Šta PFC radi? (Korekcija faktora snage). Što je napajanje s aktivnim PFC modulom korekcije faktora snage

Odabir napajanja za računar nije tako jednostavan kao što se čini. Stabilnost i radni vek komponenata računara zavisiće od izbora izvora napajanja, tako da ovo pitanje treba da shvatite ozbiljnije. U ovom članku pokušat ću navesti glavne točke koje će pomoći u određivanju izbora pouzdanog napajanja.

Snaga.
Na izlazu, napajanje daje sljedeće napone +3,3 v, +5 v, +12 v i neke pomoćne -12 v i +5 VSB. Glavno opterećenje pada na liniju +12 V.
Snaga (W - Watt) se izračunava pomoću formule P = U x I, gdje je U napon (V - Volt), a I jačina struje (A - Amper). Otuda zaključak, što je veća jačina struje u svakoj liniji, to je veća snaga. Ali nije sve tako jednostavno, na primjer, s velikim opterećenjem na kombiniranoj liniji od +3,3 V i +5 V, snaga na liniji +12 V može se smanjiti. Hajde da analiziramo primjer na osnovu označavanja napajanja Cooler Master RS-500-PSAP-J3 - ovo je prva fotografija koju sam pronašao na internetu.

Naznačeno je da je maksimalna ukupna snaga na +3,3V i +5V = 130W linijama, također je naznačeno da je maksimalna snaga na +12V = liniji 360W. Imajte na umu da postoje dvije virtuelne linije + 12V1 i + 12V2 od 20 Ampera svaka - to uopće ne znači da je ukupna struja 40A, jer bi sa strujom od 40A i naponom od 12V snaga bila 480W (12x40 = 480). U stvari, naznačena je maksimalna moguća struja na svakoj liniji. Stvarna maksimalna struja može se lako izračunati pomoću formule I = P / U, I = 360/12 = 30 Ampera.
Obratite pažnju i na red ispod:
The +3.3V & +5V & +12Vukupnoizlaztrebaneprelazi 427,9W- ispostavilo se da ukupna snaga na svim linijama ne bi trebala prelaziti 427,9W. Kao rezultat, ne dobijamo 490W (130 + 360), već samo 427,9. Opet, važno je shvatiti da ako je opterećenje na +3,3V i 5V linijama, recimo, 100W, onda oduzimanjem 100W od maksimalne snage, tj. 427,9 - 100 = 327,9. Kao rezultat, dobijamo 327,9W u balansu na +12V liniji. Naravno, u modernim računarima opterećenje na +3,3V i +5V linijama vjerovatno neće biti veće od 50-60W, tako da možemo sa sigurnošću pretpostaviti da će snaga na +12V liniji biti 360W, a trenutna 30A.

Proračun napajanja.
Za izračunavanje snage napajanja možete koristiti ovaj kalkulator http://www.extreme.outervision.com/psucalculatorlite.jsp, servis je na engleskom, ali mislim da možete to shvatiti.
Iz vlastitog iskustva mogu reći da je napajanje od 300W dovoljno za svaki uredski računar. Za gaming PSU ima dovoljno napajanja za 400 - 500W, za najmoćnije gaming sa jako moćnom video karticom ili sa dvije u modu SLI ili Unakrsna vatra- potrebna je jedinica za 600 - 700W.
Procesor obično troši od 35 do 135W, video kartica od 30 do 340W, matična ploča 30-40W, 1 memorijska traka 3-5W, hard disk 10-20W. Uzmite u obzir i da glavno opterećenje pada na 12V liniju. Oh, i ne zaboravite dodati 20-30% marže za budućnost.

Efikasnost.
Efikasnost napajanja će takođe biti važna. Efikasnost (koeficijent performansi) je omjer izlazne snage i potrošene snage. Kada bi napajanje moglo da pretvara električnu energiju bez gubitaka, onda bi njegova efikasnost bila 100%, ali za sada je to nemoguće.
Navest ću primjer, da bi napajanje sa efikasnošću od 80% dalo izlaznu snagu od 400W, ne mora trošiti više od 500W iz mreže. Ista PSU, ali sa 70% efikasnosti, će trošiti oko 571W. Opet, ako napajanje nije jako opterećeno, na primjer, na 200W, onda će i trošiti manje iz mreže, 250W sa efikasnošću od 80% i otprilike 286 sa efikasnošću od 70%.
Postoji organizacija koja testira izvore napajanja kako bi zadovoljili određeni nivo sertifikacije. Certifikat 80 Plus provedeno je samo za mrežu od 115 V uobičajeno, na primjer, u SAD-u. Od nivoa 80 Plus Bronze, izvori napajanja su testirani za upotrebu na 230V mrežnom napajanju. Na primjer, da prođe nivo sertifikacije 80 PlusBronza Efikasnost napajanja treba da bude 81% pri opterećenju od 20%, 85% pri opterećenju od 50% i 81% pri opterećenju od 100%.

Prisustvo jednog od logotipa na napajanju ukazuje da napajanje ispunjava određeni nivo sertifikacije.
Prednosti visokoefikasnog napajanja:
Prvo, manje energije se oslobađa u obliku toplote, odnosno, sistem za hlađenje napajanja treba da odvoji manje toplote, stoga je manje buke od ventilatora. Drugo, male uštede na struji. Treće, kvalitet ovih PSU-a je visok.

Aktivni ili pasivni PFC?

PFC (Power Factor Correction) - Korekcija faktora snage. Faktor snage je omjer aktivne snage prema ukupnoj (aktivna + reaktivna).

Pošto stvarno opterećenje obično ima i induktivnu i kapacitivnu komponentu, aktivnoj snazi ​​se dodaje reaktivna snaga. Opterećenje ne troši reaktivnu snagu - primljeno tokom jednog poluperioda mrežnog napona, potpuno se vraća u mrežu tokom sljedećeg poluperioda, trošeći dovodne žice. Ispostavilo se da nema smisla od jalove snage, a oni se s tim bore, ako je moguće, uz pomoć raznih uređaja za korekciju.

PFC je pasivan i aktivan.

Prednosti aktivne PFC:

Aktivni PFC daje faktor snage blizu idealnog (za aktivni PFC 0,95-0,98 naspram 0,75 za pasivni).
Aktivni PFC stabilizira ulazni napon glavnog regulatora, čineći napajanje manje osjetljivim na podnapon.
Aktivni PFC poboljšava odziv napajanja tokom kratkotrajnih padova u mreži.

Nedostaci aktivnog PFC-a:

Smanjuje pouzdanost napajanja, jer struktura samog napajanja postaje složenija. Potrebno dodatno hlađenje. Općenito, prednosti aktivnog PFC-a nadmašuju nedostatke.

U principu, možete zanemariti vrstu PFC-a. U svakom slučaju, ako kupite jedinicu za napajanje manje snage, najvjerovatnije će imati pasivni PFC, ako kupite snažniju jedinicu od 500 W, najvjerovatnije ćete dobiti jedinicu sa aktivnim PFC-om.

Sistem hlađenja za napajanje.
Prisutnost ventilatora u jedinici za napajanje smatra se normom, njegov promjer je obično 120, 135 ili 140 mm.

Kablovi i konektori.
Obratite pažnju na broj konektora i dužinu kablova koji dolaze iz napajanja, u zavisnosti od visine kućišta, potrebno je da izaberete napajanje sa kablovima koji odgovaraju dužini. Za malo tijelo dovoljna je dužina od 40-45 cm.

