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

Odabir napajanja za vaše računalo nije tako jednostavan kao što se čini. Stabilnost i radni vijek komponenti računala ovisit će o izboru napajanja, stoga biste trebali ozbiljnije pristupiti ovom pitanju. U ovom članku pokušat ću navesti glavne točke koje će pomoći u odabiru pouzdanog napajanja.

Vlast.
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) izračunava se pomoću formule P = U x I, gdje je U napon (V - Volt), a I jačina struje (A - Amper). Otuda zaključak, što je jačina struje u svakoj liniji veća, to je snaga veća. 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. Analizirajmo primjer na temelju 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 virtualne 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). Zapravo, naznačena je najveća moguća struja na svakoj liniji. Stvarna maksimalna struja može se lako izračunati pomoću formule I = P / U, I = 360/12 = 30 Ampera.
Također obratite pažnju na red u nastavku:
+3,3V & +5V & +12Vukupnoizlazćenepremašiti 427,9W- ispada da ukupna snaga na svim linijama ne bi trebala prelaziti 427,9W. Kao rezultat, ne dobivamo 490W (130 + 360), već samo 427,9. Opet, važno je razumjeti da ako je opterećenje na +3,3V i 5V linijama, recimo, 100W, tada oduzimamo 100W od maksimalne snage, t.j. 427,9 - 100 = 327,9. Kao rezultat, dobivamo 327,9W u balansu na +12V liniji. Naravno, u modernim računalima opterećenje na +3,3V i +5V linijama vjerojatno neće biti veće od 50-60W, tako da možemo sa sigurnošću pretpostaviti da će snaga na +12V liniji biti 360W, a struja 30A .

Proračun napajanja.
Za izračunavanje snage napajanja možete koristiti ovaj kalkulator http://www.extreme.outervision.com/psucalculatorlite.jsp, usluga je na engleskom, ali mislim da ćete to shvatiti.
Iz vlastitog iskustva mogu reći da je napajanje od 300W dovoljno za svako uredsko računalo. Za gaming PSU ima dovoljno napajanja za 400 - 500W, za one najsnažnije igraće s vrlo moćnom video karticom ili s dvije u načinu rada 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, tvrdi disk 10-20W. Uzmite u obzir i da glavno opterećenje pada na liniju od 12 V. Oh, i ne zaboravite dodati 20-30% marže za budućnost.

Učinkovitost.
Učinkovitost napajanja također će biti važna. Učinkovitost (koeficijent izvedbe) je omjer izlazne snage i potrošene snage. Kada bi napajanje moglo pretvarati električnu energiju bez gubitaka, tada bi njegova učinkovitost bila 100%, ali za sada je to nemoguće.
Navest ću primjer, kako bi napajanje s učinkovitošću od 80% osiguralo izlaznu snagu od 400W, ne smije trošiti više od 500W iz mreže. Isti PSU, ali sa 70% učinkovitosti, trošit će oko 571W. Opet, ako napajanje nije jako opterećeno, na primjer, na 200W, tada će također trošiti manje iz mreže, 250W pri 80% učinkovitosti i otprilike 286 pri 70% učinkovitosti.
Postoji organizacija koja testira izvore napajanja kako bi zadovoljili određenu razinu certifikata. Certifikacija 80 Plus provedeno je samo za mrežu od 115 V uobičajeno, na primjer, u SAD-u. Od razine 80 Plus Bronze, izvori napajanja su testirani za korištenje na 230V mrežnom napajanju. Na primjer, za prolazak razine certifikata 80 PlusBrončani Učinkovitost napajanja trebala bi biti 81% pri opterećenju od 20%, 85% pri opterećenju od 50% i 81% pri opterećenju od 100%.

Prisutnost jednog od logotipa na napajanju označava da napajanje zadovoljava određenu razinu certifikata.
Prednosti visokoučinkovitog napajanja:
Prvo, manje energije se oslobađa u obliku topline, odnosno, sustav hlađenja napajanja treba ukloniti manje topline, stoga je manje buke od ventilatora. Drugo, male uštede na struji. Treće, kvaliteta ovih PSU-a je visoka.

Aktivni ili pasivni PFC?

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

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

PFC je pasivan i aktivan.

Aktivne prednosti PFC-a:

Aktivni PFC osigurava 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 tijekom 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, najvjerojatnije će imati pasivni PFC, ako kupite snažniju jedinicu od 500 W, najvjerojatnije ćete dobiti jedinicu s aktivnim PFC-om.

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

Kablovi i konektori.
Obratite pažnju na broj konektora i duljinu kabela koji dolaze iz napajanja, ovisno o visini kućišta, trebate odabrati napajanje s kabelima koji odgovaraju duljini. Za malo tijelo dovoljna je duljina od 40-45 cm.

