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

amphibia · 发表于 2015-12-19 20:28

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

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。

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

测试设置：

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。

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。

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？？）

amphibia · 发表于 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？？

sinny88 · 发表于 2015-12-19 22:51

楼主好人，学习

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

xiaoaidxg · 发表于 2015-12-19 23:14

话说也有很多人烧了K吧，咋回事呢

amphibia · 发表于 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？

amphibia · 发表于 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。

xiaoaidxg · 发表于 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

xiaoaidxg · 发表于 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

PUG · 发表于 2015-12-19 23:36

好帖！

amphibia · 发表于 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。

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

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

iamxmz · 发表于 2015-12-20 09:07

yge的fet怎么这么大…

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

amphibia · 发表于 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。

amphibia · 发表于 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。

amphibia · 发表于 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。

amphibia · 发表于 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。

mymtt · 发表于 2015-12-20 10:50

难得一见的好文

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

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