Moderno napajanje ima sljedeće konektore:

	24-pinski konektor za napajanje matične ploče. Obično odvojeno 20 i 4 kontakta, ponekad i čvrsti.
	Procesor socket. Obično 4-pinski, za moćnije procesore koristi se 8-pinski.
	Konektor za dodatno napajanje video kartice. 6 i 8 pin. 8-pinski, ponekad u kombinaciji 6 + 2 kontakta.
	SATA konektor za povezivanje tvrdih diskova i optičkih diskova.
	4-pinski konektor (Molex) za povezivanje starih IDE hard diskova i optičkih drajvova, takođe se koristi za povezivanje ventilatora.
	4-pinski konektor za povezivanje FDD drajvova.

Modularni kablovi i konektori.
Mnoga moćnija napajanja sada koriste modularne priključne kablove. Ovo je zgodno jer nema potrebe držati neiskorištene kablove unutar kućišta, osim toga, manje je zabune sa žicama, samo dodajemo po potrebi. Odsustvo nepotrebnih kablova takođe poboljšava cirkulaciju vazduha u kućištu. Tipično, ova napajanja imaju samo konektore koji se ne mogu ukloniti za napajanje matične ploče i procesora.

Proizvođači.
Proizvođači napajanja dijele se u tri grupe:

1. Oni proizvode svoje proizvode - to su brendovi kao što su FSP, Enermax, HEC, Seasonic, Delta, Hipro.
2. Oni proizvode svoje proizvode, djelimično prebacujući proizvodnju na druge kompanije, na primjer, Corsair, Antec, Silverstone, PC Power & Cooling, Zalman.
3. Preprodaju pod svojim brendom (neki utiču na kvalitet i izbor komponenti, neki ne), kao što su Chiftec, Cooler Master, Gigabyte, OCZ, Thermaltake.

Možete bezbedno kupiti proizvode ovih marki. Na internetu možete pronaći recenzije i testove mnogih izvora napajanja i navigirati kroz njih.
Nadam se da će vam ovaj članak pomoći da odgovorite na pitanje " kako odabrati napajanje za računar?».

Zdravo opet!..
Nažalost, moj članak je odgođen, tk. postojao je hitan projekat za rad, a takođe se pojavio interesantne poteškoće kada se implementira korektor faktora snage ( dalje KKM). A uzrokovani su sljedećim - u našoj proizvodnji koristimo "custom" mikrokolo za upravljanje KKM-om, koji za naše zadatke proizvodi prijateljska Austrija posebno 1941. godine i shodno tome ne možemo ga naći u prodaji. Stoga se pojavio zadatak da se ovaj modul prepravi za dostupnu osnovnu bazu i moj izbor je pao na mikrokolo PWM kontrolera - L6561.
Zašto baš ona? Banalna dostupnost, tačnije pronađena u "Chip & Dip", pročitao sam tablicu sa podacima - svidjelo mi se. Naručio sam 50 komada odjednom, jer jeftinije i u svojim amaterskim projektima već imam nekoliko zadataka za nju.

Sada o glavnoj stvari: u ovom članku ću vam reći kako sam se skoro od nule prisjetio dizajna jednocikličnih pretvarača ( izgleda, kakve veze oni imaju s tim?), zašto je ubio desetak ključeva i kako to izbjeći umjesto vas. Ovaj dio će reći teoriju i šta će se dogoditi ako je zanemarite. Praktična implementacija će biti objavljena u sljedećem dijelu, kao što sam i obećao punjač pošto oni su u suštini jedan modul i moraju se testirati zajedno.
Gledajući unaprijed, reći ću da sam za sljedeći dio već pripremio nekoliko desetina fotografija i videa na kojima mi nije dugo sjećanje "preobučeni" prvo u aparat za zavarivanje, a zatim u napajanje za "koza"... Oni koji rade u proizvodnji shvatit će kakva je to životinja i koliko troši da nas grije)))

A sada našim ovnovima...

Zašto nam je uopšte potreban ovaj KKM?

Glavna stvar nevolja "Klasični" ispravljač sa kondenzatorima za skladištenje (ovo je stvar koja pretvara 220V AC u +308V DC), koji radi na sinusoidalnoj struji, je da se upravo ovaj kondenzator puni (preuzima energiju iz mreže) samo u trenucima kada je napon primjenjuje se na njega više nego na njega samog.

Ne čitajte na ljudskom jeziku, slabog srca i sa naučnim diplomama

Kao što znamo, električna struja potpuno odbija da ide ako nema razlike potencijala. Od predznaka ove razlike zavisiće i smer toka struje! Ako ste poludjeli i odlučili da pokušate napuniti svoj mobilni naponom od 2V, gdje je Li-ion baterija dizajnirana za 3,7V, onda od toga neće biti ništa. Jer struju će dati izvor koji ima najveći potencijal, a onaj sa manjim potencijalom će dobiti energiju.
Sve je kao u životu! Imaš 60 kg, a tip na ulici koji je došao da traži da pozove 120 kg - jasno je da će on podijeliti pičke, a ti ćeš ih dobiti. Tako i ovdje - baterija sa svojih 60 kg 2V neće moći da dovede struju do baterije od 120 kg 3,7V. Sa kondenzatorom na isti način, ako ima + 310V i na njega primijenite +200V, tada će odbiti primiti struju i neće se puniti.

Također je vrijedno napomenuti da će na osnovu gore opisanog "pravila" vrijeme dodijeljeno kondenzatoru za punjenje biti vrlo malo. Naša struja se mijenja prema sinusoidnom zakonu, što znači potrebni napon će biti samo na vrhovima sinusoida! Ali kondenzator treba da radi, pa postaje nervozan i pokušava da se napuni. Poznaje zakone fizike, za razliku od nekih, i „razumije“ da je vrijeme kratko i zato počinje baš u tim trenucima, kada je napon na vrhuncu, da troši samo ogromnu struju. Uostalom, trebalo bi biti dovoljno da uređaj radi do sljedećeg vrhunca.

Malo o ovim "vrhovima":

Slika 1 – Vrhovi u kojima je kondenzator napunjen

Kao što vidimo, dio perioda u kojem EMF poprimi dovoljnu vrijednost za punjenje (figurativno 280-310V) iznosi oko 10% ukupnog perioda u mreži naizmjenične struje. Ispostavilo se da umjesto da neprestano nesmetano uzimamo energiju iz mreže, mi je izvlačimo samo u malim epizodama, čime "preopterećujemo" mrežu. Sa snagom od 1 kW i induktivnim opterećenjem, struja u vrijeme takvih "vrhova" može tiho dostići vrijednosti na 60-80A.

Stoga se naš zadatak svodi na ravnomjerno izvlačenje energije iz mreže, kako ne bi došlo do preopterećenja mreže! KKM će nam omogućiti da ovaj zadatak provedemo u praksi.

Ko je ovaj tvoj KKM?

Korektor napajanja- Ovo je uobičajeni pretvornik napona, najčešće je jednostrani. Jer koristimo PWM modulaciju, tada je u trenutku otvaranja ključa napon na kondenzatoru konstantan. Ako stabiliziramo izlazni napon, tada je struja koja se uzima iz mreže proporcionalna ulaznom naponu, odnosno nesmetano se mijenja po sinusoidnom zakonu bez prethodno opisanih pikova i skokova potrošnje.