Moderno napajanje ima sljedeće konektore:

	24-pinski konektor za napajanje matične ploče. Obično odvojite 20 i 4 kontakta, ponekad čvrsta.
	Utičnica za procesor. Obično 4-pinski, za snažnije procesore koristi se 8-pinski.
	Priključak za dodatno napajanje video kartice. 6 i 8 pinova. 8-pinski, ponekad kombinirani 6 + 2 kontakta.
	SATA konektor za spajanje tvrdih diskova i optičkih pogona.
	4-pinski konektor (Molex) za spajanje starih IDE tvrdih diskova i optičkih pogona, također se koristi za spajanje ventilatora.
	4-pinski konektor za spajanje FDD pogona.

Modularni kabeli i konektori.
Mnogi snažniji izvori napajanja sada koriste modularne priključne kabele. To je zgodno jer nema potrebe držati neiskorištene kabele unutar kućišta, osim toga, manje je zabune sa žicama, samo dodajemo po potrebi. Odsutnost nepotrebnih kabela također poboljšava cirkulaciju zraka u kućištu. Tipično, ova napajanja imaju samo konektore koji se ne mogu ukloniti za napajanje matične ploče i procesora.

Proizvođači.
Proizvođači napajanja podijeljeni su u tri skupine:

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

Možete sigurno kupiti proizvode ovih marki. Na internetu možete pronaći recenzije i testove mnogih izvora napajanja i kretati se po njima.
Nadam se da će vam ovaj članak pomoći odgovoriti na pitanje " kako odabrati napajanje za svoje računalo?».

Bok opet!..
Nažalost, moj članak je kasnio, tk. postojao je hitan projekt za rad, a također se pojavio zanimljive poteškoće kod implementacije korektora faktora snage ( dalje KKM). A uzrokovane su sljedećim - u našoj proizvodnji koristimo "custom" mikrosklop za upravljanje KKM-om, koji za naše zadatke proizvodi prijateljska Austrija posebno 1941. godine pa ga, sukladno tome, ne možemo naći u prodaji. Stoga se pojavio zadatak preurediti ovaj modul za dostupnu osnovnu bazu i moj je izbor pao na mikrokrug PWM kontrolera - L6561.
Zašto baš ona? Banalna dostupnost, točnije pronađena u "Chip & Dip", pročitao sam tablicu - svidjelo mi se. Naručila 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 gotovo ispočetka sjetio dizajna jednocikličnih pretvarača ( čini se, kakve veze oni imaju s tim?), zašto je ubio desetak ključeva i kako to izbjeći umjesto vas. Ovaj dio će reći teoriju i što će se dogoditi ako je zanemarite. Praktična provedba bit će objavljena u sljedećem dijelu, kao što sam i obećao, zajedno s punjač od oni su u biti jedan modul i moraju se zajedno testirati.
Gledajući unaprijed, reći ću da sam za sljedeći dio već pripremio nekoliko desetaka fotografija i videa, gdje mi nije dugo sjećanje "Preobučeni" prvo u aparat za zavarivanje, a zatim u napajanje za "Jarac"... Oni koji rade u proizvodnji shvatit će o kakvoj je životinji riječ i koliko troši da nas grije)))

A sada našim ovnovima...

Zašto nam uopće treba ovaj KKM?

Glavna stvar nevolje "Klasični" ispravljač sa kondenzatorima za pohranu (ovo je ono što pretvara 220V AC u +308V DC), koji radi na sinusoidalnu struju, 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 znanstvenim titulama

Kao što znamo, električna struja potpuno odbija ići ako nema razlike potencijala. O predznaku te razlike ovisit će i smjer toka struje! Ako ste se prepali i odlučili pokušati napuniti svoj mobitel 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 s manjim potencijalom primat će energiju.
Sve je kao u životu! Imaš 60 kg, a tip na ulici koji je došao tražiti 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 opskrbiti bateriju strujom od 120 kg 3,7V. S 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 temelju gore opisanog "pravila" vrijeme dodijeljeno kondenzatoru za punjenje biti vrlo malo. Naša se struja mijenja prema sinusoidnom zakonu, što znači potrebni napon bit će samo na vrhovima sinusoida! Ali kondenzator mora proraditi, pa postaje nervozan i pokušava se napuniti. Poznaje zakone fizike, za razliku od nekih, i "shvaća" da je vrijeme kratko i stoga počinje baš u tim trenucima, kada je napon na vrhuncu, trošiti samo ogromnu struju. Uostalom, trebalo bi biti dovoljno za rad uređaja do sljedećeg vrhunca.

Malo o ovim "vrhovima":

Slika 1 – Vrhovi u kojima je kondenzator napunjen

Kao što vidimo, dio razdoblja u kojem EMF poprimi dovoljnu vrijednost za naboj (figurativno 280-310V) iznosi oko 10% ukupnog razdoblja u AC mreži. Ispada da umjesto da neprestano nesmetano uzimamo energiju iz mreže, izvlačimo je samo u malim epizodama, čime "preopterećujemo" mrežu. Sa snagom od 1 kW i induktivnim opterećenjem, struja u vrijeme takvih "vrhova" može tiho doseći 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.

Tko je ovaj tvoj KKM?

Korektor snage- Ovo je uobičajeni pretvornik napona, najčešće je jednostruki. 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 vrhova potrošnje i skokova.

