 各自按照各自的额定电流进行3分钟
    - 第一项测试100%油门50%额定电流，凤凰HV160跑80A，K牌Kosmik200跑100A
    - 第二项测试50%油门25%额定电流，凤凰跑40A，K牌跑50A

2. 凤凰HV160A静态内阻是市面上最低的，比Kosmik200还要低20%
3. 补充：凤凰有巨型散热片，K牌200就用原厂薄铝壳散热。测试结果对K牌略有不公平
4. 补充：凤凰是在24Khz切换，K牌200是在32Khz切换，发热结果也对K牌略有不公平

测试结果：
1. 全油门3分钟后，凤凰HV160从摄氏29度上升到50度，K牌从28.5度上升到75度。
2. 50%油门3分钟后，凤凰HV160从摄氏42度上升到112度，K牌从43度上升到95度。

(, 下载次数: 67)
(, 下载次数: 67)

作者总结：
0. 全油门下，凤凰的低内阻和大型散热片发挥了优势，因此升温幅度小。
1. 50%油门下，凤凰HV160的PFW的发热劣势就非常明显，K牌Kosmik 200的AFW完胜
2. 如果50%油门时凤凰也用32Khz，温度估计还要升高达到120-125度。
3. 50%油门测试仅仅是用了40-50A，也就是两个额定电流的25%。升温已经很明显。
4. 如果50%油门再加50%额定电流，即80-100A，3分钟下来K牌肯定温度还要高，估计需要散热片。但是相比之下，凤凰基本活不过2分钟。

(, 下载次数: 63)

对于一般模友的实际意义：

- 如果计算好齿轮比，或者愿意通过更换电机、齿轮、电池的方式改变转速的朋友，而且能接受每种搭配转速变化有限，或者半油门电流负载小的朋友，用什么电调都行。

- 希望一套动力设备却希望达到宽转速区间的模友，或者懒人土豪，请买带AFW的电调（K牌，YGE，好盈60A V4，？？好盈160A有木有不详？？）

作者: amphibia    时间: 2015-12-19 20:28
本帖最后由 amphibia 于 2015-12-19 23:05 编辑

YGE 120HV点评：整体电阻是同级别所有esc中最高，选用的FET被作者点评为便宜电阻高，但是优点是体积小。另外设计上估计厂家认为既然带AFW功能，因此发热量再高也不会离谱，FET选材略微便宜没问题。
总结：因为AFW，所以实际发热有限，德国制造，防火花电路。












Castle 凤凰HV160
点评：不带AFW，巨型散热片，最低的静态电阻
总结：除了没有AFW，都是好东西，？？估计不轻？？







作者: sinny88    时间: 2015-12-19 22:51
楼主好人，学习
作者: xiaoaidxg    时间: 2015-12-19 23:12
技术贴，请问楼主有没有Graupner电调的对比，120A经常飙到200+，感觉性能还不错，是不是也是楼主说的AFW
作者: xiaoaidxg    时间: 2015-12-19 23:14
话说也有很多人烧了K吧，咋回事呢
作者: amphibia    时间: 2015-12-19 23:19
xiaoaidxg 发表于 2015-12-19 23:14
话说也有很多人烧了K吧，咋回事呢

看实验，k也需要配散热。K壳是薄薄的铝壳，另外在满油门下，k自身电阻也是高于castle凤凰。k的优势应该是可用转速广，全转速段的最大持续负载也大。
去年有个新闻，有个开宝马的女人4年不换机油，发动机碳化卡死。访谈时他说啊，宝马还要换机油？


作者: amphibia    时间: 2015-12-19 23:21
本帖最后由 amphibia 于 2015-12-19 23:28 编辑
xiaoaidxg 发表于 2015-12-19 23:12
技术贴，请问楼主有没有Graupner电调的对比，120A经常飙到200+，感觉性能还不错，是不是也是楼主说的AFW

这个原帖是2012年写的。他只是论证了用料和AFW功能。也不能强求他测试所有电调。至于具体某个型号，比如graupner或者好盈最新那个旗舰160A，好像众说纷纭。你不妨问问卖家，让他们提供技术说明。

补充：某某电调可以飙到几倍额定电流，不一定是AFW。标准检测应该是持续低油门大负载，比如50%油门，按额定50%电流，如果3分钟不烧，才是AFW。



作者: xiaoaidxg    时间: 2015-12-19 23:23
amphibia 发表于 2015-12-19 23:19
看实验，k也需要配散热。K壳是薄薄的铝壳，另外在满油门下，k自身电阻也是高于castle凤凰。k的优势应该是 ...