Strujni krug našeg KKM-a

Tada sam odlučio da ne mijenjam svoje principe i također sam se oslonio na tablicu podataka kontrolera koji sam izabrao - L6561... Inženjeri kompanije STMicroelectronics su već uradili sve za mene, tačnije, on je već razvio idealna kola za svoj proizvod.
Da, mogu i sama sve da izbrojim i da dan-dva provedem na ovom poslu, odnosno sve svoje ionako rijetke vikende, ali pitanje je zašto? Da dokažem sebi da mogu, ova faza je, srećom, odavno prošla)) Ovdje se sjećam jedne bradate anegdote o površini crvenih loptica, kažu da matematičar primjenjuje formulu, a inženjer izvlači tabelu s površinom crvenih kuglica... Tako je i u ovom slučaju.

Savjetujem vam da odmah obratite pažnju na činjenicu da je krug u podatkovnoj tablici dizajniran za 120 W, što znači da bismo trebali prilagoditi našim 3 kW i preveliki stres na poslu.

Sada malo dokumentacije za gore opisanu:
List sa podacima za L6561

Ako pogledamo stranicu 6, videćemo nekoliko dijagrama, zanima nas dijagram sa potpisom Mreža širokog dometašta znači Basurmanski "Za rad u širokom rasponu napona napajanja" ... Upravo sam taj “režim” imao na umu kada sam govorio o previsokim naponima. Uređaj se smatra univerzalnim, odnosno može raditi iz bilo koje standardne mreže (na primjer, u stanjima od 110 V) s rasponom napona od 85 - 265 V.

Ovo rješenje nam omogućava da našem UPS-u omogućimo funkciju stabilizatora napona! Mnogima će se takav raspon činiti pretjeranim i tada mogu izvesti ovaj modul, uzimajući u obzir napon napajanja od 220V + - 15%. Ovo se smatra normom, a 90% uređaja u cjenovnoj kategoriji do 40 hiljada rubalja općenito je lišeno KKM-a, a 10% ga koristi samo uz izračun odstupanja od najviše 15%. Ovo vam nesumnjivo omogućava da donekle smanjite troškove i dimenzije, ali ako još niste zaboravili, onda pravimo uređaj koji mora konkurirati ARS!

Stoga sam za sebe odlučio odabrati najispravniju opciju i napraviti rezervoar koji se ne može ubiti i koji se može izvući čak iu zemlji, gdje postoji 100V aparat za zavarivanje ili pumpa u bušotini u mreži:


Slika 2 - Standardna konstrukcija kola koju je predložio ST

Adaptacija standardnih kola za naše zadatke

a) Kada pogledam ovaj dijagram sa LH, prvo što mi pada na pamet je potrebno je dodati zajednički filter! I to je tačno, pošto pri velikoj snazi, oni će "izluditi" elektroniku. Za struje od 15 A i više, imaće komplikovaniji izgled nego što su mnogi navikli da vide kod istih računarskih napajanja, gde ima samo 500-600 vati. Stoga će ova revizija biti posebna stavka.

B) Vidimo kondenzator C1, možete uzeti zeznutu formulu i izračunati potreban kapacitet, a savjetujem onima koji žele da se udube u ovo, prisjećajući se u jednom predmetu elektrotehnike 2. godine sa bilo kojeg veleučilišta. Ali ja to neću učiniti, jer prema vlastitim zapažanjima iz starih proračuna, sjećam se da do 10 kW ovaj kapacitet raste gotovo linearno u odnosu na povećanje snage. Odnosno, uzimajući u obzir 1 μF na 100 W, dobijamo da nam za 3000 W treba 30 μF. Ovaj kontejner se lako regrutuje iz 7 filmski kondenzatori od 4,7 μF i 400V svaki. Čak i malo sa marginom, jer kapacitivnost kondenzatora u velikoj meri zavisi od primenjenog napona.

C) Potreban nam je ozbiljan tranzistor snage, jer struja koja se troši iz mreže će se izračunati na sljedeći način:


Slika 3 - Proračun nazivne struje za PFC

Imamo 41.83A... Sada iskreno priznajemo da nećemo moći zadržati temperaturu kristala tranzistora u području od 20-25 ° C. Tačnije, možemo savladati, ali to će biti skupo za takvu moć. Nakon 750 kW, trošak hlađenja freonom ili tekućim kisikom je erodiran, ali za sada je to daleko od toga))) Stoga moramo pronaći tranzistor koji može osigurati 45-50A na temperaturi od 55-60°C.

S obzirom da postoji induktivnost u kolu, ja bih radije IGBT tranzistor, za najupornije. Granična struja se mora odabrati za pretragu prvo oko 100A, jer ovo je struja na 25 ° C, s povećanjem temperature, granična komutirana struja tranzistora se smanjuje.

Malo o Cree FET-u

Dobio sam bukvalno 9. januara paket iz Amerike od mog prijatelja sa gomilom raznih tranzistora na probu, ovo cudo se zove - CREE FET... Neću reći da je ovo nova mega tehnologija, u stvari, tranzistori na bazi silicijum karbida su napravljeni još 80-ih, samo su se setili zašto tek sada. Kao početni materijalisti i kompozitor uopšte, skrupulozan sam u vezi sa ovom industrijom, tako da sam bio veoma zainteresovan za ovaj proizvod, pogotovo što je 1200V deklarisano na desetine i stotine ampera. Nisam mogao da ih kupim u Rusiji, pa sam se obratio svom bivšem kolegi i on mi je ljubazno poslao gomilu uzoraka i tablu za testiranje sa napred.
Mogu reći jedno - to je bio moj najdraži vatromet!
8 tipki se toliko zajebalo da sam se dugo uznemirio... Zapravo, 1200V je teoretska cifra za tehnologiju, deklariranih 65A pokazalo se samo impulsna struja, iako je u dokumentaciji jasno naznačena nominalna brzina. Očigledno je postojala "nazivna impulsna struja" bunara, ili šta god su Kinezi smislili. Generalno, to je još uvijek sranje, ali postoji jedno ALI!
Kada sam to uradio CMF10120D korektor za 300 W, ispostavilo se da na istom radijatoru i krugu ima temperaturu od 32 ° C naspram 43 za IGBT, i to je vrlo značajno!
Zaključak o CREE-u: tehnologija je vlažna, ali obećava i sigurno će BITI.

Kao rezultat toga, pregledavajući kataloge sa izložbi koje sam posjetio (usput, zgodna stvar, ala parametarska pretraga), izabrao sam dva ključa, oni su postali - IRG7PH50 i IRGPS60B120... Oba su na 1200V, oba na 100+A, ali nakon otvaranja datasheet-a, prvi ključ je odmah eliminisan - sposoban je da prebaci struju od 100A samo na frekvenciji od 1 kHz, za naš zadatak je katastrofalan. Drugi prekidač je na 120A i frekvenciji od 40 kHz, što je sasvim prikladno. Pogledajte tablicu sa podacima na linku ispod i potražite grafikon s ovisnošću struje o temperaturi:

Slika 4.1 - Grafikon sa zavisnošću maksimalne struje od frekvencije uključivanja za IRG7PH50, prepustimo frekventnom pretvaraču

Slika 4.2 - Grafikon sa radnom strujom na datoj temperaturi za IRGPS60B120

Ovdje promatramo cijenjene brojke koje nam pokazuju da će na 125°C i tranzistor i dioda mirno nadjačati struje od nešto više od 60A, dok ćemo konverziju moći implementirati na frekvenciji od 25 kHz bez problema. i ograničenja.