Strujni krug našeg KKM-a

Tada sam odlučio ne mijenjati svoja načela i također sam se oslonio na podatkovnu tablicu kontrolera koji sam odabrao - L6561... Inženjeri tvrtke STMicroelectronics su već učinili sve za mene, točnije, već je razvio idealne sklopove za svoj proizvod.
Da, mogu i sama sve izbrojati ispočetka i dan-dva potrošiti na ovaj posao, odnosno sve svoje ionako rijetke vikende, ali pitanje je zašto? Da bih sebi dokazao da mogu, ova faza je, na sreću, odavno prošla)) Ovdje se sjećam bradate anegdote o području crvenih kuglica, kažu da matematičar primjenjuje formulu, a inženjer izvlači tablicu s površinom crvenih kuglica ... Tako je i u ovom slučaju.

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

Sada malo dokumentacije za gore opisano:
List s podacima za L6561

Ako pogledamo stranicu 6, vidjet ćemo nekoliko dijagrama, zanima nas dijagram s potpisom Mreža širokog dometašto znači Basurmansky "Za rad u širokom rasponu napona napajanja" ... Upravo sam taj “način” 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 nam rješenje omogućuje 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%. To se smatra normom, a 90% uređaja u cjenovnoj kategoriji do 40 tisuća rubalja općenito je lišeno KKM-a, a 10% ga koristi samo uz izračun odstupanja od najviše 15%. To vam nedvojbeno omogućuje da donekle smanjite cijenu i dimenzije, ali ako još niste zaboravili, onda izrađujemo uređaj koji je dužan konkurirati ARS!

Stoga sam za sebe odlučio odabrati najispravniju opciju i napraviti spremnik 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 - Standardno shematsko rješenje koje je predložio ST

Prilagodba standardnog sklopa za naše zadatke

a) Kad pogledam ovaj dijagram s LH, prvo što mi pada na pamet je potrebno je dodati zajednički filtar! I to je točno, budući da pri velikoj snazi, oni će "izluditi" elektroniku. Za struje od 15 A i više, imat će kompliciraniji izgled nego što su mnogi navikli vidjeti u istim računalnim napajanjima, gdje ima samo 500-600 vata. Stoga će ova revizija biti posebna stavka.

B) Vidimo kondenzator C1, možete uzeti lukavu formulu i izračunati potrebni kapacitet, a savjetujem onima koji se žele udubiti u to da to učine, prisjećajući se jednim potezom elektrotehnike 2. godine s 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 s obzirom na povećanje snage. Odnosno, uzimajući u obzir 1 μF na 100 W, dobivamo da za 3000 W trebamo 30 μF. Ovaj kontejner se lako regrutira iz 7 filmski kondenzatori od 4,7 μF i 400V svaki. Čak i malo s maržom, jer kapacitivnost kondenzatora jako ovisi o primijenjenom naponu.

C) Treba nam ozbiljan tranzistor snage, jer struja koja se troši iz mreže izračunat će se na sljedeći način:


Slika 3 - Proračun nazivne struje za PFC

Dobili smo 41,83A... Sada iskreno priznajemo da nećemo moći zadržati temperaturu kristala tranzistora u području od 20-25 ° C. Dapače, možemo nadjačati, ali to će biti skupo za takvu moć. Nakon 750 kW, trošak hlađenja freonom ili tekućim kisikom je erodiran, ali zasad je to daleko od toga))) Stoga moramo pronaći tranzistor koji može osigurati 45-50A na temperaturi od 55-60°C.

S obzirom na to da u krugu postoji induktivnost, onda bih radije IGBT tranzistor, za najžilavije. Za traženje najprije se mora odabrati granična struja oko 100A, jer ovo je struja na 25 ° C, s povećanjem temperature, granična uključena struja tranzistora se smanjuje.

Malo o Cree FET-u

Dobio sam doslovno 9. siječnja paket iz Sjedinjenih Država od svog prijatelja s hrpom različitih tranzistora na test, ovo čudo se zove - CREE FET... Neću reći da je ovo nova mega tehnologija, dapače, tranzistori na bazi silicij karbida napravljeni su još 80-ih godina, samo su se dosjetili zašto tek sada. Kao početni materijalolog i općenito skladatelj, skrupulozan sam po pitanju ove industrije, pa me je ovaj proizvod jako zainteresirao, pogotovo jer je 1200V deklariran na desetke i stotine ampera. Nisam ih mogao kupiti u Rusiji pa sam se obratio bivšem kolegi i on mi je ljubazno poslao hrpu uzoraka i testnu ploču s naprijed.
Mogu reći jedno – bio je to moj najdraži vatromet!
8 tipki se toliko zajebalo da sam se dugo uzrujao... Zapravo, 1200V je teoretska brojka za tehnologiju, deklariranih 65A pokazalo se samo impulsna struja, iako je u dokumentaciji jasno naznačena nominalna stopa. Očito je postojala "nazivna impulsna struja" ili bilo što drugo što su Kinezi smislili. Općenito, to je još uvijek sranje, ali postoji jedno ALI!
Kad sam to učinio CMF10120D korektor za 300 W, pokazalo se da na istom radijatoru i krugu ima temperaturu od 32 ° C u odnosu na 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 s izložbi koje sam posjetio (usput, zgodna stvar, ala parametarsko pretraživanje), odabrao sam dva ključa, postali su - IRG7PH50 i IRGPS60B120... Oba su na 1200V, oba na 100+A, ali nakon otvaranja podatkovne tablice, prvi ključ je odmah eliminiran - sposoban je prebaciti 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 podatkovnu tablicu na poveznici ispod i potražite graf s ovisnošću struje o temperaturi:

