Ce oferă PFC? (Corectarea factorului de putere). Ce este o sursă de alimentare cu un modul activ de corecție a factorului de putere PFC

Alegerea unei surse de alimentare pentru un computer nu este atât de ușoară pe cât ar părea. Alegerea sursei de alimentare va determina stabilitatea și durata de viață a componentelor computerului, așa că ar trebui să luați această problemă mai în serios. În acest articol voi încerca să enumerez principalele puncte care vă vor ajuta să vă decideți asupra alegerii unei surse de alimentare fiabile.

Putere.
La ieșire, sursa de alimentare oferă următoarele tensiuni +3,3 v, +5 v, +12 v și unele auxiliare -12 v și + 5 VSB. Sarcina principală cade pe linia de +12 V.
Puterea (W - Wați) este calculată folosind formula P = U x I, unde U este tensiunea (V - Volți) și I este curentul (A - Amperi). De aici concluzia, cu cât curentul în fiecare linie este mai mare, cu atât puterea este mai mare. Dar nu totul este atât de simplu, de exemplu, cu o sarcină mare pe linia combinată +3,3 v și +5 v, puterea pe linia +12 v poate scădea. Să analizăm un exemplu bazat pe marcarea sursei de alimentare Cooler Master RS-500-PSAP-J3 - aceasta este prima fotografie pe care am găsit-o pe Internet.

Se indica ca puterea totala maxima pe liniile +3.3V si +5V = 130W, se indica si ca puterea maxima pe linia +12V = 360W. Vă rugăm să rețineți că sunt indicate două linii virtuale + 12V1 și + 12V2 de 20 Amperi fiecare - asta nu înseamnă deloc că curentul total este de 40A, deoarece cu un curent de 40A și o tensiune de 12V, puterea ar fi de 480W (12x40). = 480). De fapt, este indicat curentul maxim posibil pe fiecare linie. Curentul maxim real este ușor de calculat prin formula I \u003d P / U, I \u003d 360 / 12 \u003d 30 Amperi.
De asemenea, rețineți linia de mai jos:
+3.3V&+5V&+12Vtotalieșiretrebuienudepășește 427,9W- rezultă că puterea totală pe toate liniile nu trebuie să depășească 427,9W. Ca rezultat, nu obținem 490 W (130 + 360), ci doar 427,9. Din nou, este important să înțelegem că dacă sarcina pe liniile + 3,3V și 5V este, să zicem, 100W, atunci scăzând 100W din puterea maximă, adică. 427,9 - 100 = 327,9. Ca rezultat, vom obține 327,9 W în sold pe linia +12V. Desigur, în computerele moderne, sarcina pe liniile + 3,3V și + 5V este puțin probabil să fie mai mare de 50-60W, așa că putem presupune cu siguranță că puterea pe linia + 12V va fi de 360W, iar curentul va fi 30A.

Calculul puterii sursei de alimentare.
Pentru a calcula puterea sursei de alimentare, puteți folosi acest calculator http://www.extreme.outervision.com/psucalculatorlite.jsp, serviciul este în engleză, dar cred că vă puteți da seama.
Din proprie experiență, pot spune că o sursă de alimentare de 300W este suficientă pentru orice computer de birou. Un PSU de 400 - 500W este suficient pentru unul de gaming, pentru cei mai puternici gaming cu o placa video foarte puternica sau cu doua in modul SLI sau foc încrucișat- este necesară o unitate de 600 - 700 W.
Procesorul consumă de obicei de la 35 la 135W, placa grafică de la 30 la 340W, placa de bază 30-40W, 1 bară de memorie 3-5W, hard disk-ul 10-20W. De asemenea, rețineți că sarcina principală cade pe linia de 12V. A, și nu uitați să adăugați o marjă de 20-30% pentru viitor.

eficienţă.
Nu lipsită de importanță va fi eficiența sursei de alimentare. Eficiența (coeficientul de performanță) este raportul dintre puterea de ieșire și puterea consumată. Dacă sursa de alimentare ar putea converti energia electrică fără pierderi, atunci eficiența acesteia ar fi de 100%, dar până acum acest lucru nu este posibil.
Voi da un exemplu, pentru ca o sursă de alimentare cu o eficiență de 80% să ofere o putere de ieșire de 400W, nu trebuie să consume mai mult de 500W din rețea. Aceeași sursă de alimentare, dar cu o eficiență de 70%, va consuma aproximativ 571W. Din nou, dacă sursa de alimentare nu este încărcată puternic, de exemplu, la 200W, atunci va consuma și mai puțin din rețea, 250W la o eficiență de 80% și aproximativ 286 la o eficiență de 70%.
Există o organizație care testează sursele de alimentare pentru a îndeplini un anumit nivel de certificare. Certificare 80 Plus a fost realizat numai pentru rețeaua 115V comună, de exemplu, în SUA. Începând de la nivelul 80 Plus Bronze, sursele de alimentare sunt testate pentru utilizare pe o sursă de alimentare de 230V. De exemplu, pentru a trece certificarea de nivel 80 PlusBronz Eficiența sursei de alimentare ar trebui să fie de 81% la 20% sarcină, 85% la 50% sarcină și 81% la 100% sarcină.

