PFC چه کاری انجام می دهد؟ (تصحیح ضریب توان). منبع تغذیه با ماژول PFC Power Factor Correction چیست؟

انتخاب منبع تغذیه برای کامپیوتر شما آنقدرها هم که به نظر می رسد آسان نیست. پایداری و عمر مفید قطعات کامپیوتر به انتخاب منبع تغذیه بستگی دارد، بنابراین ارزش دارد که این موضوع را جدی‌تر بگیرید. در این مقاله سعی می کنم نکات اصلی را لیست کنم که به شما در تصمیم گیری در مورد انتخاب یک منبع تغذیه مطمئن کمک می کند.

قدرت.
در خروجی، منبع تغذیه ولتاژهای زیر را فراهم می کند: +3.3 ولت، +5 ولت، +12 ولت و برخی کمکی -12 ولت و + 5 VSB. بار اصلی روی خط +12 ولت می افتد.
توان (W - Watt) با فرمول P = U x I محاسبه می شود که در آن U ولتاژ (V - ولت) و I جریان (A - Ampere) است. از این رو نتیجه گیری، هر چه جریان در امتداد هر خط بیشتر باشد، قدرت بیشتر است. اما همه چیز به این سادگی نیست، به عنوان مثال، با یک بار سنگین در خط ترکیبی + 3.3 ولت و + 5 ولت، ممکن است قدرت در خط +12 ولت کاهش یابد. بیایید به یک مثال بر اساس برچسب منبع تغذیه Cooler Master RS-500-PSAP-J3 نگاه کنیم - این اولین عکسی است که در اینترنت پیدا کردم.

نشان داده شده است که حداکثر توان کل در خطوط +3.3 ولت و + 5 ولت = 130 وات، و همچنین نشان داده شده است که حداکثر توان در خط +12 ولت = 360 وات است. لطفا توجه داشته باشید که دو خط مجازی +12V1 و +12V2 هر کدام 20 آمپر نشان داده شده است - این بدان معنا نیست که جریان کل 40 آمپر است، زیرا با جریان 40 آمپر و ولتاژ 12 ولت، قدرت 480 وات (12x40 = 480) خواهد بود. ). در واقع حداکثر جریان ممکن در هر خط نشان داده شده است. حداکثر جریان واقعی را می توان به راحتی با استفاده از فرمول I=P/U، I = 360 / 12 = 30 آمپر محاسبه کرد.
به خط زیر نیز توجه کنید:
+3.3V&+5V&+12Vجمعخروجیبایدنهبیش از 427.9دبلیو- معلوم می شود که توان کل در همه خطوط نباید از 427.9 وات تجاوز کند. در نتیجه، ما نه 490 وات (130 + 360)، بلکه فقط 427.9 دریافت می کنیم. باز هم، درک این نکته مهم است که اگر بار روی خطوط +3.3 ولت و 5 ولت، مثلاً 100 وات باشد، 100 وات را از حداکثر توان کم کنید، یعنی. 427.9 - 100 = 327.9. در نتیجه، 327.9W باقی مانده در خط +12V دریافت می کنیم. البته در کامپیوترهای مدرن بار روی خطوط +3.3 ولت و + 5 ولت بعید است که بیش از 50-60 وات باشد، بنابراین می توانیم با خیال راحت فرض کنیم که برق خط +12 ولت 360 وات و 30 آمپر فعلی باشد.

محاسبه برق منبع تغذیه.
برای محاسبه توان منبع تغذیه می توانید از این ماشین حساب http://www.extreme.outervision.com/psucalculatorlite.jsp استفاده کنید، سرویس به زبان انگلیسی است، اما فکر می کنم بتوانید متوجه شوید.
با توجه به تجربه خودم می توانم بگویم که یک منبع تغذیه 300 وات برای هر کامپیوتر اداری کافی است. برای یک بازی گیمینگ، منبع تغذیه 400 - 500 وات کافی است، برای قوی ترین بازی ها با یک یا دو کارت گرافیک بسیار قدرتمند در حالت SLIیا تیراندازی متقابل– یک واحد 600 تا 700 وات مورد نیاز است.
پردازنده معمولاً از 35 تا 135 وات، کارت گرافیک از 30 تا 340 وات، مادربرد 30-40 وات، 1 حافظه 3-5 وات، هارد دیسک 10-20 وات مصرف می کند. همچنین به خاطر داشته باشید که بار اصلی روی خط 12 ولت می افتد. بله، و فراموش نکنید که یک حاشیه 20-30٪ برای آینده اضافه کنید.

بهره وری
کارایی منبع تغذیه بی اهمیت نخواهد بود. راندمان (ضریب عملکرد) نسبت توان خروجی به توان مصرفی است. اگر منبع تغذیه بتواند انرژی الکتریکی را بدون تلفات تبدیل کند، بازده آن 100٪ خواهد بود، اما این هنوز ممکن نیست.
بگذارید یک مثال بزنم: برای اینکه یک منبع تغذیه با بازده 80 درصد توان خروجی 400 وات را ارائه دهد، باید بیش از 500 وات از شبکه مصرف نکند. همان منبع تغذیه، اما با راندمان 70 درصد، حدود 571 وات مصرف خواهد کرد. مجدداً، اگر منبع تغذیه به‌شدت بارگذاری نشود، مثلاً در 200 وات، پس از آن نیز مصرف کمتری از شبکه، 250 وات با راندمان 80 درصد و تقریباً 286 با بازده 70 درصدی مصرف خواهد کرد.
سازمانی وجود دارد که منابع تغذیه را برای رسیدن به سطح مشخصی از گواهینامه آزمایش می کند. گواهینامه 80 به علاوهفقط برای یک شبکه الکتریکی 115 ولت رایج، به عنوان مثال در ایالات متحده آمریکا، انجام شد. با شروع از سطح 80 Plus Bronze، منابع تغذیه برای استفاده در منبع تغذیه 230 ولت آزمایش می شوند. به عنوان مثال، برای گذراندن گواهینامه سطح 80 به علاوهبرنزراندمان منبع تغذیه باید در 20 درصد بار 81 درصد، در بار 50 درصد 85 درصد و در بار 100 درصد 81 درصد باشد.

وجود یکی از آرم ها روی منبع تغذیه نشان می دهد که منبع تغذیه دارای سطح مشخصی از گواهینامه است.
مزایای منبع تغذیه با راندمان بالا:
اولاً انرژی کمتری به صورت گرما آزاد می شود، بنابراین سیستم خنک کننده منبع تغذیه نیاز به حذف گرمای کمتری دارد و در نتیجه صدای کمتری از فن تولید می شود. دوم، صرفه جویی کوچک در برق. ثالثاً، کیفیت داده های BP بالا است.

PFC فعال یا غیرفعال؟

PFC (تصحیح ضریب توان) - تصحیح ضریب توان. ضریب توان نسبت توان اکتیو به توان کل (اکتیو + راکتیو) است.

از آنجایی که بار واقعی معمولاً دارای اجزای القایی و خازنی نیز می باشد، توان راکتیو به توان اکتیو اضافه می شود. بار توان راکتیو را مصرف نمی کند - دریافت شده در یک نیم چرخه ولتاژ اصلی، در نیم چرخه بعدی به طور کامل به شبکه بازگردانده می شود و سیم های تغذیه را هدر می دهد. معلوم می شود که توان راکتیو فایده ای ندارد و در صورت امکان با استفاده از دستگاه های اصلاحی مختلف با آن مقابله می شود.

PFC - می تواند منفعل یا فعال باشد.

مزایای PFC فعال:

فعال PFC یک ضریب توان نزدیک به ایده آل را فراهم می کند (فعال 0.95-0.98 در مقابل 0.75 غیرفعال).
PFC فعال ولتاژ ورودی تثبیت کننده اصلی را تثبیت می کند، منبع تغذیه نسبت به ولتاژ پایین شبکه حساس تر می شود.
PFC فعال پاسخ منبع تغذیه را در طول افت های کوتاه مدت در ولتاژ شبکه بهبود می بخشد.

معایب PFC فعال:

قابلیت اطمینان منبع تغذیه را کاهش می دهد، زیرا طراحی منبع تغذیه خود پیچیده تر می شود. خنک کننده اضافی مورد نیاز است. به طور کلی، مزایای PFC فعال بیشتر از معایب آن است.

در اصل، می توانید نوع PFC را نادیده بگیرید. در هر صورت، هنگامی که منبع تغذیه ای با توان کمتر خریداری می کنید، به احتمال زیاد دارای PFC غیرفعال خواهد بود؛ هنگامی که یک واحد قدرتمندتر از 500 وات خریداری می کنید، به احتمال زیاد یک واحد با PFC فعال دریافت خواهید کرد.

منبع تغذیه سیستم خنک کننده.
وجود فن در منبع تغذیه طبیعی در نظر گرفته می شود، قطر آن اغلب 120، 135 یا 140 میلی متر است.

کابل ها و کانکتورها.
به تعداد کانکتورها و طول کابل هایی که از منبع تغذیه می آیند توجه کنید؛ بسته به ارتفاع کیس، باید منبع تغذیه با کابل هایی با طول مناسب انتخاب کنید. برای یک جثه کوچک، طول 40-45 سانتی متر کافی است.