Slika 4.1 - Grafikon ovisnosti maksimalne struje o uklopnoj frekvenciji za IRG7PH50, prepustimo frekventnom pretvaraču

Slika 4.2 - Grafikon s radnom strujom pri zadanoj temperaturi za IRGPS60B120

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

D) Dioda D1, trebamo odabrati diodu s 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 možete vidjeti iz oznake, radi se na 60A i 1200V. Kladim se na sve s maržom, tk. ovaj prototip je napravljen za mene i osjećam 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 u slučaju C1 - dovoljno je povećati nominalnu vrijednost iz podatkovne tablice proporcionalno snazi. Samo imajte na umu da ako planirate snažno induktivno opterećenje ili dinamičko s brzim povećanjem snage (ala koncertno pojačalo od 2 kW), onda je bolje ne štedjeti na ovoj točki.
stavit ću svoju verziju 10 elektrolita 330 μF i 450V svaki, ako planirate napajati par računala, usmjerivača 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 pogrešaka, također štiti strujni krug od kratkog spoja i preopterećenja. Stvar je svakako korisna, ali ako se ponašamo kao inženjeri iz ST-a, onda ćemo na strujama od 40A dobiti običan bojler. Postoje 2 opcije: strujni transformator ili tvornički šant s padom od 75mV + op amp ala LM358.
Prva opcija je jednostavnija i osigurava galvansku izolaciju ovog čvora kruga. 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 kruga, koristeći formule iz dio 5 možete lako izračunati strujni transformator.

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

Snažni prigušnik i njegov proračun

Ako je netko pažljivo pročitao moje članke i ima izvrsno pamćenje, onda bi se trebao sjetiti članak 2 i fotografija br. 5, na njemu se mogu vidjeti 3 elementa zavojnica koje koristimo. opet ću ti pokazati:

Slika 5 - Okviri i jezgra za proizvode zavojnice

U ovom modulu ćemo ponovno koristiti naše omiljene toroidalne prstenove od usitnjenog željeza, ali ovaj put ne jedan, već 10 odjednom! Kako ti 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) Jezgra - materijal -52, D46
5) Čišćenje - distribuirano

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

Mislim da je izračun svima pokazao koliko bi to bilo ozbiljno)) 4 prstena, radijator, diodni most i IGBT - užas!
Pravila namota mogu se odbiti u članku "2. dio". Sekundarni namot na prstenovima je namotan u količini - 1 okret.

Ukupni gas:

1) kao što vidite, broj prstena je već 10 komada! Ovo je skupo, svaki prsten košta oko 140r, ali što ćemo dobiti zauzvrat u sljedećim paragrafima
2) radna temperatura je 60-70 ° C - to je apsolutno idealno, jer mnogi postavljaju radnu temperaturu na 125 ° C. U našim proizvodnim pogonima postavljamo 85 ° C. Zašto se to radi - za miran san, mirno odlazim od kuće na tjedan dana i znam da u meni ništa neće planuti, a 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, sukladno tome, na pouzdanost.
4) Kao što vidite, prema izračunu, kapacitivnost nakon prigušnice se preporučuje za skoro 3000 uF, tako da se moj izbor s 10 elektrolita od 330 uF ovdje savršeno uklapa. Kapacitet kondenzatora C1 pokazao se 15 μF, imamo dvostruku marginu - možete ga smanjiti na 4 filmska kondenzatora, možete ostaviti 7 komada i bit će bolje.

Važno! 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 trenutna amplituda malo povećati, a što je najvažnije, temperatura će porasti na najmanje 135 ° C. ...

Što da kažem - ovdje raste čudovište)))

Common mode filter

Da biste razumjeli razliku između sklopova za dati filtar za struje od 3A (gore spomenuti računalni PSU) i za struje od 20A, možete usporediti shemu od Googlea na ATX-u sa sljedećim:


Slika 7 - Shematski dijagram filtera buke zajedničkog moda

Nekoliko značajki:

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

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

3) Dvije prigušnice na prstenovima DR7 i DR9 namotane su na bilo koju jezgru za raspršivanje i promjera većeg od 20 mm. Namotao sam ga na sve isti D46 od -52 materijala dok se nije napunio u 2 sloja. Praktički nema šuma u mreži čak ni pri nazivnoj snazi, ali to 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 induktiviteta prigušnica:

1) Induktivitet induktora zajedničkog načina bi trebao biti 3,2-3,5 mH

2) Induktivnost za diferencijalne prigušnice izračunava se pomoću formule:


Slika 8 - Proračun induktiviteta diferencijalnih prigušnica bez magnetske spojke

Epilog

Koristeći kompetentno i profesionalno iskustvo ST inženjera, uspio sam proizvesti, ako ne idealne, onda samo odlične korektor aktivnog faktora snage s parametrima boljim od bilo kojeg Schneidera. Jedina stvar koju svakako trebate zapamtiti je koliko vam je potrebna? I na temelju toga prilagodite parametre za sebe.