D) Dioda D1, treba da izaberemo diodu sa radnim naponom od najmanje 600V i nazivnom strujom za naše opterećenje, tj. 45A. Odlučio sam koristiti one diode koje sam imao pri ruci (nedavno sam ih kupio za razvoj zavarivača ispod "kosog mosta") ovo je - VS-60EPF12... Kao što vidite iz oznake, radi se na 60A i 1200V. Kladim se na sve sa maržom, tk. ovaj prototip je napravljen za mene i osećam se tako smirenije.
Zapravo možete staviti diodu za 50-60A i 600V, ali nema cijene između 600 i 1200V verzije.

E) Kondenzator C5, sve je isto kao i u slučaju C1 - dovoljno je povećati nominalnu vrijednost iz tablice proporcionalno snazi. Samo imajte na umu da ako planirate snažno induktivno opterećenje ili dinamičko sa brzim porastom snage (ala koncertno pojačalo od 2 kW), onda je bolje ne štedjeti na ovoj točki.
Staviću svoju verziju 10 elektrolita 330 μF i 450V svaki, ako planirate da napajate par kompjutera, rutera i ostalih sitnica, onda se možete ograničiti na 4 elektrolita od 330 uF i 450V svaki.

E) R6 - to je strujni šant, spasit će nas od krivih ruku i slučajnih grešaka, također štiti strujni krug od kratkog spoja i preopterećenja. Stvar je svakako korisna, ali ako se ponašamo kao inženjeri iz ST, onda ćemo na strujama od 40A dobiti običan bojler. Postoje 2 opcije: strujni transformator ili fabrički šant sa padom od 75mV + op amp ala LM358.
Prva opcija je jednostavnija i pruža galvansku izolaciju ovog čvora kola. Kako izračunati strujni transformator koji sam dao u prethodnom članku, važno je to zapamtiti zaštita će raditi kada napon na nozi 4 poraste na 2,5V (u stvarnosti do 2,34V).
Poznavajući ovaj napon i struju kola, koristeći formule iz dio 5 možete lako izračunati strujni transformator.

G) I posljednja tačka je prigušnica. O njemu u nastavku.

Električni prigušivač i njegov proračun

Ako je neko pažljivo pročitao moje članke i ima odlično pamćenje, neka se seti član 2 i fotografija br. 5, na njemu se mogu vidjeti 3 elementa zavojnica koje koristimo. pokazacu ti ponovo:

Slika 5 - Okviri i jezgro za proizvode sa zavojnicama

U ovom modulu ćemo ponovo koristiti naše omiljene toroidne prstenove od usitnjenog gvožđa, ali ovaj put ne jedan, već 10 odjednom! Kako želiš? 3 kW nije kineska rukotvorina...

Imamo početne podatke:
1) Struja - 45A + 30-40% za amplitudu u prigušnici, ukupno 58.5A
2) Izlazni napon 390-400V
3) ulazni napon 85-265V AC
4) Jezgro - materijal -52, D46
5) Oslobodjenje - distribuirano

Slika 6 - I opet dragi Starichok51 nam štedi vrijeme i smatra ga programom CaclPFC

Mislim da je proračun svima pokazao koliko bi to bilo ozbiljno)) 4 prstena, radijator, diodni most i IGBT - užas!
Pravila namotaja mogu se odbiti u članku "Drugi dio". Sekundarni namotaj na prstenovima je namotan u količini - 1 okret.

Ukupni gas:

1) kao što vidite, broj prstenova je već 10 komada! Ovo je skupo, svaki prsten košta oko 140r, ali šta ćemo dobiti zauzvrat u narednim paragrafima
2) radna temperatura je 60-70°C - ovo je apsolutno idealno, jer mnogi postavljaju radnu temperaturu na 125°C. Mi postavljamo 85°C u našim proizvodnim pogonima. Zašto se to radi - za miran san, mirno odem od kuće na nedelju dana i znam da u meni ništa neće planuti, i sve je ledeno. Mislim da cijena za ovo od 1500r nije tako smrtonosna, zar ne?
3) Postavio sam gustoću struje na oskudnih 4 A / mm 2, to će utjecati i na toplinu i izolaciju i, shodno tome, na pouzdanost.
4) Kao što vidite, prema proračunu, kapacitivnost nakon prigušnice se preporučuje za skoro 3000 uF, tako da se moj izbor sa 10 elektrolita od 330 uF ovdje savršeno uklapa. Kapacitet kondenzatora C1 ispao je 15 μF, imamo dvostruku marginu - možete ga smanjiti na 4 filmska kondenzatora, možete ostaviti 7 komada i bit će bolje.

Bitan! Broj prstenova u glavnoj prigušnici može se smanjiti na 4-5, istovremeno povećavajući gustoću struje na 7-8 A / mm 2. To će vam omogućiti dosta uštede, ali će se amplituda struje malo povećati, a što je najvažnije, temperatura će porasti na najmanje 135 ° C. ...

Šta da kažem - ovdje raste čudovište)))

Common mode filter

Da biste razumjeli razliku između krugova za dati filter za struje od 3A (napona računara pomenuta gore) i za struje od 20A, možete uporediti šemu od Google-a na ATX-u sa sljedećim:


Slika 7 - Šematski dijagram filtera buke zajedničkog moda

Nekoliko karakteristika:

1) C29 je kondenzator za filtriranje elektromagnetnih smetnji, označen je "X1"... Njegova nominalna vrijednost treba biti u rasponu od 0,001 - 0,5 mF.

2) Čok je namotan na jezgro E42 / 21/20.

3) Dvije prigušnice na prstenovima DR7 i DR9 su namotane na bilo koje jezgro za prskanje i prečnika većeg od 20 mm. Namotao sam ga na sve isti D46 od -52 materijala dok se nije napunio u 2 sloja. Praktično nema šuma u mreži čak ni pri nazivnoj snazi, ali ovo je zapravo suvišno čak i po mom razumijevanju.

4) Kondenzatori C28 i C31 na 0,047 μF i 1 kV i moraju biti klase "Y2".

Izračunavanjem induktivnosti prigušnica:

1) Induktivnost uobičajenog induktora treba biti 3,2-3,5 mH

2) Induktivnost za diferencijalne prigušnice se izračunava pomoću formule:


Slika 8 - Proračun induktivnosti diferencijalnih prigušnica bez magnetne sprege

Epilog

Koristeći kompetentno i profesionalno iskustvo ST inženjera, uspio sam proizvesti, ako ne idealne, onda samo odlične korektor aktivnog faktora snage sa parametrima boljim od bilo kojeg Schneidera. Jedina stvar koju svakako treba da zapamtite je koliko vam je to potrebno? I na osnovu toga prilagodite parametre za sebe.

Moj cilj u ovom članku bio je samo da prikažem proces proračuna sa mogućnošću korekcije početnih podataka, tako da bi svi, nakon što su se odlučili za parametre za svoje zadatke, već sami izračunali i izradili modul. Nadam se da sam to uspio pokazati iu sljedećem članku ću demonstrirati zajednički rad KKM-a i punjača iz 5. dijela.

Linearna i prekidačka napajanja

Počnimo s osnovama. Napajanje u vašem računaru ima tri funkcije. Prvo, naizmjenična struja iz kućnog napajanja mora se pretvoriti u jednosmjernu struju. Drugi zadatak jedinice za napajanje je da snizi napon od 110-230 V, koji je prevelik za kompjutersku elektroniku, na standardne vrijednosti koje zahtijevaju pretvarači napajanja pojedinih komponenti PC-a - 12 V, 5 V i 3,3 V (kao i negativni naponi, o čemu ćemo malo kasnije) ... Konačno, PSU igra ulogu stabilizatora napona.