منبع تغذیه مدرن دارای کانکتورهای زیر است:

	کانکتور 24 پین برای تغذیه مادربرد. معمولاً 20 و 4 کنتاکت را جدا می کنند، گاهی اوقات جامد.
	سوکت CPU. معمولاً 4 پین، برای پردازنده های قوی تر از 8 پین استفاده می شود.
	کانکتور برای منبع تغذیه اضافی برای کارت ویدیو. 6 و 8 پین. 8 پین گاهی اوقات 6 + 2 مخاطب را ترکیب می کند.
	کانکتور SATA برای اتصال هارد و درایوهای نوری.
	کانکتور 4 پین (Molex) برای اتصال هارد دیسک های قدیمی IDE و درایوهای نوری که برای اتصال فن ها نیز استفاده می شود.
	کانکتور 4 پین برای اتصال درایوهای FDD.

کابل ها و کانکتورهای مدولار.
بسیاری از منابع تغذیه با توان بالاتر اکنون از اتصالات کابلی مدولار با کانکتور استفاده می کنند. این راحت است زیرا نیازی به نگه داشتن کابل های استفاده نشده در داخل کیس نیست و سردرگمی کمتری با سیم ها وجود دارد؛ ما به سادگی آنها را در صورت نیاز اضافه می کنیم. عدم وجود کابل های غیر ضروری نیز باعث بهبود گردش هوا در کیس می شود. به طور معمول، این منابع تغذیه فقط دارای کانکتورهای غیر قابل جابجایی برای تغذیه مادربرد و پردازنده هستند.

تولید کنندگان.
تولید کنندگان منبع تغذیه به سه گروه تقسیم می شوند:

1. آنها محصولات خود را تولید می کنند - اینها مارک هایی مانند FSP، Enermax، HEC، Seasonic، Delta، Hipro هستند.
2. آنها محصولات خود را تولید می کنند و تا حدی تولید را به شرکت های دیگر منتقل می کنند، به عنوان مثال Corsair، Antec، Silverstone، PC Power & Cooling، Zalman.
3. آنها با نام تجاری خود مجدداً فروخته می شوند (برخی بر کیفیت و انتخاب اجزا تأثیر می گذارند، برخی تأثیر نمی گذارند)، به عنوان مثال Chiftec، Cooler Master، Gigabyte، OCZ، Thermaltake.

شما می توانید با خیال راحت محصولات این برندها را خریداری کنید. در اینترنت می توانید بررسی ها و آزمایش های بسیاری از منابع تغذیه را بیابید و در میان آنها پیمایش کنید.
امیدوارم این مقاله به شما در پاسخ به این سوال کمک کند " نحوه انتخاب منبع تغذیه برای کامپیوتر?».

دوباره سلام!..
متأسفانه مقاله من به تاخیر افتاد زیرا ... یک پروژه کاری فوری بوجود آمد و مشکلات جالبهنگام اجرای یک اصلاح کننده ضریب توان ( بیشتر KKM). و آنها به دلیل موارد زیر ایجاد شدند - در تولید ما، برای کنترل صندوق نقدی، ما از یک ریز مدار "سفارشی" استفاده می کنیم که برای اهداف ما توسط اتریش تولید می شود، که به ویژه در سال 1941 دوستانه بود و بر این اساس، یافت نمی شود. حراج. بنابراین، وظیفه تبدیل این ماژول به یک پایه ابتدایی در دسترس پیش آمد و انتخاب من بر روی یک تراشه کنترلر PWM افتاد - L6561.
چرا او؟ در دسترس بودن معمولی، یا بهتر است بگوییم من آن را در آن پیدا کردم "تراشه و شیب"، دیتاشیت را خواندم و خوشم آمد. من یکباره 50 عدد سفارش دادم چون... ارزان تر است و در پروژه های آماتور خود چندین کار برای آن دارم.

حالا در مورد اصل مطلب: در این مقاله به شما خواهم گفت که چگونه طراحی مبدل های تک سر را تقریباً از ابتدا به یاد آوردم ( به نظر می رسد که آنها کاری با آن دارند)، چرا ده ها کلید را کشتم و چگونه می توانید از آن اجتناب کنید. این بخش تئوری را به شما می گوید و اگر از آن غفلت کنید چه اتفاقی می افتد. اجرای عملی در قسمت بعدی همانطور که قول داده بودم به همراه خواهد آمد شارژر، زیرا آنها در اصل یک ماژول هستند و باید با هم آزمایش شوند.
با نگاه کردن به آینده، من می گویم که برای قسمت بعدی من قبلاً چند ده عکس و فیلم آماده کرده ام که حافظه من طولانی نخواهد بود. "بازآموزی"ابتدا به دستگاه جوش و سپس به منبع تغذیه برای "بز". کسانی که در تولید کار می کنند متوجه خواهند شد که این چه نوع حیوانی است و چقدر مصرف می کند تا ما را گرم نگه دارد)))

و حالا به گوسفندان ما...

چرا ما حتی به این صندوق پول نیاز داریم؟

اصلی مشکل یکسوساز کلاسیک با خازن های ذخیره سازی (این چیزی است که 220 ولت AC را به +308 ولت DC تبدیل می کند) که از یک جریان سینوسی کار می کند، این است که همین خازن فقط در لحظاتی که ولتاژ پایین است شارژ می شود (از شبکه انرژی می گیرد). بیشتر به او اعمال می شود تا خودش.

به زبان انسان، برای افراد ضعیف و با مدارج علمی نخوانید

همانطور که می دانیم، در صورت عدم وجود اختلاف پتانسیل، جریان الکتریکی به طور کامل از جاری شدن خودداری می کند. جهت جریان جریان نیز به علامت این اختلاف بستگی خواهد داشت!اگر عصبانی شدید و تصمیم گرفتید تلفن همراه خود را با ولتاژ 2 ولت شارژ کنید، جایی که باتری لیتیوم یونی برای 3.7 ولت طراحی شده است، هیچ چیز برای شما درست نخواهد شد. زیرا جریان توسط منبعی که پتانسیل بالاتری دارد داده می شود و انرژی توسط منبعی که پتانسیل کمتری دارد دریافت می کند.
همه چیز مثل زندگی است!وزن شما 60 کیلوگرم است، و آن مردی که در خیابان آمده است تا از شما بخواهد 120 کیلوگرم تماس بگیرید - واضح است که او بیدمشک را تحویل می دهد و شما آن را دریافت خواهید کرد. بنابراین در اینجا نیز - یک باتری با 2 ولت 60 کیلوگرمی خود قادر به تامین جریان به باتری با 120 کیلوگرم 3.7 ولت نخواهد بود. در مورد خازن هم همینطور است، اگر +310 ولت داشته باشد و +200 ولت به آن اعمال کنید، از دریافت جریان خودداری می کند و شارژ نمی شود.

همچنین شایان ذکر است که بر اساس "قاعده" توضیح داده شده در بالا، زمان اختصاص داده شده به خازن برای شارژ بسیار کم خواهد بود. در مورد ما، جریان بر اساس یک قانون سینوسی تغییر می کند، به این معنی ولتاژ مورد نیاز فقط در قله های سینوسی خواهد بود!اما خازن باید کار کند، بنابراین عصبی می شود و سعی می کند شارژ شود. او برخلاف برخی قوانین فیزیک را می‌داند و «می‌داند» که زمان کوتاه است و بنابراین شروع به مصرف جریان عظیمی در همین لحظات، زمانی که ولتاژ در اوج خود است، می‌کند. پس از همه، باید به اندازه کافی دستگاه را تا زمانی که پیک بعدی رخ دهد، کار کنید.

کمی در مورد این "قله ها":

شکل 1 - پیک هایی که در آنها خازن شارژ می شود

همانطور که می بینیم، بخشی از دوره ای که در آن EMF مقدار کافی برای شارژ می گیرد (به طور تصویری 280-310 ولت) حدود 10٪ از کل دوره در شبکه AC است. معلوم می شود که به جای اینکه دائماً به تدریج از شبکه انرژی بگیریم ، فقط در قسمت های کوچک آن را بیرون می آوریم و در نتیجه شبکه را "بیش از حد" می کنیم. با توان 1 کیلو وات و بار القایی، جریان در زمان چنین "پیک ها" می تواند به راحتی به مقادیری برسد. 60-80A.

بنابراین، وظیفه ما حصول اطمینان از استخراج یکنواخت انرژی از شبکه است تا شبکه بیش از حد بارگذاری نشود! این صندوق است که به ما امکان می دهد این وظیفه را در عمل پیاده سازی کنیم.

این KKM شما کیست؟

تصحیح کننده قدرت- این یک مبدل ولتاژ معمولی است که اغلب یک سر است. زیرا ما از مدولاسیون PWM استفاده می کنیم، سپس در لحظه ای که سوئیچ باز است، ولتاژ روی خازن ثابت است. اگر ولتاژ خروجی را تثبیت کنیم، جریان گرفته شده از شبکه متناسب با ولتاژ ورودی است، یعنی طبق یک قانون سینوسی بدون پیک ها و جهش های مصرف که قبلا توضیح داده شد، به آرامی تغییر می کند.