Moj cilj u ovom članku bio je samo prikazati proces izračuna s mogućnošću ispravljanja početnih podataka, tako da bi svatko, nakon što je odlučio za parametre za svoje zadatke, već sam izračunao i izradio modul. Nadam se da sam to uspio pokazati te ću u sljedećem članku demonstrirati zajednički rad KKM-a i punjača iz 5. dijela.

Linearni i sklopni izvori napajanja

Počnimo s osnovama. Napajanje u vašem računalu ima tri funkcije. Prvo, izmjenična struja iz kućnog napajanja mora se pretvoriti u istosmjernu struju. Drugi zadatak jedinice za napajanje je sniziti napon od 110-230 V, koji je pretjeran za računalnu elektroniku, na standardne vrijednosti koje zahtijevaju pretvarači napajanja pojedinih komponenti računala - 12 V, 5 V i 3,3 V (kao i negativni naponi, o čemu ćemo govoriti malo kasnije) ... Konačno, PSU igra ulogu stabilizatora napona.

Postoje dvije glavne vrste napajanja koje obavljaju ove funkcije - linearne i preklopne. Najjednostavnija linearna jedinica napajanja temelji 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 posljedica i nestabilnosti napona u kućnoj mreži i pada napona kao odgovora na povećanje struje u opterećenju.

Kako bi se kompenzirao pad napona, u linearnom napajanju, parametri transformatora se izračunavaju tako da osiguraju višak snage. Zatim, pri visokoj struji u opterećenju, promatrat će se potrebni napon. Međutim, prenapon koji nastaje bez ikakve kompenzacije za nisku struju u nosivom teretu također je neprihvatljiv. Prenapon se eliminira dodavanjem nekorisnog opterećenja u krug. U najjednostavnijem slučaju, ovo je otpornik ili tranzistor spojen preko Zener diode. U naprednijem, tranzistor se kontrolira mikrosklopom s komparatorom. Bilo kako bilo, višak snage jednostavno se raspršuje u obliku topline, što negativno utječe na učinkovitost uređaja.

U strujnom krugu impulsnog napajanja nastaje još jedna varijabla o kojoj ovisi izlazni napon, uz već dostupna dva: ulazni napon i otpor opterećenja. U seriji s opterećenjem nalazi se ključ (koji je u slučaju nas zanimanja tranzistor), upravljan mikrokontrolerom 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 prisutnosti prekidača, sklopno napajanje se također naziva 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, učinkovitost izvora struje komutacije može premašiti 90%, dok učinkovitost linearne PSU sa stabilizatorom u najboljem slučaju doseže 50%.

Još jedna prednost sklopnih izvora napajanja je radikalno smanjenje veličine i težine transformatora u usporedbi s linearnim izvorima napajanja iste snage. Poznato je da što je veća frekvencija izmjenične struje u primarnom namotu transformatora, to je manja potrebna veličina jezgre i broj zavoja namota. Stoga se ključni tranzistor u krugu postavlja ne iza, već prije transformatora i, osim stabilizacije napona, koristi se za dobivanje visokofrekventne izmjenične struje (za napajanje računala to je od 30 do 100 kHz i više, i to u pravilu – oko 60 kHz). Transformator koji radi na električnoj frekvenciji od 50-60 Hz, za snagu koju zahtijeva standardno računalo, bio bi deset puta masivniji.

Linearni izvori napajanja danas se koriste uglavnom u slučaju uređaja male snage, kada je relativno složena elektronika potrebna za sklopno napajanje osjetljivija stavka troškova u usporedbi s transformatorom. Riječ je, primjerice, o napajanjima od 9 V, koja se koriste za pedale za gitarske efekte, a jedno vrijeme - za igraće konzole i sl. No, punjači za pametne telefone su već potpuno impulsni - ovdje su troškovi opravdani. Zbog znatno manje amplitude mreškanja napona na izlazu, linearni izvori napajanja se također koriste u onim područjima gdje je ova kvaliteta tražena.

⇡ Opći dijagram ATX napajanja

Jedinica napajanja stolnog računala je sklopno napajanje, čiji se ulaz napaja naponom kućnog napajanja s parametrima od 110/230 V, 50-60 Hz, a na izlazu se nalazi niz istosmjernih 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. No, potonji je u nekom trenutku isključen iz ATX standarda zbog prestanka podrške za sam ISA.