Postoje dvije glavne vrste napajanja koje obavljaju ove funkcije - linearno i prekidačko. Najjednostavnija linearna jedinica za napajanje bazira se na transformatoru, na kojem se izmjenični napon smanjuje na potrebnu vrijednost, a zatim se struja ispravlja diodnim mostom.

Međutim, PSU je također potreban za stabilizaciju izlaznog napona, što je zbog nestabilnosti napona u kućnoj mreži i pada napona kao odgovora na povećanje struje u opterećenju.

Da bi se kompenzirao pad napona, u linearnom napajanju, parametri transformatora se izračunavaju tako da se osigura višak snage. Tada će se, pri velikoj struji u opterećenju, promatrati potrebni napon. Međutim, prenapon koji se javlja bez ikakve kompenzacije za nisku struju u korisnom teretu je također neprihvatljiv. Prenapon se eliminiše dodavanjem nekorisnog opterećenja u kolo. U najjednostavnijem slučaju, ovo je otpornik ili tranzistor spojen preko Zener diode. U naprednijoj, tranzistorom upravlja mikrokolo s komparatorom. Bilo kako bilo, višak snage se jednostavno raspršuje u obliku topline, što negativno utječe na efikasnost uređaja.

U krugu impulsnog napajanja javlja se još jedna varijabla o kojoj ovisi izlazni napon, pored dvije već dostupne: ulaznog napona i otpora opterećenja. U seriji sa opterećenjem nalazi se ključ (koji je u slučaju nas interesantnog tranzistora) kojim upravlja mikrokontroler u modusu pulsno-širinske modulacije (PWM). Što je duže trajanje otvorenih stanja tranzistora u odnosu na njihov period (ovaj parametar se naziva radni ciklus, u ruskoj terminologiji se koristi inverzna vrijednost - radni ciklus), veći je izlazni napon. Zbog prisustva prekidača, prekidački izvor napajanja se naziva i Switched-Mode Power Supply (SMPS).

Kroz zatvoreni tranzistor ne teče struja, a otpor otvorenog tranzistora je idealno zanemariv. U stvarnosti, otvoreni tranzistor ima otpor i raspršuje dio snage u obliku topline. Osim toga, prijelaz između stanja tranzistora nije idealno diskretan. Pa ipak, efikasnost izvora struje komutacije može premašiti 90%, dok efikasnost linearne PSU sa stabilizatorom u najboljem slučaju doseže 50%.

Još jedna prednost prekidačkih izvora napajanja je radikalno smanjenje veličine i težine transformatora u poređenju sa linearnim izvorima napajanja iste snage. Poznato je da što je veća frekvencija naizmjenične struje u primarnom namotu transformatora, to je manja potrebna veličina jezgra i broj zavoja namotaja. Stoga se ključni tranzistor u kolu postavlja ne iza, već prije transformatora i, osim stabilizacije napona, koristi se za dobijanje visokofrekventne naizmjenične struje (za napajanje računara, to je od 30 do 100 kHz i više, i po pravilu - oko 60 kHz). Transformator koji radi na električnoj frekvenciji od 50-60 Hz, za snagu koju zahtijeva standardni računar, bio bi deset puta masivniji.

Linearni izvori napajanja se danas koriste uglavnom u slučaju uređaja male snage, kada je relativno složena elektronika potrebna za prekidačko napajanje osjetljivija stavka troškova u odnosu na transformator. To su, na primjer, 9 V napajanje, koje se koristi za pedale za gitarske efekte, a jedno vrijeme - za igraće konzole itd. Ali punjači za pametne telefone su već potpuno impulsni - ovdje su troškovi opravdani. Zbog znatno manje amplitude talasa napona na izlazu, linearni izvori napajanja se koriste i u onim područjima gdje je ovaj kvalitet tražen.

⇡ Opšti dijagram ATX napajanja

Jedinica za napajanje stonog računara je prekidačko napajanje čiji se ulaz napaja naponom kućnog napajanja sa parametrima od 110/230 V, 50-60 Hz, a na izlazu se nalazi niz DC vodova. , od kojih glavni imaju nominalnu vrijednost od 12, 5 i 3,3 V Osim toga, PSU osigurava -12 V, a jednom i -5 V potrebnih za ISA sabirnicu. Ali potonji je u nekom trenutku isključen iz ATX standarda zbog prestanka podrške za sam ISA.

Na pojednostavljenom dijagramu standardnog impulsnog napajanja predstavljenom gore, mogu se razlikovati četiri glavna stupnja. Istim redoslijedom u recenzijama razmatramo komponente napajanja, i to:

1. EMI filter - elektromagnetne smetnje (RFI filter);
2. primarni krug - ulazni ispravljač, ključni tranzistori (prekidač) koji stvaraju naizmjeničnu struju visoke frekvencije na primarnom namotu transformatora;
3. glavni transformator;
4. sekundarni krug - strujni ispravljači iz sekundarnog namota transformatora (ispravljači), filteri za izravnavanje na izlazu (filtriranje).

⇡ EMI filter

Filter na ulazu napajanja služi za suzbijanje dva tipa elektromagnetnih smetnji: diferencijalni (diferencijalni-mod) - kada struja smetnje teče u različitim smjerovima u dalekovodima, i common-mode - kada struja teče u jednom smjeru.

Diferencijalni šum je potisnut kondenzatorom CX (veliki žuti film kondenzator na gornjoj fotografiji) spojenim paralelno sa opterećenjem. Ponekad se na svaku žicu koja obavlja istu funkciju dodatno okači prigušnica (nije na dijagramu).

Uobičajeni filter čine CY kondenzatori (plavi keramički kondenzatori u obliku kapljice na fotografiji), u zajedničkoj tački koja povezuje električne vodove sa zemljom, itd. prigušnica zajedničkog moda (LF1 na dijagramu), struja u dva namota koja teče u istom smjeru, što stvara otpor zajedničkom šumu.

U jeftinim modelima ugrađen je minimalni set dijelova filtera, u skupljim modelima opisane sheme čine ponavljajuće (potpuno ili djelomično) veze. U prošlosti, PSU su se često susreli bez EMI filtera. Sada je ovo prilično neobičan izuzetak, iako kupite vrlo jeftinu jedinicu za napajanje, još uvijek možete naići na takvo iznenađenje. Kao rezultat toga, ne samo i ne toliko će patiti sam računar, već i druga oprema uključena u kućnu mrežu - impulsni izvori napajanja su snažan izvor smetnji.

U području filtera dobrog PSU-a možete pronaći nekoliko dijelova koji štite sam uređaj ili njegovog vlasnika od oštećenja. Gotovo uvijek postoji jednostavniji osigurač za zaštitu od kratkog spoja (F1 na dijagramu). Imajte na umu da kada osigurač pregori, zaštićeni objekt više nije izvor napajanja. Ako dođe do kratkog spoja, to znači da su ključni tranzistori već probili, a važno je barem spriječiti paljenje električnih instalacija. Ako osigurač u jedinici za napajanje iznenada pregori, tada je njegova promjena na novi najvjerojatnije besmislena.

Zaštita od kratkoročno naponski udari pomoću varistora (MOV - Metal Oxide Varistor). Ali ne postoje sredstva zaštite od dugotrajnog povećanja napona u izvorima napajanja računara. Ovu funkciju obavljaju vanjski stabilizatori s vlastitim transformatorom unutra.