مدار PFC ما

در اینجا تصمیم گرفتم اصول خود را تغییر ندهم و همچنین به دیتاشیت کنترلی که انتخاب کرده بودم تکیه کردم - L6561. مهندسان شرکت STMicroelectronicsقبلاً همه چیز را برای من انجام داده اند و به طور خاص، آنها قبلاً طراحی مدار ایده آل را برای محصول خود توسعه داده اند.
بله، من می توانم همه چیز را خودم از ابتدا محاسبه کنم و یک یا دو روز را صرف این موضوع کنم، یعنی تمام تعطیلات آخر هفته که قبلاً کمیاب هستم، اما سوال اینجاست که چرا؟ به خودم ثابت کنم که می توانم، خوشبختانه این مرحله مدت هاست پشت سر گذاشته شده است)) اینجا یاد یک جوک ریشدار در مورد مساحت توپ های قرمز افتادم، می گویند یک ریاضیدان فرمولی را اعمال می کند و یک مهندس میزی را با مساحت توپ های قرمز بیرون می آورد...در این مورد هم همینطور است.

من به شما توصیه می کنم فوراً به این واقعیت توجه کنید که مدار موجود در دیتاشیت برای 120 وات طراحی شده است ، به این معنی که ما باید با 3 کیلووات ما سازگار شود و استرس کاری شدید

اکنون برخی اسناد برای آنچه در بالا توضیح داده شد:
برگه اطلاعات L6561

اگر به صفحه 6 نگاه کنیم، چندین نمودار خواهیم دید، ما به نمودار با امضا علاقه مندیم. شبکه با برد وسیعکه در باسورمانی به معنی است "برای کار در طیف گسترده ای از ولتاژ تغذیه" . این "حالت" است که من هنگام صحبت در مورد ولتاژهای شدید در ذهن داشتم. این دستگاه جهانی در نظر گرفته می شود، یعنی می تواند از هر شبکه استاندارد (به عنوان مثال، در ایالات 110 ولت) با محدوده ولتاژ 85 - 265 ولت کار کند.

این راه حل به ما اجازه می دهد تا یو پی اس خود را با عملکرد تثبیت کننده ولتاژ ارائه کنیم! برای بسیاری، این محدوده بیش از حد به نظر می رسد و سپس می توانند این ماژول را با در نظر گرفتن ولتاژ تغذیه 220 ولت + - 15٪ بسازند. این یک هنجار در نظر گرفته می شود و 90٪ از دستگاه ها در رده قیمت تا 40 هزار روبل کاملاً فاقد صندوق پول هستند و 10٪ از آن فقط با محاسبه انحرافات بیش از 15٪ استفاده می کنند. این بدون شک به ما امکان می دهد تا حدودی هزینه و ابعاد را کاهش دهیم، اما اگر هنوز فراموش نکرده اید، ما در حال ساخت دستگاهی هستیم که باید با آن رقابت کند. ARS!

بنابراین، برای خودم، تصمیم گرفتم صحیح ترین گزینه را انتخاب کنم و مخزن تخریب ناپذیری بسازم که حتی در یک خانه روستایی که در آن 100 ولت در شبکه وجود دارد، یک دستگاه جوش یا یک پمپ در چاه قابل کشیدن است:


شکل 2 - طراحی مدار استاندارد ارائه شده توسط ST

تطبیق مدارهای استاندارد با وظایف ما

الف) وقتی به این نمودار از DS نگاه می کنم، اولین چیزی که به ذهنم می رسد این است شما باید یک فیلتر حالت مشترک اضافه کنید!و این درست است، زیرا. با قدرت بالا، آنها شروع به "دیوانه کردن" الکترونیک خواهند کرد. برای جریان های 15 آمپر یا بیشتر، ظاهری پیچیده تر از آن چیزی است که بسیاری در همان منابع تغذیه کامپیوتری که فقط 500 تا 600 وات می بینند، دیده می شود. بنابراین، این ویرایش یک مورد جداگانه خواهد بود.

ب) ما خازن C1 را می بینیم، شما می توانید یک فرمول پیچیده را انتخاب کنید و ظرفیت خازن مورد نیاز را محاسبه کنید، و من به کسانی که می خواهند در این مورد تحقیق کنند توصیه می کنم این کار را انجام دهند، در یک زمان به یاد مهندسی برق سال دوم از هر پلی تکنیکی می افتند. اما من این کار را نمی کنم، زیرا ... بر اساس مشاهدات خودم از محاسبات قدیمی، به یاد دارم که تا 10 کیلو وات این ظرفیت تقریباً به صورت خطی نسبت به افزایش قدرت رشد می کند. یعنی با در نظر گرفتن 1 µF در 100 W، متوجه می‌شویم که برای 3000 W به 30 µF نیاز داریم. این ظرف به راحتی از آن پر می شود 7 خازن های فیلم 4.7 μF و 400 ولت هر کدام. بعد از همه، حتی کمی با ذخیره ظرفیت خازن به شدت به ولتاژ اعمال شده بستگی دارد.

ج) به یک ترانزیستور قدرت جدی نیاز خواهیم داشت، زیرا ... جریان مصرف شده از شبکه به صورت زیر محاسبه می شود:


شکل 3 - محاسبه جریان نامی برای PFC

گرفتیم 41.83A. اکنون صادقانه اعتراف می کنیم که نمی توانیم دمای کریستال ترانزیستور را در محدوده 20-25 درجه سانتیگراد حفظ کنیم. یا بهتر است بگوییم، ما می توانیم آن را اداره کنیم، اما برای چنین قدرتی گران خواهد بود. پس از 750 کیلو وات، هزینه خنک کننده با فریون یا اکسیژن مایع فرسایش می یابد، اما تا کنون این امر دور از دسترس است))) بنابراین، ما باید ترانزیستوری را پیدا کنیم که بتواند 45-50A در دمای 55-60 o C تولید کند.

با توجه به وجود اندوکتانس در مدار، ترجیح می دهم IGBTترانزیستور، زیرا آنها بادوام ترین هستند. حداکثر جریان باید برای جستجو ابتدا حدود 100A انتخاب شود، زیرا این جریان در دمای 25 درجه سانتیگراد است؛ با افزایش دما، حداکثر جریان سوئیچینگ ترانزیستور کاهش می یابد.

کمی در مورد کری FET

به معنای واقعی کلمه در 9 ژانویه ، من یک بسته از ایالات متحده از دوستم با یک دسته از ترانزیستورهای مختلف برای آزمایش دریافت کردم ، این معجزه نام دارد - CREE FET. من نمی گویم که این یک فناوری بزرگ جدید است؛ در واقع، ترانزیستورهای مبتنی بر کاربید سیلیکون در دهه 80 ساخته شدند، آنها فقط اکنون آن را به ذهن آورده اند. به عنوان یک دانشمند مواد اولیه و به طور کلی آهنگساز، من در مورد این صنعت دقیق هستم، بنابراین به این محصول بسیار علاقه مند بودم، به خصوص که 1200 ولت در ده ها و صدها آمپر را بیان می کرد. من نمی‌توانستم آنها را در روسیه بخرم، بنابراین به همکلاسی سابقم مراجعه کردم و او با مهربانی برایم یک سری نمونه و یک تخته تست با فوروارد فرستاد.
می توانم یک چیز را بگویم - این گران ترین آتش بازی من بود!
8 کلید آنقدر به هم ریخته بود که من برای مدت طولانی ناراحت بودم ... در واقع 1200 ولت یک رقم تئوری برای فناوری است ، 65A اعلام شده فقط یک جریان پالسی است ، اگرچه در مستندات به وضوح گفته شده که اسمی است. . ظاهراً یک "جریان پالس نامی" یا هر چیزی که چینی ها به ذهنشان می رسد وجود داشته است. به طور کلی، هنوز هم مزخرف است، اما یک اما وجود دارد!
وقتی بالاخره انجامش دادم CMF10120Dتصحیح کننده 300 وات، معلوم شد که روی همان رادیاتور و مدار دمای 32 درجه سانتیگراد در مقابل 43 برای IGBT دارد و این بسیار قابل توجه است!
نتیجه گیری در مورد CREE: فناوری خام است، اما امیدوارکننده است و قطعا باید باشد.

در نتیجه، پس از بررسی کاتالوگ های نمایشگاه هایی که بازدید کردم (یک چیز راحت، اتفاقاً جستجوی پارامتریک)، دو کلید را انتخاب کردم، آنها - IRG7PH50و IRGPS60B120. هر دو 1200 ولت هستند، هر دو 100 + A هستند، اما با باز کردن دیتاشیت، اولین کلید بلافاصله حذف شد - می تواند جریان 100 آمپر را فقط در فرکانس 1 کیلوهرتز تغییر دهد، که برای کار ما فاجعه بار است. سوئیچ دوم 120 آمپر و فرکانس 40 کیلوهرتز است که کاملا مناسب است. به دیتاشیت در لینک زیر نگاه کنید و به دنبال نموداری باشید که وابستگی جریان به دما را نشان می دهد:

شکل 4.1 - نمودار وابستگی حداکثر جریان به فرکانس سوئیچینگ برای IRG7PH50 را نشان می دهد، اجازه دهید آن را برای مبدل فرکانس بگذاریم.

شکل 4.2 - نمودار با جریان عملیاتی در دمای معین برای IRGPS60B120

در اینجا ما ارقام ارزشمندی را می بینیم که به ما نشان می دهد که در دمای 125 درجه سانتیگراد، هم ترانزیستور و هم دیود می توانند به راحتی جریان های کمی بیش از 60 آمپر را تحمل کنند، در حالی که می توانیم بدون هیچ مشکل یا محدودیتی، تبدیل را در فرکانس 25 کیلوهرتز انجام دهیم.