哦，明白，持续关注楼主后续更新

作者: xiaoaidxg    时间: 2015-12-19 23:24
amphibia 发表于 2015-12-19 23:21
这个原帖是2012年写的。他只是论证了用料和AFW功能。也不能强求他测试所有电调。至于具体某个型号，比如g ...

哎，良心评测也许只能看老外了，不过用着好不错，V4朋友也在用，也不错，用用看吧，需要时间

作者: PUG    时间: 2015-12-19 23:36
好帖！


作者: amphibia    时间: 2015-12-19 23:39
PUG 发表于 2015-12-19 23:36
好帖！

逐渐按照你提出的方向，慢慢研究。关于一些电机、kv、定速还是不太懂。不过目前程度，应该选电装大概不会被忽悠。


作者: LiuchwT    时间: 2015-12-20 02:26
支持lz的研究精神，关注后续更新。如果需要提供v4的简单测试，愿意帮忙
作者: yulijia    时间: 2015-12-20 08:35
用k肯定不会错，但是没钱呀～退而求其次，还是会选择好盈多，凤凰的设置太麻烦，而且背面散热片虽然大，但是和模式管都没有直接接触，有什么散热效果呢？楼主之前的测温，对于凤凰如果只测金属外壳的温度，是不准的，因为金属外壳没有直接接触模式管，所以几分钟内，外壳温升慢，但是估计模式管已经爆热了。这就是火凤凰
作者: iamxmz    时间: 2015-12-20 09:07
yge的fet怎么这么大…
作者: iamxmz    时间: 2015-12-20 09:22
不知道为啥给同步整流起了个active free wheeling的名，我第一眼看这名愣是没想出来是啥东西
作者: amphibia    时间: 2015-12-20 09:55
iamxmz 发表于 2015-12-20 09:22
不知道为啥给同步整流起了个active free wheeling的名，我第一眼看这名愣是没想出来是啥东西

是的，正式名称应该叫同步整流，英文synchronous rectification或者active rectification. 核心是采用一个主动电路元件（比如FET）替代低效二极管。


作者: amphibia    时间: 2015-12-20 09:58
yulijia 发表于 2015-12-20 08:35
用k肯定不会错，但是没钱呀～退而求其次，还是会选择好盈多，凤凰的设置太麻烦，而且背面散热片虽然大，但 ...

原作者也是委婉地评价凤凰的劣势。原帖跟帖很多人问好盈。到2014-2015年间，从国外论坛看，100A以下的电调，好盈也是占据大半江山。拭目以待好盈新160A和60A这两款。静待好盈更新100A和120A电调也能带AFW电路。


作者: amphibia    时间: 2015-12-20 10:00
LiuchwT 发表于 2015-12-20 02:26
支持lz的研究精神，关注后续更新。如果需要提供v4的简单测试，愿意帮忙

谢谢了。你觉得V4带AFW好用吗？比如开50%油门尽可能暴力飞，有多烫？如果好用，我直接买就好了，这样forza450就可以上6s，从50%油门到100%油门自己选择。



作者: amphibia    时间: 2015-12-20 10:04
本帖最后由 amphibia 于 2016-1-19 09:28 编辑
iamxmz 发表于 2015-12-20 09:07
yge的fet怎么这么大…

原作者大概表述了YGE选择的FET用料比K牌便宜但是小，导致YGE的电阻是所有电调中最高的。作者认为YGE160的电阻比他理解中很低端的Turnigy电调还要高。但是因为有AFW，所有在各种油门比例中，发热都是可控，不像凤凰那样要确保高油门比例，因此需要算好齿比和转速。


作者: mymtt    时间: 2015-12-20 10:50
难得一见的好文
作者: jy263208    时间: 2015-12-20 10:53
顶楼主 好帖！
作者: cyclone1983    时间: 2015-12-20 12:01
LZ，航模用的无刷电机属于同步电机，具体来讲是BLDC，不是感应电机
作者: iamxmz    时间: 2015-12-20 12:12
cyclone1983 发表于 2015-12-20 12:01
LZ，航模用的无刷电机属于同步电机，具体来讲是BLDC，不是感应电机

翻译错误..我看了下原文,正确的应该是"所有的电机都是电感器"

作者: iamxmz    时间: 2015-12-20 12:18
原文:
1) Every motor is an inductor.
2) The current in an inductor can never change instantly.
3) The voltage across an inductor can change instantly.