Kondenzator u PFC-u nakon ispravljača može zadržati značajan naboj nakon što se isključi iz napajanja. Kako neoprezna osoba koja zabije prst u konektor za napajanje ne bi dobila strujni udar, između žica je ugrađen veliki otpornik za pražnjenje (otpornik za ispuštanje). U sofisticiranijoj verziji - zajedno s upravljačkim krugom koji sprječava curenje punjenja tokom rada uređaja.

Inače, prisustvo filtera u napajanju računara (i u jedinici napajanja monitora i gotovo bilo koje računarske opreme postoji) znači da je kupovina zasebnog "prenaponskog štitnika" umesto običnog produžetka, generalno beskorisno. Ima isto unutra. Jedini uslov u svakom slučaju je normalno tropinsko ožičenje sa uzemljenjem. Inače, kondenzatori CY, spojeni na masu, jednostavno ne mogu ispuniti svoju funkciju.

⇡ Ulazni ispravljač

Nakon filtera, izmjenična struja se pretvara u jednosmjernu pomoću diodnog mosta - obično kao sklop u zajedničkom kućištu. Poseban radijator za hlađenje mosta je veoma cijenjen. Most sastavljen od četiri diskretne diode je atribut jeftinih izvora napajanja. Također možete pitati za koju struju je most dizajniran kako biste utvrdili da li odgovara snazi ​​samog PSU-a. Iako, u pravilu, postoji dobra margina za ovaj parametar.

⇡ Aktivni PFC blok

U krugu naizmjenične struje s linearnim opterećenjem (kao što je žarulja sa žarnom niti ili električni štednjak), struja prati isti sinusni val kao i napon. Ali to nije slučaj sa uređajima koji imaju ulazni ispravljač, kao što su prekidački izvori napajanja. Napajanje propušta struju u kratkim impulsima koji se otprilike vremenski podudaraju s vrhovima sinusoidnog napona (tj. maksimalnog trenutnog napona) kada se kondenzator za izravnavanje ispravljača napuni.

Distorzirani strujni signal se pored sinusoida zadate amplitude razlaže na nekoliko harmonijskih oscilacija (idealni signal koji bi se javio kod linearnog opterećenja).

Snaga koja se koristi za obavljanje korisnog rada (a to je, u stvari, grijanje PC komponenti) je naznačena u karakteristikama jedinice za napajanje i naziva se aktivnom. Ostatak snage proizveden harmonijskim fluktuacijama struje naziva se reaktivnim. Ne proizvodi koristan rad, ali zagrijava žice i opterećuje transformatore i drugu energetsku opremu.

Vektorski zbir jalove i aktivne snage naziva se prividna snaga. A omjer aktivne snage i ukupne snage naziva se faktor snage – ne treba se brkati sa efikasnošću!

U impulsnom napajanju faktor snage je u početku prilično nizak - oko 0,7. Privatnom potrošaču reaktivna snaga nije problem (na sreću, strujomjeri je ne uzimaju u obzir), osim ako ne koristi UPS. Puna snaga opterećenja pada na neprekidno napajanje. Na razmjerima kancelarijske ili gradske mreže, višak reaktivne snage koju stvaraju impulsni izvori napajanja već značajno umanjuje kvalitetu napajanja i uzrokuje troškove, pa se s tim aktivno bore.

Konkretno, velika većina računarskih izvora napajanja opremljena je krugovima za aktivnu korekciju faktora snage (Active PFC). Aktivna PFC jedinica može se lako identificirati pomoću jednog velikog kondenzatora i prigušnice nizvodno od ispravljača. U suštini, Active PFC je još jedan impulsni pretvarač koji održava konstantno punjenje na kondenzatoru sa naponom od oko 400 V. U ovom slučaju struja iz mreže se troši u kratkim impulsima čija je širina odabrana tako da signal aproksimira se sinusnim valom - koji je potreban za simulaciju linearnog opterećenja. ... PFC ima posebnu logiku da sinhronizuje signal potrošnje struje sa sinusnim talasom napona.

Aktivni PFC krug sadrži jedan ili dva ključna tranzistora i moćnu diodu, koji su postavljeni na isti hladnjak sa ključnim tranzistorima glavnog pretvarača napajanja. Tipično, PWM kontroler glavnog ključa pretvarača i aktivnog PFC ključa su jedno mikrokolo (PWM / PFC Combo).

Faktor snage prekidačkih izvora napajanja sa aktivnim PFC dostiže 0,95 i više. Osim toga, imaju i jednu dodatnu prednost - ne trebaju mrežni prekidač 110/230 V i odgovarajući udvostruč napona unutar PSU-a. Većina PFC-ova može podnijeti napon između 85 i 265 V. Osim toga, smanjena je osjetljivost PSU-a na kratke padove napona.

Inače, osim aktivne PFC korekcije, postoji i pasivna, koja podrazumijeva ugradnju velike induktivne prigušnice u seriju s opterećenjem. Njegova efikasnost je niska i teško da ćete naći tako nešto u modernoj jedinici za napajanje.

⇡ Glavni pretvarač

Opšti princip rada za sve impulsne PSU sa izolovanom topologijom (sa transformatorom) je isti: ključni tranzistor (ili tranzistori) stvara naizmeničnu struju na primarnom namotu transformatora, a PWM kontroler kontroliše radni ciklus njihovo prebacivanje. Specifična kola se, međutim, razlikuju kako po broju ključnih tranzistora i drugih elemenata, tako i po karakteristikama kvaliteta: efikasnosti, obliku signala, smetnji, itd. Ali ovdje previše ovisi o specifičnoj implementaciji na koju se vrijedi fokusirati. Za zainteresovane predstavljamo set dijagrama i tabelu koja će omogućiti da se identifikuju u određenim uređajima po sastavu delova.

	Tranzistori	Diodes	Kondenzatori	Noge primarnog namota transformatora
Single-Transistor Forward	1	1	1	4
	2	2	0	2
	2	0	2	2
	4	0	0	2
	2	0	0	3

Pored navedenih topologija, u skupim izvorima napajanja postoje rezonantne varijante Half Bridgea, koje se lako prepoznaju po dodatnom velikom induktoru (ili dvije) i kondenzatoru koji formira oscilatorno kolo.

Single-Transistor Forward

⇡ Sekundarni krug

Sekundarni krug je sve što se nalazi iza sekundarnog namota transformatora. U većini modernih izvora napajanja transformator ima dva namota: jedan od njih uklanja napon od 12 V, a drugi - 5 V. Struja se prvo ispravlja pomoću sklopa od dvije Schottky diode - jedne ili više po sabirnici (na najopterećenija sabirnica - 12 V - postoje četiri sklopa u moćnim PSU-ima). Sinhroni ispravljači, u kojima se umjesto dioda koriste tranzistori sa efektom polja, efikasniji su u pogledu efikasnosti. Ali ovo je prerogativ istinski naprednih i skupih PSU-a koji traže 80 PLUS Platinum certifikat.

Šina od 3,3 V se obično izvlači iz istog namotaja kao i šina od 5 V, samo što se napon smanjuje pomoću induktora koji se može zasićiti (Mag Amp). Specijalni namotaj transformatora od 3,3 V je egzotična opcija. Od negativnih napona u trenutnom ATX standardu ostaje samo -12 V, koji se uklanja iz sekundarnog namota ispod sabirnice od 12 V kroz zasebne niskostrujne diode.