د) دیود D1، باید دیودی با ولتاژ کاری حداقل 600 ولت و جریان نامی برای بار خود انتخاب کنیم، یعنی 45A.من تصمیم گرفتم از دیودهایی که در دست داشتم استفاده کنم (من اخیراً آنها را برای ایجاد یک جوشکار برای "پل مورب" خریداری کردم): VS-60EPF12. همانطور که از علامت گذاری ها مشخص است، 60A و 1200V است. من همه چیز را با یک ذخیره شرط می بندم، زیرا ... این نمونه اولیه برای خودم و عزیزم ساخته می شود و حالم را بهتر می کند.
شما در واقع می توانید یک دیود 50-60 آمپر و 600 ولت تهیه کنید، اما قیمتی بین نسخه 600 ولت و 1200 ولت وجود ندارد.

د) خازن C5، همه چیز مانند مورد C1 است - فقط مقدار را از دیتاشیت به نسبت توان افزایش دهید. فقط به خاطر داشته باشید که اگر در حال برنامه ریزی یک بار القایی قدرتمند یا یک بار دینامیکی با افزایش سریع قدرت هستید (الا یک تقویت کننده کنسرت 2 کیلوواتی)، بهتر است در این مورد کوتاهی نکنید.
من آن را در گزینه خود قرار می دهم 10 الکترولیت در 330 uF و 450 ولت، اگر قصد دارید چند کامپیوتر، روتر و چیزهای کوچک دیگر را تغذیه کنید، می توانید خود را به 4 الکترولیت 330 uF و 450 ولت محدود کنید.

ه) R6 - که به عنوان شنت جریان نیز شناخته می شود، ما را از دست و پا چلفتی و خطاهای تصادفی نجات می دهد و همچنین مدار را از اتصال کوتاه و اضافه بار محافظت می کند. این چیز قطعا مفید است، اما اگر ما مانند مهندسان ST عمل کنیم، در جریان های 40A به یک دیگ معمولی خواهیم رسید. 2 گزینه وجود دارد: یک ترانسفورماتور جریان یا یک شنت کارخانه با افت 75 میلی ولت + op-amp ala LM358.
گزینه اول ساده تر است و جداسازی گالوانیکی این گره مدار را فراهم می کند. من نحوه محاسبه ترانسفورماتور جریان را در مقاله قبلی ارائه کردم، مهم است که این را به خاطر بسپارید هنگامی که ولتاژ پایه 4 به 2.5 ولت (در واقع تا 2.34 ولت) افزایش یابد، حفاظت کار خواهد کرد..
دانستن این ولتاژ و جریان مدار با استفاده از فرمول های از قسمت 5شما به راحتی می توانید ترانسفورماتور جریان را محاسبه کنید.

ز) و نکته آخر پاور چوک است. اطلاعات بیشتر در مورد او در زیر.

پاور چوک و محاسبه آن

اگر کسی مقالات من را با دقت خوانده و حافظه خوبی دارد، باید به خاطر بسپارد مقاله 2 و عکس شماره 5، 3 عنصر اسکاج را نشان می دهد که ما از آنها استفاده می کنیم. من دوباره به شما نشان خواهم داد:

شکل 5 - قاب و هسته برای محصولات سیم پیچ برق

در این ماژول ما دوباره از حلقه های حلقوی مورد علاقه خود ساخته شده از آهن پودر شده استفاده خواهیم کرد، اما فقط این بار نه تنها یک، بلکه 10 در آن واحد! شما چه چیزی می خواستید؟ 3 کیلووات صنایع دستی چینی نیست...

ما داده های اولیه را داریم:
1) جریان - 45A + 30-40% دامنه در سلف، مجموعا 58.5A
2) ولتاژ خروجی 390-400 ولت
3) ولتاژ ورودی 85-265 ولت AC
4) هسته - مواد -52، D46
5) شکاف - توزیع شده

شکل 6 - و باز هم Starrichok51 عزیز در وقت ما صرفه جویی می کند و آن را یک برنامه در نظر می گیرد CaclPFC

من فکر می کنم محاسبه به همه نشان داد که این طراحی چقدر جدی خواهد بود)) 4 حلقه ، رادیاتور ، پل دیود و IGBT - وحشت!
قوانین سیم پیچ را می توانید در مقاله "قسمت 2" بخوانید. سیم پیچ ثانویه بر روی حلقه ها به مقدار - 1 نوبت.

خلاصه دریچه گاز:

1) همانطور که می بینید تعداد حلقه ها قبلا 10 عدد است! این گران است، هر حلقه حدود 140 روبل هزینه دارد، اما در پاراگراف های زیر در ازای آن چه خواهیم گرفت
2) دمای کار 60-70 درجه سانتیگراد است - این کاملاً ایده آل است، زیرا بسیاری دمای کار را 125 درجه سانتیگراد تنظیم می کنند. در تولید ما آن را روی 85 درجه سانتیگراد تنظیم می کنیم. چرا این کار انجام می شود - برای یک خواب آرام، من با آرامش خانه را به مدت یک هفته ترک می کنم و می دانم که هیچ چیز شعله ور نمی شود، چیزی نمی سوزد و همه چیز یخ زده خواهد بود. من فکر می کنم قیمت 1500 روبل آنقدر کشنده نیست، اینطور است؟
3) من چگالی جریان را روی 4 A/mm 2 ناچیز تنظیم کردم، این هم بر گرما و هم عایق و بر این اساس بر قابلیت اطمینان تأثیر می گذارد.
4) همانطور که از محاسبات می بینید، ظرفیت توصیه شده بعد از سلف تقریبا 3000 uF است، بنابراین انتخاب من با 10 الکترولیت 330 uF کاملاً در اینجا جا می شود. ظرفیت خازن C1 معلوم شد 15 uF است، ما یک ذخیره مضاعف داریم - می توانید آن را به 4 خازن فیلم کاهش دهید، می توانید 7 قطعه را بگذارید و بهتر می شود.

مهم! تعداد حلقه ها در چوک اصلی را می توان به 4-5 کاهش داد و به طور همزمان چگالی جریان را به 7-8 A/mm 2 افزایش داد. این باعث صرفه جویی در هزینه می شود، اما دامنه جریان تا حدودی افزایش می یابد و مهمتر از همه دما تا حداقل 135 درجه سانتیگراد افزایش می یابد. من این را راه حل خوبی برای اینورتر جوشکاری با چرخه کاری 60 درصد می دانم، اما نه برای یک یو پی اس که به صورت شبانه روزی و احتمالاً در یک فضای نسبتاً محدود کار می کند.

چه می توانم بگویم - ما یک هیولا داریم که در حال رشد است)))

فیلتر حالت مشترک

برای درک تفاوت بین مدارهای این فیلتر برای جریان های 3 آمپر (منبع تغذیه رایانه که در بالا ذکر شد) و برای جریان های 20 آمپر، می توانید مدار Google در ATX را با موارد زیر مقایسه کنید:


شکل 7 - نمودار شماتیک فیلتر حالت مشترک

چند ویژگی:

1) C29 یک خازن برای فیلتر تداخل الکترومغناطیسی است و علامت گذاری شده است "X1". مقدار اسمی آن باید در محدوده 0.001 - 0.5 mF باشد.

2) چوک روی هسته آویزان است E42/21/20.

3) دو چوک روی حلقه های DR7 و DR9 بر روی هر هسته اسپری با قطر بیش از 20 میلی متر پیچیده می شود. من همان D46 را از مواد 52- پیچیدم تا 2 لایه پر شود. عملاً هیچ نویز در شبکه حتی در توان نامی وجود ندارد، اما این در واقع حتی در درک من بیش از حد است.

4) خازن های C28 و C31 هر کدام 0.047 µF و 1 کیلو ولت هستند و باید از کلاس باشند. "Y2".

با توجه به محاسبه اندوکتانس چوک ها:

1) اندوکتانس سلف حالت مشترک باید 3.2-3.5 mH باشد

2) اندوکتانس برای چوک های دیفرانسیل با استفاده از فرمول محاسبه می شود:


شکل 8 - محاسبه اندوکتانس چوک های دیفرانسیل بدون کوپلینگ مغناطیسی

پایان

با استفاده از پیشرفت‌های شایسته و حرفه‌ای مهندسان ST، توانستم با کمترین هزینه، اگر ایده‌آل نیست، اما بسیار عالی تولید کنم. تصحیح ضریب توان فعالبا پارامترهای بهتر از هر اشنایدر. تنها چیزی که باید حتما به خاطر بسپارید این است که چقدر به آن نیاز دارید؟ و بر این اساس پارامترها را برای خود تنظیم کنید.

هدف من در این مقاله دقیقاً نشان دادن فرآیند محاسبه با امکان تنظیم داده های اولیه بود تا همه با تصمیم گیری در مورد پارامترهای وظایف خود بتوانند خود ماژول را محاسبه و تولید کنند. امیدوارم توانسته باشم این را نشان دهم و در مقاله بعدی عملکرد مشترک صندوق و شارژر از قسمت شماره 5 را به نمایش بگذارم.