正确翻译:
所有的电机都是电感器
在电感器中的电流不能立即改变(这个是因为电感对电流的变化有阻碍作用)
在电感器两端的电压可以立即改变
作者: iamxmz    时间: 2015-12-20 12:21
另外switch在电学里边一般指的是开关,不是交换方向
作者: 飘絮随风    时间: 2015-12-20 16:21

作者: amphibia    时间: 2015-12-20 16:25
iamxmz 发表于 2015-12-20 12:21
另外switch在电学里边一般指的是开关,不是交换方向

谢谢楼上cyclone1983和iamxmz更正，应该翻译成电感器。

作者: skypup    时间: 2015-12-20 19:27
amphibia 发表于 2015-12-20 09:55
是的，正式名称应该叫同步整流，英文synchronous rectification或者active rectification. 核心是采用一 ...

感谢分享。

我们现在正在研发的 400V 高压电调，经常会发生烧IGBT的情况。如果加了同步整流，不知是否就能解决问题了。

作者: gedove    时间: 2015-12-20 19:34
好文好文！
作者: iamxmz    时间: 2015-12-20 20:29
skypup 发表于 2015-12-20 19:27
感谢分享。

我们现在正在研发的 400V 高压电调，经常会发生烧IGBT的情况。如果加了同步整流，不知是否 ...

试同步整流有几个前提

1.整流方式是直流-->直流
2.低负载下烧IGBT,并且不是因为被击穿烧起来的
3.目前的整流是二极管整流.

不过400v高压下,二极管的效率会比模型上高多了,用同步整流不一定能有多大效果.

作者: LiuchwT    时间: 2015-12-20 20:49
好赢的160说明书上是有同步整流的功能，不确定是否真实起作用
作者: iamfool    时间: 2015-12-20 21:38
Active Free-wheeling 主要是电调软件方面的功能，硬件上基本不需要改变电路。不过前提是mos管的开关速度必须够快才能实现active free-wheeling
作者: hawangbing    时间: 2015-12-20 22:03
这个肯定顶。
作者: chenwei5105729    时间: 2015-12-20 22:15
论坛要这贴啊，看看墙外的世界
作者: planefun    时间: 2015-12-20 22:33
高端，大气，上档次
作者: 老吴    时间: 2015-12-20 22:48
楼主翻译辛苦
你这贴原作者应该是我们悉尼那边的一个电工模友, 我见过这人, 他还自己做了一套24s的动力系统, 现在在x7上服役

自从好盈出v4以来 我就不再研究别的电调了
好盈称作同步整流的技术应该就是AFW, 160 v4和60 v4都支持的
作者: amphibia    时间: 2015-12-20 23:11
老吴 发表于 2015-12-20 22:48
楼主翻译辛苦
你这贴原作者应该是我们悉尼那边的一个电工模友, 我见过这人, 他还自己做了一套24s的动力系 ...

不客气，航模靠大家贡献。你确定好盈160A带这个功能吗？宣传材料闪乎其辞。他家的60A就大胆宣传，因此我一直怀疑160不带。

作者: 老吴    时间: 2015-12-20 23:18
amphibia 发表于 2015-12-20 23:11
不客气，航模靠大家贡献。你确定好盈160A带这个功能吗？宣传材料闪乎其辞。他家的60A就大胆宣传，因此我 ...

从实际性能表现来看肯定是带的，低转爆飞下来也只是四十度左右
作者: amphibia    时间: 2015-12-20 23:39
chenwei5105729 发表于 2015-12-20 22:15
论坛要这贴啊，看看墙外的世界

谢谢鼓励。

作者: amphibia    时间: 2015-12-20 23:40
老吴 发表于 2015-12-20 23:18
从实际性能表现来看肯定是带的，低转爆飞下来也只是四十度左右

太好了。这样的国货才是中国质造。


作者: 老吴    时间: 2015-12-20 23:43
amphibia 发表于 2015-12-20 23:40
太好了。这样的国货才是中国质造。

我接下来380上也会用到好盈v4的，性能和稳定性我都会暴力测试
作者: a5101224    时间: 2015-12-20 23:43
顶下好深奥
作者: amphibia    时间: 2015-12-21 10:15
本帖最后由 amphibia 于 2017-1-12 23:48 编辑
a5101224 发表于 2015-12-20 23:43
顶下好深奥

理解需要中学物理往前延伸一步的学力，学习能力，不是学历。学力 = 思维清、会查资料自学、抓关键总结、先努力再提问，敢动手，不怕错，不怕累。

在做车保养，闲扯几句，
国内太多学历高，学力低的大学生。我认识的许多技校毕业的师傅，学力比部分大学生高。当然也有很多没学历也没学力的人。从美国到中国，年轻人太崇尚白领工作，殊不知供求关系决定物以稀为贵。美国梦量化是35岁有房有车能让老婆在家不用上班陪孩子。在美国今天高学历保证不了这一点。学历本身的购买力严重贬值。实习一试就知道谁有学历无学力。另外许多大家瞧不起的工种，有学力的师傅能圆美国梦。