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

1. EMI filter - elektromagnetske smetnje (RFI filter);
2. primarni krug - ulazni ispravljač, ključni tranzistori (prekidač) koji stvaraju visokofrekventnu izmjeničnu struju 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 PSU služi za suzbijanje dvije vrste elektromagnetskih smetnji: diferencijalni (diferencijalni način rada) - kada struja interferencije teče u različitim smjerovima u električnim vodovima, i common-mode - kada struja teče u jednom smjeru.

Diferencijalni šum potiskuje kondenzator CX (veliki žuti filmski kondenzator na gornjoj fotografiji) spojen paralelno s opterećenjem. Ponekad se na svaku žicu koja obavlja istu funkciju dodatno objesi prigušnica (nije na dijagramu).

Uobičajeni filtar tvore CY kondenzatori (plavi keramički kondenzatori u obliku kapljice na fotografiji), u zajedničkoj točki koja povezuje električne vodove sa zemljom, itd. common-mode choke (LF1 na dijagramu), struja u čija dva namota teče u istom smjeru, što stvara otpor zajedničkom šumu.

U jeftinim modelima ugrađen je minimalni skup 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 radoznala iznimka, iako kupnjom vrlo jeftine jedinice za napajanje još uvijek možete naići na takvo iznenađenje. Kao rezultat toga, ne samo i ne toliko će patiti samo računalo, već i druga oprema uključena u kućnu mrežu - impulsni izvori napajanja snažan su 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 napajanja iznenada izgori, tada je njegova promjena u novi najvjerojatnije besmislena.

Zaštita od kratkoročno naponski udari pomoću varistora (MOV - Metal Oxide Varistor). Ali ne postoje načini zaštite od dugotrajnog povećanja napona u izvorima napajanja računala. 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 zabode 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 istjecanje punjenja tijekom rada uređaja.

Usput, prisutnost filtera u napajanju računala (i u jedinici napajanja monitora i gotovo bilo koje računalne opreme također postoji) znači da je kupnja zasebnog "prenaponskog štitnika" umjesto običnog produžnog kabela, općenito, beskorisno. On isto ima iznutra. Jedini uvjet u svakom slučaju je normalno tropinsko ožičenje s uzemljenjem. Inače, kondenzatori CY, spojeni na masu, jednostavno ne mogu ispuniti svoju funkciju.

⇡ Ulazni ispravljač

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

⇡ Aktivni PFC blok

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

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

Snaga koja se koristi za obavljanje korisnog rada (što je, zapravo, zagrijavanje komponenti računala) naznačena je 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 zbroj jalove i aktivne snage naziva se prividna snaga. A omjer aktivne snage i ukupne snage naziva se faktor snage – ne treba ga brkati s učinkovitošću!

U impulsnom napajanju faktor snage je u početku prilično nizak - oko 0,7. Privatnom potrošaču jalova snaga ne predstavlja problem (nasreću, strujomjeri je ne uzimaju u obzir), osim ako ne koristi UPS. Puna snaga opterećenja pada na neprekidno napajanje. Na razmjerima uredske ili gradske mreže, višak jalove snage koji stvaraju impulsni izvori napajanja već značajno umanjuje kvalitetu napajanja i uzrokuje troškove, stoga se s njom aktivno bore.

Konkretno, velika većina računalnih izvora napajanja opremljena je krugovima za korekciju faktora snage (Active PFC). Aktivna PFC jedinica može se lako identificirati po jednom velikom kondenzatoru i prigušnici nizvodno od ispravljača. U biti, Active PFC je još jedan impulsni pretvarač koji održava konstantan naboj na kondenzatoru s 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 za sinkronizaciju signala potrošnje struje sa sinusnim valom napona.

Aktivni PFC krug sadrži jedan ili dva ključna tranzistora i snažnu diodu, koji su postavljeni na isti hladnjak s ključnim tranzistorima glavnog pretvarača napajanja. Tipično, PWM kontroler glavnog ključa pretvarača i aktivni PFC ključ su jedan mikro krug (PWM / PFC Combo).

Faktor snage sklopnih izvora napajanja s aktivnim PFC-om doseže 0,95 i više. Uz to, imaju i jednu dodatnu prednost – ne trebaju mrežni prekidač 110/230 V i odgovarajući udvostruč napona unutar PSU-a. Većina PFC-ova može podnijeti napone između 85 i 265 V. Osim toga, smanjena je osjetljivost PSU-a na kratke padove napona.

Inače, uz aktivnu korekciju PFC-a, postoji i pasivna, koja podrazumijeva ugradnju velike induktivne prigušnice u seriji s opterećenjem. Njegova učinkovitost je niska i teško ćete naći takvo što u modernoj jedinici napajanja.

⇡ Glavni pretvarač

Opći princip rada za sva impulsna napajanja izolirane topologije (s transformatorom) je isti: ključni tranzistor (ili tranzistori) stvara izmjeničnu struju na primarnom namotu transformatora, a PWM kontroler kontrolira radni ciklus njihovog prebacivanja. Specifični sklopovi se, međutim, razlikuju kako po broju ključnih tranzistora i drugih elemenata, tako i po karakteristikama kvalitete: učinkovitosti, obliku signala, smetnji itd. Ali ovdje previše ovisi o specifičnoj implementaciji na koju se vrijedi usredotočiti. Za zainteresirane predstavljamo set dijagrama i tablicu koji će ih u određenim uređajima moći identificirati po sastavu dijelova.