منابع تغذیه خطی و سوئیچینگ

بیایید با اصول اولیه شروع کنیم. منبع تغذیه در کامپیوتر سه عملکرد را انجام می دهد. ابتدا، جریان متناوب از منبع تغذیه خانگی باید به جریان مستقیم تبدیل شود. وظیفه دوم منبع تغذیه کاهش ولتاژ 110-230 ولت است که برای الکترونیک رایانه بیش از حد است، به مقادیر استاندارد مورد نیاز مبدل های برق اجزای رایانه شخصی - 12 ولت، 5 ولت و 3.3 ولت. (و همچنین ولتاژهای منفی که کمی بعد در مورد آنها صحبت خواهیم کرد) . در نهایت منبع تغذیه نقش تثبیت کننده ولتاژ را ایفا می کند.

دو نوع اصلی از منابع تغذیه وجود دارد که عملکردهای فوق را انجام می دهند - خطی و سوئیچینگ. ساده ترین منبع تغذیه خطی مبتنی بر یک ترانسفورماتور است که بر روی آن ولتاژ جریان متناوب به مقدار لازم کاهش می یابد و سپس جریان توسط یک پل دیودی اصلاح می شود.

با این حال، منبع تغذیه نیز برای تثبیت ولتاژ خروجی مورد نیاز است، که هم ناشی از ناپایداری ولتاژ در شبکه خانگی و هم افت ولتاژ در پاسخ به افزایش جریان در بار است.

برای جبران افت ولتاژ، در منبع تغذیه خطی، پارامترهای ترانسفورماتور برای تامین توان اضافی محاسبه می شود. سپس در جریان بالا ولتاژ مورد نیاز در بار مشاهده خواهد شد. با این حال، افزایش ولتاژی که بدون هیچ وسیله ای برای جبران در جریان کم در محموله رخ می دهد نیز غیرقابل قبول است. ولتاژ اضافی با وارد کردن بار غیر مفید در مدار حذف می شود. در ساده ترین حالت، این یک مقاومت یا ترانزیستور است که از طریق دیود زنر متصل شده است. در نسخه پیشرفته تر، ترانزیستور توسط یک ریزمدار با مقایسه کننده کنترل می شود. همانطور که ممکن است، نیروی اضافی به سادگی به عنوان گرما از بین می رود، که بر کارایی دستگاه تأثیر منفی می گذارد.

در مدار منبع تغذیه سوئیچینگ، یک متغیر دیگر ظاهر می شود که ولتاژ خروجی به آن بستگی دارد، علاوه بر دو مورد موجود: ولتاژ ورودی و مقاومت بار. یک سوئیچ به صورت سری با بار (که در مورد مورد نظر ما یک ترانزیستور است) وجود دارد که توسط یک میکروکنترلر در حالت مدولاسیون عرض پالس (PWM) کنترل می شود. هر چه مدت زمان حالت های باز ترانزیستور نسبت به دوره آنها بیشتر باشد (این پارامتر چرخه وظیفه نامیده می شود، در اصطلاح روسی از مقدار معکوس استفاده می شود - چرخه وظیفه)، ولتاژ خروجی بالاتر است. به دلیل وجود سوئیچ، منبع تغذیه سوئیچینگ، منبع تغذیه سوئیچ شده (SMPS) نیز نامیده می شود.

هیچ جریانی از ترانزیستور بسته عبور نمی کند و مقاومت ترانزیستور باز در حالت ایده آل ناچیز است. در واقع، یک ترانزیستور باز دارای مقاومت است و مقداری از توان را به عنوان گرما از بین می برد. علاوه بر این، انتقال بین حالت های ترانزیستور کاملاً گسسته نیست. با این حال، راندمان منبع جریان پالسی می تواند از 90٪ تجاوز کند در حالی که بازده منبع تغذیه خطی با تثبیت کننده در بهترین حالت به 50٪ می رسد.

یکی دیگر از مزایای منابع تغذیه سوئیچینگ کاهش شدید اندازه و وزن ترانسفورماتور در مقایسه با منابع تغذیه خطی با همان توان است. مشخص شده است که هرچه فرکانس جریان متناوب در سیم پیچ اولیه ترانسفورماتور بیشتر باشد، اندازه هسته مورد نیاز و تعداد دور سیم پیچ کمتر است. بنابراین، ترانزیستور کلید در مدار نه بعد از ترانسفورماتور، بلکه قبل از ترانسفورماتور قرار می گیرد و علاوه بر تثبیت ولتاژ، برای تولید جریان متناوب با فرکانس بالا استفاده می شود (برای منابع تغذیه کامپیوتر این از 30 تا 100 کیلوهرتز و بالاتر است، و به عنوان یک قاعده - حدود 60 کیلوهرتز). ترانسفورماتوری که با فرکانس منبع تغذیه 50 تا 60 هرتز کار می کند، برای توان مورد نیاز یک کامپیوتر استاندارد ده ها برابر حجیم تر است.

امروزه منابع تغذیه خطی عمدتاً در مورد کاربردهای کم مصرف استفاده می‌شوند، جایی که الکترونیک نسبتاً پیچیده مورد نیاز برای منبع تغذیه سوئیچینگ در مقایسه با ترانسفورماتور هزینه حساس‌تری را تشکیل می‌دهد. اینها، به عنوان مثال، منابع تغذیه 9 ولت هستند که برای پدال های جلوه های گیتار، و یک بار برای کنسول های بازی و غیره استفاده می شوند. اما شارژرهای تلفن های هوشمند در حال حاضر کاملاً پالس شده اند - در اینجا هزینه ها توجیه می شود. با توجه به دامنه به طور قابل توجهی پایین تر ریپل ولتاژ در خروجی، منابع تغذیه خطی نیز در مناطقی که این کیفیت مورد تقاضا است استفاده می شود.

⇡ نمودار کلی یک منبع تغذیه ATX

منبع تغذیه کامپیوتر رومیزی یک منبع تغذیه سوئیچینگ است که ورودی آن با ولتاژ خانگی با پارامترهای 110/230 ولت 50-60 هرتز تغذیه می شود و خروجی دارای تعدادی خط DC است که خطوط اصلی آن دارای رتبه بندی هستند. 12، 5 و 3.3 ولت علاوه بر این، منبع تغذیه ولتاژ 12- ولت و گاهی اوقات ولتاژ 5- ولت را نیز برای باس ISA فراهم می کند. اما دومی در مقطعی از استاندارد ATX به دلیل پایان پشتیبانی از خود ISA حذف شد.

در نمودار ساده شده یک منبع تغذیه سوئیچینگ استاندارد ارائه شده در بالا، چهار مرحله اصلی قابل تشخیص است. به همین ترتیب، اجزای منبع تغذیه را در بررسی ها در نظر می گیریم، یعنی:

1. فیلتر EMI - تداخل الکترومغناطیسی (فیلتر RFI)؛
2. مدار اولیه - یکسو کننده ورودی (یکسو کننده)، ترانزیستورهای کلیدی (سوئیچر)، ایجاد جریان متناوب با فرکانس بالا در سیم پیچ اولیه ترانسفورماتور.
3. ترانسفورماتور اصلی؛
4. مدار ثانویه - یکسو کننده های جریان از سیم پیچ ثانویه ترانسفورماتور (یکسو کننده ها)، صاف کردن فیلترها در خروجی (فیلتر کردن).

⇡ فیلتر EMF

فیلتر در ورودی منبع تغذیه برای سرکوب دو نوع تداخل الکترومغناطیسی استفاده می شود: دیفرانسیل (حالت دیفرانسیل) - زمانی که جریان تداخل در جهات مختلف در خطوط برق جریان دارد و حالت معمول - زمانی که جریان در یک جهت جریان می یابد.

نویز دیفرانسیل توسط خازن CX (خازن بزرگ فیلم زرد در عکس بالا) که موازی با بار متصل شده است، سرکوب می شود. گاهی اوقات یک چوک به هر سیم اضافه می شود که عملکرد مشابهی را انجام می دهد (نه در نمودار).

فیلتر حالت مشترک توسط خازن های CY (خازن های سرامیکی قطره ای آبی در عکس)، اتصال خطوط برق به زمین در یک نقطه مشترک و غیره تشکیل شده است. یک چوک معمولی (LF1 در نمودار)، جریان در دو سیم پیچ آن در یک جهت جریان می یابد، که مقاومتی برای تداخل حالت مشترک ایجاد می کند.

در مدل‌های ارزان قیمت، حداقل مجموعه‌ای از قطعات فیلتر نصب می‌شود؛ در مدل‌های گران‌تر، مدارهای توصیف‌شده پیوندهای تکراری (کلاً یا جزئی) را تشکیل می‌دهند. در گذشته، دیدن منبع تغذیه بدون فیلتر EMI غیر معمول نبود. اکنون این یک استثناء عجیب است، اگرچه اگر منبع تغذیه بسیار ارزانی بخرید، همچنان می توانید با چنین شگفتی روبرو شوید. در نتیجه، نه تنها و نه چندان خود رایانه آسیب می بیند، بلکه سایر تجهیزات متصل به شبکه خانگی - منابع تغذیه سوئیچینگ منبع قدرتمند تداخل هستند.

در قسمت فیلتر یک منبع تغذیه خوب، می توانید چندین قسمت را پیدا کنید که از خود دستگاه یا صاحب آن در برابر آسیب محافظت می کند. تقریبا همیشه یک فیوز ساده برای حفاظت از اتصال کوتاه وجود دارد (F1 در نمودار). توجه داشته باشید که وقتی فیوز خاموش می شود، جسم محافظت شده دیگر منبع تغذیه نیست. اگر یک اتصال کوتاه رخ دهد، به این معنی است که ترانزیستورهای کلیدی قبلاً شکسته شده اند، و مهم است که حداقل از آتش گرفتن سیم کشی برق جلوگیری شود. اگر یک فیوز در منبع تغذیه ناگهان سوخت، به احتمال زیاد جایگزین کردن آن با یک فیوز جدید بی معنی است.