PWM upravljanje ključem pretvarača mijenja napon na primarnom namotu transformatora, a time i na svim sekundarnim namotajima odjednom. Istovremeno, trenutna potrošnja računara nikako nije ravnomjerno raspoređena između sabirnica napajanja. U modernom hardveru, najopterećenija sabirnica je 12V.

Za odvojenu stabilizaciju napona na različitim sabirnicama potrebne su dodatne mjere. Klasična metoda uključuje korištenje gasa za grupnu stabilizaciju. Kroz njegove namote prolaze tri glavne magistrale, a kao rezultat, ako se struja poveća na jednoj sabirnici, napon opada na ostalima. Pretpostavimo da se struja na sabirnici od 12 V povećala, a kako bi spriječio pad napona, PWM kontroler je smanjio radni ciklus ključnih tranzistora. Kao rezultat toga, napon na sabirnici od 5 V mogao bi izaći iz opsega, ali je potisnut grupnim stabilizacijskim prigušivačem.

Napon na šini od 3,3 V je dodatno reguliran drugom prigušnom prigušnom koja se može zasititi.

U naprednijoj verziji osigurana je odvojena stabilizacija sabirnica od 5 i 12 V zbog zasićenih prigušnica, ali sada je ovaj dizajn u skupim visokokvalitetnim izvorima napajanja ustupio mjesto DC-DC pretvaračima. U potonjem slučaju, transformator ima jedan sekundarni namotaj s naponom od 12 V, a naponi od 5 V i 3,3 V dobijaju se zahvaljujući DC / DC pretvaračima. Ova metoda je najpovoljnija za stabilnost napona.

Izlazni filter

Završna faza na svakoj magistrali je filter koji izglađuje talase napona uzrokovane tranzistorima prekidača. Osim toga, pulsacije ulaznog ispravljača, čija je frekvencija jednaka dvostrukoj frekvenciji mrežnog napajanja, probijaju se u sekundarni krug jedinice za napajanje.

Filter mreškanja uključuje prigušnicu i velike kondenzatore. Za visokokvalitetna napajanja karakterističan je kapacitet od najmanje 2.000 μF, ali proizvođači jeftinih modela imaju rezervu za uštedu kada ugrađuju kondenzatore, na primjer, polovinu nominalne vrijednosti, što neizbježno utječe na amplitudu valovitosti.

⇡ Hrana u pripravnosti + 5VSB

Opis komponenti napajanja bio bi nepotpun bez spominjanja izvora napona u stanju pripravnosti od 5 V, koji omogućava hibernaciju računara i osigurava rad svih uređaja koji moraju biti stalno uključeni. "Dzhurka" se napaja zasebnim impulsnim pretvaračem sa transformatorom male snage. U nekim izvorima napajanja postoji treći transformator koji se koristi u povratnom kolu za izolaciju PWM kontrolera od primarnog kola glavnog pretvarača. U ostalim slučajevima ovu funkciju obavljaju optokapleri (LED i fototranzistor u istom paketu).

⇡ Metodologija za ispitivanje izvora napajanja

Jedan od glavnih parametara jedinice za napajanje je stabilnost napona, koja se ogleda u tzv. karakteristika unakrsnog opterećenja. KNX je dijagram u kojem je na jednoj osi ucrtana struja ili snaga na sabirnici od 12 V, a na drugoj je ucrtana ukupna struja ili snaga na sabirnici od 3,3 i 5 V. Na mjestima presjeka za različite vrijednosti obje varijable, odstupanje napona od nominalne vrijednosti je određeno određenom sabirnicom. Shodno tome, objavljujemo dva različita KHX - za 12V šinu i za 5/3,3V šinu.

Boja tačke označava postotak odstupanja:

• zelena: ≤ 1%;
• svijetlo zelena: ≤ 2%;
• žuta: ≤ 3%;
• narandžasta: ≤ 4%;
• crvena: ≤ 5%.
• bela:> 5% (nije dozvoljeno od strane ATX).

Za dobivanje KNH koristi se stol za ispitivanje napajanja po narudžbi, koji stvara opterećenje zbog odvođenja topline na moćnim tranzistorima s efektom polja.

Još jedan jednako važan test je određivanje amplitude talasa na izlazu PSU. ATX standard dozvoljava talasanje unutar 120 mV za sabirnicu od 12 V i 50 mV za sabirnicu od 5 V. Postoje talasi visoke frekvencije (na udvostručenoj frekvenciji glavnog ključa pretvarača) i niske frekvencije (na udvostručenoj frekvenciji od opskrbna mreža).

Ovaj parametar mjerimo pomoću Hantek DSO-6022BE USB osciloskopa pri maksimalnom opterećenju napajanja specificiranom u specifikacijama. Na oscilogramu ispod, zeleni grafikon odgovara sabirnici od 12 V, žuti na 5 V. Vidi se da je talasanje unutar normalnog opsega, pa čak i sa marginom.

Za poređenje, predstavljamo sliku mreškanja na izlazu jedinice za napajanje starog računara. Ovaj blok u početku nije bio izvanredan, ali očito s vremena na vrijeme nije postao bolji. Sudeći po opsegu niskofrekventnog talasanja (imajte na umu da je podjela naponskog sweep-a povećana na 50 mV kako bi se uklopile oscilacije na ekranu), kondenzator za izravnavanje na ulazu je već postao neupotrebljiv. Visokofrekventno talasanje na sabirnici od 5 V je na granici dozvoljenih 50 mV.

Sljedeći test utvrđuje efikasnost jedinice pri opterećenju između 10 i 100% nazivne snage (upoređivanjem izlazne snage sa ulaznom snagom mjerenom kućnim vatmetrom). Za usporedbu, grafikon prikazuje kriterije za različite kategorije 80 PLUS. Međutim, to ovih dana ne izaziva veliko interesovanje. Grafikon prikazuje rezultate vrhunske Corsair PSU u odnosu na vrlo jeftin Antec, ali razlika nije tako velika.

Aktuelnije pitanje za korisnika je buka iz ugrađenog ventilatora. Nemoguće ga je direktno izmjeriti u blizini bučnog postolja za testiranje jedinice za napajanje, pa laserskim tahometrom mjerimo brzinu rotacije radnog kola - također pri snazi ​​od 10 do 100%. Grafikon ispod pokazuje da pri malom opterećenju ove PSU, ventilator od 135 mm ostaje nisko i jedva da se čuje. Pri maksimalnom opterećenju već se može uočiti buka, ali je nivo i dalje sasvim prihvatljiv.

Dobar dan prijatelji!

Sigurno su mnogi od vas vidjeli misteriozna slova "PFC" na napajanju računara. Recimo odmah da ova slova najvjerovatnije neće biti na najjeftinijim blokovima. Želiš li da ti otkrijem ovu strašnu tajnu? Obrati pažnju!

Šta je PFC?

PFC je skraćenica za korekciju faktora snage. Prije dešifriranja ovog pojma, sjetimo se koje su vrste moći.

Aktivna i reaktivna snaga

Još na školskom kursu fizike rečeno nam je da je snaga aktivna i reaktivna.

Aktivna snaga obavlja koristan posao, posebno stvaranjem topline.

Klasični primjeri su glačalo i žarulja sa žarnom niti. Pegla i sijalica su gotovo čisto aktivno opterećenje, napon i struja na takvom opterećenju su u fazi.

Ali postoji i opterećenje s reaktivnošću - induktivno (elektromotori) i kapacitivno (kondenzatori). U reaktivnim kolima postoji fazni pomak između struje i napona, takozvani kosinus φ (Phi).