	Tranzistori	Diode	Kondenzatori	Noge primarnog namota transformatora
Jedan tranzistor naprijed	1	1	1	4
	2	2	0	2
	2	0	2	2
	4	0	0	2
	2	0	0	3

Uz navedene topologije, u skupim izvorima napajanja postoje rezonantne varijante Half Bridgea, koje se lako prepoznaju po dodatnom velikom induktoru (ili dvije) i kondenzatoru koji tvori oscilatorni krug.

Jedan tranzistor naprijed

⇡ Sekundarni krug

Sekundarni krug je sve što se nalazi iza sekundarnog namota transformatora. U većini modernih izvora napajanja transformator ima dva namota: iz jednog se uklanja napon od 12 V, a s druge - 5 V. Struja se prvo ispravlja pomoću sklopa od dvije Schottky diode - jedne ili više po sabirnici ( na najopterećenijem sabirnici - 12 V - postoje četiri sklopa u snažnim PSU-ima). Učinkovitiji su u smislu učinkovitosti sinkroni ispravljači, u kojima se umjesto dioda koriste tranzistori s efektom polja. Ali to je prerogativ istinski naprednih i skupih PSU-a koji traže 80 PLUS Platinum certifikat.

Tračnica od 3,3 V obično se izvlači iz istog namota kao i tračnica od 5 V, samo što se napon smanjuje pomoću induktora koji se može zasićiti (Mag Amp). Poseban namot 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 12 V sabirnice kroz zasebne niskostrujne diode.

PWM upravljanje ključem pretvarača mijenja napon na primarnom namotu transformatora, a time i na svim sekundarnim namotima odjednom. Istodobno, trenutna potrošnja računala nikako nije ravnomjerno raspoređena između sabirnica napajanja. U modernom hardveru najprometnija 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 sabirnice, 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 raspona, ali je potisnut grupnom stabilizacijskom prigušnicom.

Napon na tračnici od 3,3 V dodatno je reguliran drugom prigušnom prigušnicom.

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 namot s naponom od 12 V, a naponi od 5 V i 3,3 V dobivaju se zahvaljujući DC / DC pretvaračima. Ova metoda je najpovoljnija za stabilnost napona.

Izlazni filtar

Završni stupanj na svakoj sabirnici je filtar koji izglađuje mreškanje napona uzrokovano 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 visokokvalitetne izvore napajanja karakterističan je kapacitet od najmanje 2000 μF, ali proizvođači jeftinih modela imaju rezervu za uštedu kada ugrađuju kondenzatore, na primjer, polovicu nazivne vrijednosti, što neizbježno utječe na amplitudu mreškanja.

⇡ Hrana u pripravnosti + 5VSB

Opis komponenti napajanja bio bi nepotpun bez spominjanja izvora napona u stanju pripravnosti od 5 V, koji omogućuje hibernaciju računala i osigurava rad svih uređaja koji moraju biti stalno uključeni. "Dzhurka" se napaja zasebnim impulsnim pretvaračem s transformatorom male snage. U nekim izvorima napajanja postoji treći transformator koji se koristi u povratnom krugu za izolaciju PWM kontrolera od primarnog kruga glavnog pretvarača. U ostalim slučajevima ovu funkciju obavljaju optospojnici (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 prikazana 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 određuje određena sabirnica. Sukladno tome, objavljujemo dva različita KHX - za 12V šinu i za 5/3,3V šinu.

Boja točke označava postotak odstupanja:

• zelena: ≤ 1%;
• svijetlozelena: ≤ 2%;
• žuta: ≤ 3%;
• narančasta: ≤ 4%;
• crveno: ≤ 5%.
• bijela:> 5% (nije dopušteno ATX-om).

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

Drugi jednako važan test je određivanje amplitude mreškanja na izlazu PSU. ATX standard dopušta valovitost u rasponu od 120 mV za sabirnicu od 12 V i 50 mV za sabirnicu od 5 V. Postoje visokofrekventne valove (na udvostručenoj frekvenciji glavnog ključa pretvarača) i niskofrekventne (na udvostručenim frekvencija opskrbne mreže).

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

Za usporedbu, predstavljamo sliku mreškanja na izlazu jedinice napajanja starog računala. Ovaj blok u početku nije bio izvanredan, ali očito s vremena na vrijeme nije postao bolji. Sudeći po rasponu niskofrekventnog mreškanja (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 valovanje na sabirnici od 5 V je na granici dopuštenih 50 mV.

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

Aktuelnije pitanje za korisnika je buka iz ugrađenog ventilatora. Nemoguće ga je izravno izmjeriti u blizini bučnog stalka za ispitivanje jedinice za napajanje, pa laserskim tahometrom mjerimo brzinu vrtnje impelera - također pri snazi ​​od 10 do 100%. Grafikon ispod pokazuje da pri malom opterećenju ovog PSU-a, 135 mm ventilator ostaje nisko i jedva da se uopće čuje. Pri maksimalnom opterećenju već se može razaznati buka, ali je razina još uvijek sasvim prihvatljiva.