حفاظت جداگانه در برابر ارائه شده است کوتاه مدتنوسانات با استفاده از وریستور (MOV - Metal Oxide Varistor). اما هیچ وسیله ای برای محافظت در برابر افزایش طولانی مدت ولتاژ در منابع تغذیه رایانه وجود ندارد. این عملکرد توسط تثبیت کننده های خارجی با ترانسفورماتور خود در داخل انجام می شود.

خازن در مدار PFC بعد از یکسو کننده می تواند پس از قطع شدن برق، بار قابل توجهی را حفظ کند. برای جلوگیری از برق گرفتگی فردی که انگشت خود را وارد کانکتور برق می کند، یک مقاومت تخلیه با ارزش بالا (مقاومت خونریزی دهنده) بین سیم ها نصب می شود. در یک نسخه پیچیده تر - همراه با یک مدار کنترل که از نشت شارژ در هنگام کار دستگاه جلوگیری می کند.

به هر حال، وجود فیلتر در منبع تغذیه رایانه شخصی (و منبع تغذیه یک مانیتور و تقریباً هر تجهیزات رایانه ای نیز دارای یک فیلتر است) به این معنی است که به طور کلی خرید یک "فیلتر سرج" جداگانه به جای سیم داخلی معمولی است. ، بیهوده. همه چیز در درون او یکسان است. تنها شرط در هر صورت سیم کشی سه پین ​​معمولی با اتصال به زمین است. در غیر این صورت، خازن های CY متصل به زمین به سادگی قادر به انجام عملکرد خود نخواهند بود.

⇡ یکسو کننده ورودی

پس از فیلتر، جریان متناوب با استفاده از یک پل دیودی - معمولاً به شکل یک مجموعه در یک محفظه مشترک - به جریان مستقیم تبدیل می شود. رادیاتور مجزا برای خنک کردن پل بسیار مورد استقبال قرار می گیرد. پل مونتاژ شده از چهار دیود مجزا یکی از ویژگی های منبع تغذیه ارزان است. همچنین می توانید بپرسید که پل برای چه جریانی طراحی شده است تا مشخص شود که آیا با قدرت منبع تغذیه مطابقت دارد یا خیر. اگرچه، به عنوان یک قاعده، حاشیه خوبی برای این پارامتر وجود دارد.

⇡ بلوک PFC فعال

در مدار AC با بار خطی (مانند لامپ رشته ای یا اجاق برقی)، جریان جریان از همان موج سینوسی ولتاژ پیروی می کند. اما این مورد در مورد دستگاه هایی که دارای یکسو کننده ورودی هستند، مانند منبع تغذیه سوئیچینگ، صدق نمی کند. منبع تغذیه جریان را در پالس های کوتاه عبور می دهد، تقریباً همزمان با قله های موج سینوسی ولتاژ (یعنی حداکثر ولتاژ لحظه ای) هنگامی که خازن صاف کننده یکسو کننده شارژ می شود.

سیگنال جریان تحریف شده به چندین نوسان هارمونیک در مجموع یک سینوسی با دامنه معین (سیگنال ایده آلی که با یک بار خطی رخ می دهد) تجزیه می شود.

برق مورد استفاده برای انجام کار مفید (که در واقع گرم کردن اجزای رایانه شخصی است) در مشخصات منبع تغذیه نشان داده شده و فعال نامیده می شود. توان باقیمانده تولید شده توسط نوسانات هارمونیک جریان را راکتیو می نامند. کار مفیدی تولید نمی کند، اما سیم ها را گرم می کند و بار روی ترانسفورماتورها و سایر تجهیزات برق ایجاد می کند.

مجموع بردار توان راکتیو و اکتیو توان ظاهری نامیده می شود. و نسبت توان اکتیو به توان کل را ضریب توان می نامند - نباید با راندمان اشتباه شود!

منبع تغذیه سوئیچینگ در ابتدا دارای ضریب توان نسبتاً پایینی است - حدود 0.7. برای مصرف کننده خصوصی، توان راکتیو مشکلی نیست (خوشبختانه توسط کنتورهای برق در نظر گرفته نمی شود)، مگر اینکه از یو پی اس استفاده کند. منبع تغذیه بدون وقفه وظیفه تمام توان بار را بر عهده دارد. در مقیاس یک شبکه اداری یا شهری، توان راکتیو اضافی ایجاد شده توسط سوئیچینگ منابع تغذیه به طور قابل توجهی کیفیت منبع تغذیه را کاهش می دهد و باعث هزینه می شود، بنابراین به طور فعال با آن مبارزه می شود.

به طور خاص، اکثریت قریب به اتفاق منابع تغذیه کامپیوتر مجهز به مدارهای تصحیح ضریب توان فعال (Active PFC) هستند. یک واحد با PFC فعال به راحتی توسط یک خازن بزرگ و سلف نصب شده بعد از یکسو کننده شناسایی می شود. در اصل Active PFC مبدل پالسی دیگری است که شارژ ثابتی را روی خازن با ولتاژ حدود 400 ولت نگه می دارد. در این حالت جریان از شبکه تغذیه در پالس های کوتاه مصرف می شود که عرض آن به گونه ای انتخاب می شود که سیگنال با یک موج سینوسی تقریبی می شود - که برای شبیه سازی یک بار خطی لازم است. برای همگام سازی سیگنال مصرف جریان با سینوسی ولتاژ، کنترلر PFC دارای منطق خاصی است.

مدار فعال PFC شامل یک یا دو ترانزیستور کلیدی و یک دیود قدرتمند است که با ترانزیستورهای کلید مبدل منبع تغذیه اصلی روی یک هیت سینک قرار می گیرند. به عنوان یک قاعده، کنترل کننده PWM کلید مبدل اصلی و کلید فعال PFC یک تراشه (PWM/PFC Combo) هستند.

ضریب توان منابع تغذیه سوئیچینگ با PFC فعال به 0.95 و بالاتر می رسد. علاوه بر این، آنها یک مزیت اضافی دارند - نیازی به کلید اصلی 110/230 ولت و دو برابر کننده ولتاژ مربوطه در داخل منبع تغذیه ندارند. اکثر مدارهای PFC ولتاژهای 85 تا 265 ولت را کنترل می کنند. علاوه بر این، حساسیت منبع تغذیه به افت ولتاژ کوتاه مدت کاهش می یابد.

به هر حال، علاوه بر اصلاح فعال PFC، یک غیرفعال نیز وجود دارد که شامل نصب یک سلف با اندوکتانس بالا به صورت سری با بار است. راندمان آن پایین است و بعید است که در یک منبع تغذیه مدرن آن را پیدا کنید.

⇡ مبدل اصلی

اصل کلی عملکرد همه منابع تغذیه پالسی یک توپولوژی ایزوله (با یک ترانسفورماتور) یکسان است: یک ترانزیستور کلیدی (یا ترانزیستورها) جریان متناوب روی سیم پیچ اولیه ترانسفورماتور ایجاد می کند و کنترل کننده PWM چرخه وظیفه را کنترل می کند. تعویض آنها مدارهای خاص، با این حال، هم از نظر تعداد ترانزیستورهای کلیدی و سایر عناصر و هم در ویژگی های کیفی متفاوت هستند: کارایی، شکل سیگنال، نویز و غیره. برای علاقه مندان، مجموعه ای از نمودارها و جدولی را ارائه می دهیم که به شما امکان می دهد آنها را در دستگاه های خاص بر اساس ترکیب قطعات شناسایی کنید.

	ترانزیستورها	دیودها	خازن ها	پاهای اولیه ترانسفورماتور
تک ترانزیستور فوروارد	1	1	1	4
	2	2	0	2
	2	0	2	2
	4	0	0	2
	2	0	0	3

علاوه بر توپولوژی های ذکر شده، در منابع تغذیه گران قیمت، نسخه های تشدید کننده Half Bridge وجود دارد که به راحتی توسط یک سلف بزرگ اضافی (یا دو) و یک خازن که یک مدار نوسانی را تشکیل می دهد، شناسایی می شود.

تک ترانزیستور فوروارد

⇡ مدار ثانویه

مدار ثانویه هر چیزی است که پس از سیم پیچ ثانویه ترانسفورماتور می آید. در اکثر منابع تغذیه مدرن، ترانسفورماتور دارای دو سیم پیچ است: 12 ولت از یکی از آنها جدا می شود و 5 ولت از دیگری. جریان ابتدا با استفاده از مجموعه ای از دو دیود شاتکی - یک یا چند دیود در هر اتوبوس (در بالاترین) اصلاح می شود. اتوبوس بارگذاری شده - 12 ولت - در منابع تغذیه قدرتمند چهار مجموعه وجود دارد). از نظر بازده کارآمدتر یکسو کننده های سنکرون هستند که به جای دیودها از ترانزیستورهای اثر میدانی استفاده می کنند. اما این حق منبع تغذیه های واقعا پیشرفته و گران قیمتی است که مدعی گواهی 80 PLUS Platinum هستند.