Struja može zaostajati za naponom (u induktivnom opterećenju) ili ispred njega (u kapacitivnom opterećenju).

Reaktivna snaga ne proizvodi koristan rad, već samo visi od generatora do opterećenja i obrnuto, nepotrebno zagrijavanje žica .

To znači da ožičenje mora imati marginu poprečnog presjeka.

Što je veći fazni pomak između struje i napona, to se više energije troši na žice.

Reaktivna snaga u napajanju

U računaru, nakon ispravljačkog mosta, nalaze se kondenzatori dovoljno velikog kapaciteta. Dakle, postoji komponenta jalove snage. Ako se računar koristi kod kuće, obično nema problema. Reaktivna snaga se ne bilježi običnim kućnim brojilom električne energije.

Ali u zgradi u kojoj je instalirano sto ili hiljadu računara potrebno je voditi računa o reaktivnoj snazi!

Tipična vrijednost kosinusa Phi za napajanje računara bez korekcije je oko 0,7, to jest, ožičenje mora biti dimenzionirano sa 30% prostora za glavu.

Međutim, problem nije ograničen samo na pretjerano opterećenje žica!

U samoj jedinici za napajanje struja kroz ulaz visokog napona teče u obliku kratkih impulsa. Širina i amplituda ovih impulsa mogu varirati ovisno o opterećenju.

Velike amplitude struje negativno utječu na visokonaponske kondenzatore i diode, skraćujući njihov vijek trajanja. Ako se ispravljačke diode odaberu "leđa uz leđa" (što je čest slučaj kod jeftinih modela), tada se dodatno smanjuje pouzdanost cjelokupnog napajanja.

Kako se vrši korekcija faktora snage?

Za borbu protiv svih ovih pojava koriste se uređaji koji povećavaju faktor snage.

Dijele se na aktivne i pasivne.

Pasivni PFC je prigušnica povezana između ispravljača i visokonaponskih kondenzatora.

Induktor je induktivitet koji ima reaktancijski (tačnije, složeni) otpor.

Priroda njegove reaktancije je suprotna od kapacitivnosti kondenzatora, pa dolazi do neke kompenzacije. Induktivnost prigušnice sprječava povećanje struje, strujni impulsi se lagano rastežu, njihova amplituda se smanjuje.

Međutim, kosinus φ se neznatno povećava i nema velikog povećanja reaktivne snage.

Za veću kompenzaciju, oni će se prijaviti aktivne PFC karte.

Aktivno kolo podiže kosinus φ na 0,95 i više. Aktivno kolo sadrži pojačani pretvarač zasnovan na induktivnosti (prigušnici) i sklopnim elementima snage, kojima upravlja poseban kontroler. Čok povremeno pohranjuje energiju, a zatim je odaje.

Na izlazu PFC-a nalazi se filterski elektrolitički kondenzator, ali manjeg kapaciteta. Napajanje sa aktivnim PFC-om manje je osjetljivo na kratkotrajne "padove" napona napajanja i, što je prednost. Međutim, korištenje aktivnog kola povećava cijenu dizajna.

U zaključku, napominjemo da se prisutnost PFC-a u određenoj jedinici napajanja može identificirati slovima "PFC" ili "Active PFC". Međutim, može doći do trenutaka kada natpisi ne odgovaraju stvarnosti.

Moguće je nedvosmisleno suditi o prisutnosti pasivnog kruga po prisutnosti prilično teške prigušnice, a aktivnog po prisutnosti još jednog radijatora s elementima napajanja (ukupno ih treba biti tri).

To je to, prijatelji! Napajanje računara je nezgodno, zar ne?

Sve najbolje!

Vidimo se na blogu!

PFC (Power Factor Correction) prevodi se kao "korekcija faktora snage", također naziv "kompenzacija reaktivne snage". Što se tiče prekidačkih izvora napajanja (samo se ovaj tip napajanja trenutno koristi u jedinicama računarskog sistema), ovaj izraz označava prisustvo odgovarajućeg skupa elemenata kola u jedinici napajanja, koji se još naziva i "PFC". Ovi uređaji su dizajnirani da smanje reaktivnu snagu koju troši napajanje.

Zapravo, faktor ili faktor snage je omjer aktivne snage (snage koju napajanje troši nepovratno) i pune snage, tj. na vektorsku sumu aktivne i jalove snage. Zapravo, faktor snage (ne treba ga brkati sa efikasnošću!) je omjer korisne i primljene snage, i što je bliži jedinici, to bolje.
PFC dolazi u dvije vrste - pasivnom i aktivnom.
U toku rada, sklopno napajanje bez ikakvog dodatnog PFC-a troši struju iz mreže u kratkim impulsima, približno koji se poklapaju sa vrhovima sinusoida mrežnog napona.

Najjednostavniji i stoga najčešći je takozvani pasivni PFC, koji je konvencionalna prigušnica relativno velike induktivnosti spojena na mrežu u seriji sa napajanjem.

Pasivni PFC donekle izglađuje trenutne impulse, rastežući ih u vremenu - međutim, za ozbiljan učinak na faktor snage potrebna je velika induktivna prigušnica, čije dimenzije ne dopuštaju da se instalira unutar napajanja računala. Tipični faktor snage PSU-a sa pasivnim PFC-om je samo oko 0,75.

Active PFC je još jedno prekidačko napajanje, sa pojačanim naponom.
Oblik struje koju troši napajanje s aktivnim PFC vrlo se malo razlikuje od potrošnje konvencionalnog otpornog opterećenja - rezultirajući faktor snage takvog napajanja bez PFC jedinice može doseći 0,95 ... 0,98 kada radi na punom opterećenje. Istina, kako se opterećenje smanjuje, faktor snage se smanjuje, u najmanju ruku, pada na oko 0,7 ... 0,75 - to jest, na razinu blokova s ​​pasivnim PFC-om. Međutim, treba napomenuti da su vršne vrijednosti trenutne potrošnje za jedinice s aktivnim PFC-om i dalje primjetno manje, čak i pri maloj snazi, nego za sve ostale jedinice.

Osim što aktivni PFC daje faktor snage blizak idealnom, on također, za razliku od pasivnog, poboljšava rad napajanja - dodatno stabilizira ulazni napon glavnog stabilizatora bloka - blok postaje primjetno manje osjetljivi na smanjeni mrežni napon, također kada se koriste aktivni PFC-ovi, prilično je lako dizajnirati blokove sa univerzalnim napajanjem od 110...230V, koji ne zahtijevaju ručno prebacivanje mrežnog napona. (Ovakvi PSU-ovi imaju specifičnu karakteristiku - njihov rad u kombinaciji sa jeftinim UPS-ovima koji daju signal koraka kada rade na baterijsko napajanje može dovesti do kvarova na računalu, stoga proizvođači preporučuju korištenje Smart UPS-a u takvim slučajevima, koji uvijek emituju sinusni signal.)

Takođe, upotreba aktivnog PFC-a poboljšava odziv napajanja tokom kratkotrajnih (delova sekunde) padova napona u mreži - u takvim trenucima jedinica radi na račun energije visokonaponskih ispravljačkih kondenzatora, tj. efikasnost koja se više nego udvostručuje. Još jedna prednost korištenja aktivnog PFC-a je niži nivo visokofrekventnih smetnji na izlaznim linijama.

Na primjer, napon na 1 kraku FAN7530 ovisi o razdjelniku montiranom na R10 i R11, i, prema tome, na kondenzatoru C9.