Dobar dan prijatelji!

Sigurno su mnogi od vas vidjeli tajanstvena slova "PFC" na napajanju računala. Recimo odmah da ova slova najvjerojatnije neće biti na najjeftinijim blokovima. Želiš li da ti otkrijem ovu strašnu tajnu? Obratiti pažnju!

Što je PFC?

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

Aktivna i jalova snaga

Još u školskom kolegiju fizike rekli su nam da je snaga aktivna i reaktivna.

Aktivna snaga obavlja koristan rad, posebice stvaranjem topline.

Klasični primjeri su glačalo i žarulja sa žarnom niti. Pegla i žarulja 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 krugovima 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).

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

To znači da ožičenje mora imati marginu presjeka.

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

Jalova snaga u napajanju

U računalu, nakon ispravljačkog mosta, nalaze se kondenzatori dovoljno velikog kapaciteta. Dakle, postoji komponenta jalove snage. Ako se računalo koristi kod kuće, obično nema problema. Jalova snaga se ne bilježi običnim kućanskim brojilom električne energije.

Ali u zgradi u kojoj je ugrađeno sto ili tisuću računala potrebno je voditi računa o jalove snage!

Tipična vrijednost kosinusa Phi za napajanje računala bez korekcije je oko 0,7, odnosno ožičenje mora biti dimenzionirano s 30% prostora za glavu.

Međutim, problem nije ograničen samo na pretjerano opterećenje žica!

U samoj jedinici napajanja 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 im životni vijek. 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 spojena između ispravljača i visokonaponskih kondenzatora.

Induktor je induktivitet koji ima reaktancijski (točnije, 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 neznatno raste i nema velikog povećanja jalove snage.

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

Aktivni krug podiže kosinus φ na 0,95 i više. Aktivni sklop sadrži pojačani pretvarač koji se temelji na induktivnosti (prigušnici) i sklopnim elementima snage, kojima upravlja poseban regulator. Čok povremeno pohranjuje energiju, a zatim je odaje.

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

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

Moguće je nedvosmisleno procijeniti prisutnost 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 računala je nezgodno, zar ne?

Sve najbolje!

Vidimo se na blogu!

PFC (Power Factor Correction) prevodi se kao "korekcija faktora snage", također naziv "kompenzacija jalove snage". Što se tiče sklopnih izvora napajanja (trenutno se samo ova vrsta napajanja koristi u jedinicama računalnog sustava), ovaj izraz označava prisutnost odgovarajućeg skupa elemenata kruga u jedinici napajanja, koja se također naziva "PFC". Ovi uređaji su dizajnirani za smanjenje jalove snage koju troši napajanje.

Zapravo, faktor ili faktor snage je omjer aktivne snage (snage koju napajanje troši nepovratno) i pune snage, t.j. na vektorski zbroj aktivne i jalove snage. Zapravo, faktor snage (ne smije se brkati s učinkovitošću!) je omjer korisne i primljene snage, a što je bliže jedinstvu, to bolje.
PFC dolazi u dvije vrste - pasivnom i aktivnom.
Tijekom rada, sklopno napajanje bez ikakvog dodatnog PFC-a troši struju iz mreže u kratkim impulsima, približno koji se podudaraju s vrhovima sinusoida mrežnog napona.

Najjednostavniji i stoga najčešći je takozvani pasivni PFC, koji je konvencionalna prigušnica relativno velikog induktiviteta spojena na mrežu serijski s 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 s pasivnim PFC-om je samo oko 0,75.

Aktivni PFC je još jedno prekidačko napajanje, s pojačanim naponom.
Oblik struje koju troši jedinica napajanja s aktivnim PFC vrlo se malo razlikuje od potrošnje konvencionalnog otpornog opterećenja - rezultirajući faktor snage takve jedinice napajanja bez PFC jedinice može doseći 0,95 ... 0,98 tijekom rada pri punom opterećenju. 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 još uvijek osjetno 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 s univerzalnim napajanjem od 110 ... 230V, koji ne zahtijevaju ručno prebacivanje mrežnog napona. (Takvi PSU-ovi imaju specifičnu značajku - njihov rad u kombinaciji s jeftinim UPS-ovima koji daju signal koraka kada rade na baterijsko napajanje može dovesti do kvarova računala, pa proizvođači preporučuju korištenje Smart UPS-a u takvim slučajevima, koji uvijek daju sinusni signal.)

Također, korištenje aktivnog PFC-a poboljšava odziv napajanja tijekom kratkotrajnih (djelićima sekunde) padova mrežnog napona - u takvim trenucima jedinica radi na račun energije visokonaponskih ispravljačkih kondenzatora, učinkovitost koja se više nego udvostručuje. Još jedna prednost korištenja aktivnog PFC-a je niža razina visokofrekventnih smetnji na izlaznim linijama.

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