ریل 3.3 ولتی معمولاً از همان سیم پیچی ریل 5 ولتی هدایت می شود، فقط ولتاژ با استفاده از یک سلف قابل اشباع (Mag Amp) کاهش می یابد. سیم پیچ مخصوص روی ترانسفورماتور برای ولتاژ 3.3 ولت یک گزینه عجیب و غریب است. از ولتاژهای منفی در استاندارد فعلی ATX، تنها 12- ولت باقی می ماند که از سیم پیچ ثانویه زیر گذرگاه 12 ولت از طریق دیودهای مجزای جریان کم حذف می شود.

کنترل PWM کلید مبدل ولتاژ سیم پیچ اولیه ترانسفورماتور و در نتیجه تمام سیم پیچ های ثانویه را به یکباره تغییر می دهد. در عین حال، مصرف جریان رایانه به هیچ وجه به طور مساوی بین اتوبوس های منبع تغذیه توزیع نمی شود. در سخت افزار مدرن، پر بارترین باس 12 ولت است.

برای تثبیت جداگانه ولتاژها در اتوبوس های مختلف، اقدامات اضافی مورد نیاز است. روش کلاسیک شامل استفاده از چوک تثبیت کننده گروهی است. سه باس اصلی از سیم پیچ های آن عبور داده می شود و در نتیجه اگر جریان در یک شین افزایش یابد، ولتاژ در سایر شین ها کاهش می یابد. فرض کنید جریان در باس 12 ولت افزایش یافته است و برای جلوگیری از افت ولتاژ، کنترلر PWM سیکل وظیفه ترانزیستورهای کلیدی را کاهش داده است. در نتیجه، ولتاژ در شین 5 ولت می تواند از حد مجاز فراتر رود، اما توسط خفه کننده تثبیت کننده گروه سرکوب شد.

ولتاژ روی گذرگاه 3.3 ولت نیز توسط یک سلف اشباع‌پذیر دیگر تنظیم می‌شود.

نسخه پیشرفته تر، تثبیت جداگانه اتوبوس های 5 و 12 ولت را به دلیل چوک های اشباع پذیر فراهم می کند، اما اکنون این طراحی جای خود را به مبدل های DC-DC در منابع تغذیه با کیفیت بالا و گران قیمت داده است. در مورد دوم، ترانسفورماتور دارای یک سیم پیچ ثانویه با ولتاژ 12 ولت است و ولتاژهای 5 ولت و 3.3 ولت به لطف مبدل های DC-DC به دست می آید. این روش برای پایداری ولتاژ بسیار مطلوب است.

فیلتر خروجی

مرحله نهایی در هر اتوبوس فیلتری است که موج ولتاژ ناشی از ترانزیستورهای کلید را صاف می کند. علاوه بر این، ضربان های یکسو کننده ورودی، که فرکانس آن برابر با دو برابر فرکانس شبکه تغذیه است، به یک درجه یا درجه دیگر به مدار ثانویه منبع تغذیه نفوذ می کند.

فیلتر ریپل شامل یک چوک و خازن های بزرگ است. منبع تغذیه با کیفیت بالا با ظرفیت حداقل 2000 uF مشخص می شود، اما سازندگان مدل های ارزان قیمت در هنگام نصب خازن ها، به عنوان مثال، نیمی از ارزش اسمی، ذخایری را برای صرفه جویی در نظر می گیرند، که به طور اجتناب ناپذیری بر دامنه موج دار شدن تأثیر می گذارد.

⇡ قدرت آماده به کار +5VSB

توضیحات اجزای منبع تغذیه بدون ذکر منبع ولتاژ آماده به کار 5 ولت ناقص خواهد بود، که حالت خواب کامپیوتر را ممکن می کند و عملکرد همه دستگاه هایی را که باید همیشه روشن باشند، تضمین می کند. "اتاق وظیفه" توسط یک مبدل پالس جداگانه با یک ترانسفورماتور کم مصرف تغذیه می شود. در برخی از منابع تغذیه، ترانسفورماتور سوم نیز وجود دارد که در مدار فیدبک برای جداسازی کنترلر PWM از مدار اولیه مبدل اصلی استفاده می شود. در موارد دیگر، این عملکرد توسط اپتوکوپلرها (یک LED و یک ترانزیستور نوری در یک بسته) انجام می شود.

⇡ روش برای تست منابع تغذیه

یکی از پارامترهای اصلی منبع تغذیه پایداری ولتاژ است که به اصطلاح منعکس می شود. مشخصه بار متقاطع KNH نموداری است که در آن جریان یا توان گذرگاه 12 ولتی در یک محور و کل جریان یا توان گذرگاه های 3.3 و 5 ولت در محور دیگر رسم می شود. در نقاط تقاطع برای مقادیر مختلف هر دو متغیر، انحراف ولتاژ از مقدار اسمی یک تایر یا دیگری تعیین می شود. بر این اساس، ما دو KNH مختلف را منتشر می کنیم - برای باس 12 ولت و برای گذرگاه 5/3.3 ولت.

رنگ نقطه نشان دهنده درصد انحراف است:

• سبز: ≤ 1%؛
• سبز روشن: ≤ 2%؛
• زرد: ≤ 3%؛
• نارنجی: ≤ 4%؛
• قرمز: ≤ 5%.
• سفید: > 5% (با استاندارد ATX مجاز نیست).

برای به دست آوردن KNH، از یک میز تست منبع تغذیه سفارشی استفاده می شود که با اتلاف گرما روی ترانزیستورهای قدرتمند اثر میدان بار ایجاد می کند.

یکی دیگر از تست های به همان اندازه مهم، تعیین دامنه موج دار شدن در خروجی منبع تغذیه است. استاندارد ATX امکان ریپل را در 120 میلی ولت برای باس 12 ولت و 50 میلی ولت برای گذرگاه 5 ولت می دهد. بین ریپل فرکانس بالا (در فرکانس دو برابر سوئیچ مبدل اصلی) و فرکانس پایین (در دو برابر فرکانس) تمایز قائل می شود. فرکانس شبکه تامین).

ما این پارامتر را با استفاده از اسیلوسکوپ USB Hantek DSO-6022BE در حداکثر بار روی منبع تغذیه مشخص شده توسط مشخصات اندازه گیری می کنیم. در اسیلوگرام زیر، نمودار سبز مربوط به گذرگاه 12 ولت، نمودار زرد مربوط به 5 ولت است. مشاهده می شود که امواج در محدوده نرمال و حتی با حاشیه هستند.

برای مقایسه، تصویری از امواج در خروجی منبع تغذیه یک کامپیوتر قدیمی را ارائه می دهیم. این بلوک برای شروع عالی نبود، اما مطمئناً با گذشت زمان بهبود نیافته است. با قضاوت بر اساس بزرگی ریپل فرکانس پایین (توجه داشته باشید که تقسیم ولتاژ جاروب به 50 میلی ولت افزایش یافته است تا نوسانات روی صفحه نمایش داده شود)، خازن صاف کننده در ورودی قبلاً غیرقابل استفاده شده است. ریپل فرکانس بالا در باس 5 ولت در آستانه 50 میلی ولت مجاز است.

آزمایش زیر بازده واحد را در بار از 10 تا 100 درصد توان نامی (با مقایسه توان خروجی با توان ورودی اندازه‌گیری شده با استفاده از یک وات متر خانگی) تعیین می‌کند. برای مقایسه، نمودار معیارهای دسته بندی های مختلف 80 PLUS را نشان می دهد. با این حال، این روزها علاقه چندانی ایجاد نمی کند. نمودار نتایج PSU رده بالا Corsair را در مقایسه با Antec بسیار ارزان نشان می دهد و تفاوت آنچنان زیاد نیست.

مسئله مهمتر برای کاربر، نویز ناشی از فن داخلی است. اندازه گیری مستقیم آن در نزدیکی پایه آزمایش منبع تغذیه خروشان غیرممکن است، بنابراین سرعت چرخش پروانه را با سرعت سنج لیزری اندازه گیری می کنیم - همچنین در قدرت از 10 تا 100٪. نمودار زیر نشان می دهد که وقتی بار این منبع تغذیه کم است، فن 135 میلی متری در سرعت پایین باقی می ماند و به سختی قابل شنیدن است. در حداکثر بار، نویز از قبل قابل تشخیص است، اما سطح آن هنوز کاملاً قابل قبول است.

بعد از ظهر خوبی داشته باشید دوستان!

مطمئناً بسیاری از شما حروف مرموز "PFC" را در منبع تغذیه رایانه خود دیده اید. بیایید بلافاصله بگوییم که این حروف به احتمال زیاد در ارزان ترین بلوک ها نیستند. آیا می خواهید این راز وحشتناک را به شما بگویم؟ گوش بده!

PFC چیست؟

PFC مخفف Power Factor Correction است. قبل از اینکه این اصطلاح را رمزگشایی کنیم، به یاد بیاوریم که چه نوع قدرتی وجود دارد.

توان اکتیو و راکتیو

در دوره فیزیک مدرسه به ما گفته شد که قدرت می تواند فعال و واکنشی باشد.

توان اکتیو کار مفیدی انجام می دهد، به ویژه با آزاد کردن آن به عنوان گرما.

نمونه های کلاسیک یک آهن و یک لامپ رشته ای هستند. یک آهن و یک لامپ تقریباً بارهای کاملاً مقاومتی هستند؛ ولتاژ و جریان در یک چنین باری در فاز هستند.