有兴趣的同学可以看一个美国节目dirty jobs, 讲各种稀奇古怪的技术工种，主持人mike rowe有一个ted talk讲座叫工作万岁，无分贵贱，讲到他节目中这些稀奇古怪的技术师傅身价都在百万美元以上，年收入过十万美元。他也谈到太多大学生有学历无能力。简单说我听感觉就是新一代美国年轻男人娘们化无学力化，只会动键盘，不会操电钻不会换机油。他在国会作证呼呼鼓励培养更多技术师傅和工人，走德国的路。美国近20年对所有工业国贸易逆差（德国、日本、中国、韩国等），欠了20万亿外债，这样下去美国以后会没落，英国就是活例子，做白领梦靠印钞票搞金融和地产是不能强国的。







作者: sinny88    时间: 2015-12-21 11:00
非常认同！赞赞赞

作者: 简单点98    时间: 2015-12-21 11:06
AFW 是什么  还有拿5000多跟1000多的比 是不是有点不公平
作者: amphibia    时间: 2015-12-21 11:30
简单点98 发表于 2015-12-21 11:06
AFW 是什么  还有拿5000多跟1000多的比 是不是有点不公平

建议通篇阅读以后再提问。否则对作者劳动是不是有点不公平？
作者: amphibia    时间: 2015-12-21 11:31
老吴 发表于 2015-12-20 23:43
我接下来380上也会用到好盈v4的，性能和稳定性我都会暴力测试

等你的测试结果。我好跟进。家里还有2块全新6s1400mah电池等着装forza450呢。

作者: 简单点98    时间: 2015-12-21 11:39
amphibia 发表于 2015-12-21 11:30
建议通篇阅读以后再提问。否则对作者劳动是不是有点不公平？

好吧  LZ当我没说 没有否定你的劳动成果

作者: amphibia    时间: 2015-12-21 11:47
简单点98 发表于 2015-12-21 11:39
好吧  LZ当我没说 没有否定你的劳动成果

我也检讨一下，cyclone1983和iamxmz给出准确翻译，叫同步整流。我试试把他更新到标题和正文中。



作者: jackhsu    时间: 2015-12-21 12:43
LZ辛苦了。顶一个。
作者: PUG    时间: 2015-12-22 05:03
amphibia 发表于 2015-12-21 10:15
理解需要中学物理往前延伸一步的学力，学习能力，不是学历。学力 = 思维清、会查资料自学、抓关键总结、 ...

非常感谢你给论坛带来新的知识

我更感谢你给论坛带来正确的观念 （我个人的认为这些是正确，也是论坛极缺的）

论坛要提高质量就需要你这样的人的推动。

作者: amphibia    时间: 2015-12-22 11:17
PUG 发表于 2015-12-22 05:03
非常感谢你给论坛带来新的知识

我更感谢你给论坛带来正确的观念 （我个人的认为这些是正确， ...

帽子给带的太高了。不过电直涉及的知识确实太多了。也许有20%的知识就能玩起，但是我估计大家都是越玩越多疑问。一起探索，一起研究。
作者: 炸鸡了吗    时间: 2015-12-22 12:15
批准加精
作者: PUG    时间: 2015-12-23 05:34
amphibia 发表于 2015-12-22 11:17
帽子给带的太高了。不过电直涉及的知识确实太多了。也许有20%的知识就能玩起，但是我估计大家都是越玩越 ...

上次说你是土豪那是玩笑，但这次是认真的。

作者: younickchen    时间: 2020-1-26 23:30
老帖找出来研究研究，讨论讨论
Active Free-wheeling，同步整流的电路，我找了老半天，不知道具体哪一部分算是增加了同步整流功能。
老款120hv电调驱动部分 (, 下载次数: 1)
V4电调驱动部分 (, 下载次数: 0)
凤凰电调驱动部分 (, 下载次数: 0)
这部分是不是同步整流的关键部分，如果不是，哪部分是同步整流呢？如果是，他们有什么区别呢？


作者: you好    时间: 2020-5-30 08:01
younickchen 发表于 2020-1-26 23:30
老帖找出来研究研究，讨论讨论
Active Free-wheeling，同步整流的电路，我找了老半天，不知道具体 ...

同步整流在功率路，而不是在驱动路，应该在3个半桥前级




欢迎光临 5iMX.com 我爱模型 玩家论坛 ——专业遥控模型和无人机玩家论坛（玩模型就上我爱模型，创始于2003年） (http://bbs.5imx.com/) Powered by Discuz! X3.3