اما باری با واکنش پذیری نیز وجود دارد - القایی (موتورهای الکتریکی) و خازنی (خازن). در مدارهای راکتیو، یک تغییر فاز بین جریان و ولتاژ وجود دارد که به آن کسینوس φ (Phi) می گویند.

جریان می تواند از ولتاژ عقب بماند (در یک بار القایی) یا آن را هدایت کند (در یک بار خازنی).

توان راکتیو کار مفیدی تولید نمی کند، بلکه فقط از ژنراتور به بار و عقب آویزان می شود. گرم کردن بی فایده سیم ها .

این بدان معناست که سیم کشی باید دارای مقطع یدکی باشد.

هر چه جابجایی فاز بین جریان و ولتاژ بیشتر باشد، توان بیشتری بیهوده در سیم ها تلف می شود.

توان راکتیو در منبع تغذیه

در یک کامپیوتر کامپیوتری، بعد از پل یکسو کننده، خازن هایی با ظرفیت کافی وجود دارد. بنابراین، یک جزء راکتیو از توان وجود دارد. اگر رایانه در خانه استفاده می شود، معمولاً هیچ مشکلی ایجاد نمی شود. توان راکتیو توسط یک کنتور برق خانگی معمولی ثبت نمی شود.

اما در ساختمانی که صد یا هزار کامپیوتر در آن نصب شده است باید توان راکتیو را در نظر گرفت!

مقدار معمولی کسینوس Phi برای منابع تغذیه کامپیوتر بدون اصلاح حدود 0.7 است. یعنی سیم کشی باید با ذخیره برق 30 درصد طراحی شود.

با این حال، موضوع به بار بیش از حد بر روی سیم ها محدود نمی شود!

در خود منبع تغذیه، جریان به صورت پالس های کوتاه از مدارهای ورودی فشار قوی عبور می کند. عرض و دامنه این پالس ها بسته به بار می تواند متفاوت باشد.

دامنه های جریان زیاد بر خازن ها و دیودهای ولتاژ بالا تأثیر منفی می گذارد و عمر مفید آنها را کاهش می دهد. اگر دیودهای یکسو کننده "پشت به پشت" انتخاب شوند (که اغلب در مدل های ارزان اتفاق می افتد)، قابلیت اطمینان کل منبع تغذیه کاهش می یابد.

تصحیح ضریب توان چگونه انجام می شود؟

برای مبارزه با همه این پدیده ها از وسایلی استفاده می شود که ضریب توان را افزایش می دهند.

آنها به فعال و غیرفعال تقسیم می شوند.

مدار PFC غیرفعال یک چوک است که بین یکسو کننده و خازن های ولتاژ بالا متصل می شود.

چوک یک اندوکتانسی است که دارای مقاومت واکنشی (به طور دقیق تر، پیچیده) است.

ماهیت واکنش پذیری آن برخلاف راکتانس خازنی خازن ها است، بنابراین مقداری جبران رخ می دهد. اندوکتانس سلف از افزایش جریان جلوگیری می کند، پالس های جریان کمی کشیده می شوند و دامنه آنها کاهش می یابد.

با این حال، کسینوس φ اندکی افزایش می‌یابد و افزایش زیادی در توان راکتیو وجود ندارد.

برای غرامت قابل توجه تر، آنها درخواست خواهند کرد مدارهای فعال PFC.

مدار فعال کسینوس φ را به 0.95 و بالاتر افزایش می دهد. مدار فعال حاوی یک مبدل تقویت کننده مبتنی بر القای (سلف) و عناصر سوئیچینگ قدرت است که توسط یک کنترل کننده جداگانه کنترل می شود. دریچه گاز به صورت دوره ای یا انرژی را ذخیره می کند یا آن را آزاد می کند.

در خروجی PFC یک خازن الکترولیتی فیلتر وجود دارد، اما ظرفیت کمتری دارد. منبع تغذیه با PFC فعال حساسیت کمتری به "افت" های کوتاه مدت در ولتاژ منبع تغذیه داردمن که یک مزیت است. با این حال، استفاده از یک مدار فعال هزینه طراحی را افزایش می دهد.

در پایان، توجه می کنیم که وجود PFC در یک منبع تغذیه خاص را می توان با حروف "PFC" یا "PFC فعال" شناسایی کرد. با این حال، ممکن است مواردی وجود داشته باشد که کتیبه ها با واقعیت مطابقت نداشته باشند.

شما می توانید بدون ابهام وجود یک مدار غیرفعال را با وجود یک چوک نسبتاً سنگین و یک مدار فعال را با حضور رادیاتور دیگری با عناصر قدرت قضاوت کنید (در مجموع باید سه مورد از آنها وجود داشته باشد).

همین، دوستان! منبع تغذیه کامپیوتر هوشمندانه است، اینطور نیست؟

بهترین ها!

شما را در وبلاگ می بینیم!

PFC (تصحیح ضریب توان) به عنوان "اصلاح ضریب توان" ترجمه شده است که به آن "جبران توان راکتیو" نیز می گویند. در رابطه با منابع تغذیه سوئیچینگ (در حال حاضر فقط از این نوع منبع تغذیه در واحدهای سیستم کامپیوتری استفاده می شود)، این اصطلاح به معنای وجود مجموعه ای از عناصر مدار مربوطه در منبع تغذیه است که معمولاً به آن "PFC" نیز می گویند. این دستگاه ها برای کاهش توان راکتیو مصرف شده توسط منبع تغذیه طراحی شده اند.

در واقع، ضریب یا ضریب توان، نسبت توان فعال (توان مصرفی غیرقابل برگشت توسط منبع تغذیه) به کل است، یعنی. به مجموع بردار توان فعال و راکتیو. اساساً ضریب توان (با بازده اشتباه نشود!) نسبت توان مفید و دریافتی است و هر چه به وحدت نزدیکتر باشد بهتر است.
PFC در دو نوع منفعل و فعال وجود دارد.
هنگام کار، یک منبع تغذیه سوئیچینگ بدون هیچ PFC اضافی، برق را از منبع اصلی در پالس‌های کوتاه مصرف می‌کند که تقریباً با پیک‌های سینوسی ولتاژ شبکه مطابقت دارد.

ساده ترین و در نتیجه رایج ترین، به اصطلاح PFC غیرفعال است که یک سلف معمولی با اندوکتانس نسبتاً بالا است که به صورت سری با منبع تغذیه به شبکه متصل می شود.

PFC غیرفعالتا حدودی پالس های جریان را صاف می کند و آنها را در طول زمان کشیده می شود - با این حال، برای تأثیر جدی بر ضریب توان، یک سلف با اندوکتانس بالا مورد نیاز است که ابعاد آن اجازه نمی دهد آن را در منبع تغذیه رایانه نصب کنید. ضریب توان معمولی یک منبع تغذیه با PFC غیرفعال تنها حدود 0.75 است.

PFC فعالمنبع تغذیه سوئیچینگ دیگری است که ولتاژ را افزایش می دهد.
شکل جریان مصرف شده توسط منبع تغذیه با یک PFC فعال بسیار کمی با مصرف یک بار مقاومتی معمولی متفاوت است - ضریب قدرت حاصل از چنین منبع تغذیه بدون واحد PFC می تواند در هنگام کارکرد کامل به 0.95 ... 0.98 برسد. بار. درست است، با کاهش بار، ضریب توان کاهش می یابد، حداقل به حدود 0.7 ... 0.75 کاهش می یابد - یعنی به سطح واحدهای با PFC غیرفعال. با این حال، باید توجه داشت که مقادیر پیک مصرف جریان برای بلوک‌های با PFC فعال هنوز، حتی در توان کم، به میزان قابل توجهی کمتر از سایر بلوک‌ها است.

علاوه بر این واقعیت که PFC فعال یک ضریب توان نزدیک به ایده آل را فراهم می کند، بر خلاف غیرفعال، عملکرد منبع تغذیه را بهبود می بخشد - علاوه بر این ولتاژ ورودی تثبیت کننده اصلی واحد را تثبیت می کند - واحد به میزان قابل توجهی حساس می شود. به ولتاژ شبکه پایین، همچنین هنگام استفاده از واحدهای PFC فعال به راحتی با منبع تغذیه جهانی 110 ... 230 ولت توسعه می یابند که نیازی به تعویض دستی ولتاژ شبکه ندارند. (چنین منبع تغذیه دارای یک ویژگی خاص هستند - عملکرد آنها در ارتباط با یو پی اس های ارزان قیمت که هنگام کار با باتری ها سیگنال مرحله ای تولید می کنند، می تواند منجر به خرابی رایانه شود، بنابراین سازندگان توصیه می کنند در چنین مواردی از یو پی اس های کلاس هوشمند استفاده کنید، که همیشه سیگنال سینوسی را به خروجی.)

همچنین، استفاده از PFC فعال پاسخ منبع تغذیه را در هنگام افت های کوتاه مدت (کسری از ثانیه) در ولتاژ اصلی بهبود می بخشد - در چنین لحظاتی واحد با استفاده از انرژی خازن های یکسو کننده ولتاژ بالا کار می کند، راندمان که بیش از دو برابر می شود. یکی دیگر از مزایای استفاده از PFC فعال، سطح پایین تر نویز با فرکانس بالا در خطوط خروجی است

به عنوان مثال، ولتاژ 1 پایه FAN7530 به تقسیم کننده مونتاژ شده روی R10 و R11 و بر این اساس به خازن C9 بستگی دارد.