Prezența unuia dintre sigle pe sursa de alimentare indică faptul că sursa de alimentare îndeplinește un anumit nivel de certificare.
Avantajele unei surse de înaltă eficiență:
În primul rând, este eliberată mai puțină energie sub formă de căldură, respectiv, sistemul de răcire al sursei de alimentare trebuie să elimine mai puțină căldură, prin urmare, există mai puțin zgomot de la ventilator. În al doilea rând, o mică economie de energie electrică. În al treilea rând, calitatea acestor surse de alimentare este ridicată.

PFC activ sau pasiv?

PFC (Power Factor Correction) - Corectarea factorului de putere (factor). Factorul de putere este raportul dintre puterea activă și totală (activ + reactiv).

Deoarece sarcina reală are de obicei și componente inductive și capacitive, puterea reactivă se adaugă puterii active. Puterea reactivă nu este consumată de sarcină - primită în timpul unui semiciclu al tensiunii de rețea, este complet returnată la rețea în următorul semiciclu, încărcând firele de alimentare în zadar. Se dovedește că puterea reactivă nu este de niciun folos și se luptă cu ea, dacă este posibil, cu ajutorul diferitelor dispozitive corective.

PFC - este pasiv și activ.

Beneficii PFC activ:

PFC activ oferă un factor de putere aproape de ideal (PFC activ 0,95-0,98 față de 0,75 pasiv).
PFC activ stabilizează tensiunea de intrare a stabilizatorului principal, sursa de alimentare devine mai puțin sensibilă la tensiunea de rețea scăzută.
PFC activ îmbunătățește răspunsul sursei de alimentare în timpul scurtelor întreruperi de curent.

Dezavantajele PFC active:

Reduce fiabilitatea sursei de alimentare, deoarece proiectarea sursei de alimentare în sine devine mai complicată. Este necesară răcire suplimentară. În general, avantajele PFC activ depășesc dezavantajele sale.

În principiu, puteți ignora tipul de PFC. În orice caz, la cumpărarea unei surse de alimentare cu o putere mai mică, cel mai probabil va avea un PFC pasiv, la cumpărarea unei unități mai puternice de la 500 W, cel mai probabil vei obține o unitate cu PFC activ.

Sursa de alimentare sistem de racire.
Prezența unui ventilator în sursa de alimentare este considerată o normă, diametrul acestuia fiind cel mai adesea de 120, 135 sau 140 mm.

Cabluri și conectori.
Atenție la numărul de conectori și lungimea cablurilor care provin de la sursa de alimentare, în funcție de înălțimea carcasei, trebuie să alegeți un PSU cu cabluri de lungime corespunzătoare. Pentru un corp mic este suficientă o lungime de 40-45 cm.

O sursă de alimentare modernă are următorii conectori:

	Conector cu 24 de pini pentru alimentarea plăcii de bază. De obicei, 20 și 4 contacte separate, uneori dintr-o singură bucată.
	Soclu procesor. De obicei 4-pini, pentru procesoare mai puternice se folosește 8-pini.
	Conector pentru alimentare suplimentară a plăcii video. 6 și 8 pini. 8 pini uneori prefabricat 6+2 pini.
	Conector SATA pentru conectarea hard disk-urilor și unităților optice.
	Conector cu 4 pini (Molex) pentru conectarea vechilor hard disk-uri IDE și unități optice, folosit și pentru conectarea ventilatoarelor.
	Conector cu 4 pini pentru conectarea unităților FDD.

Cabluri și conectori modulare.
Multe surse de alimentare mai puternice folosesc acum conexiuni de cablu modulare cu conectori. Acest lucru este convenabil deoarece nu este nevoie să păstrați cablurile neutilizate în interiorul carcasei și există mai puțină mizerie cu firele, doar adăugați după cum este necesar. Absența cablurilor inutile îmbunătățește și circulația aerului în carcasă. De obicei, la aceste surse de alimentare sunt fixați doar conectorii pentru alimentarea plăcii de bază și a procesorului.

Producătorii.
Producătorii de surse de alimentare sunt împărțiți în trei grupuri:

1. Ei își produc produsele - acestea sunt mărci precum FSP, Enermax, HEC, Seasonic, Delta, Hipro.
2. Ei își produc produsele, transferând parțial producția către alte companii, precum Corsair, Antec, Silverstone, PC Power & Cooling, Zalman.
3. Revând sub propria marcă (unele afectează calitatea și selecția componentelor, altele nu), precum Chiftec, Cooler Master, Gigabyte, OCZ, Thermaltake.

Puteți achiziționa în siguranță produse de la aceste mărci. Pe Internet, puteți găsi recenzii și teste ale multor surse de alimentare și puteți naviga prin ele.
Sper că acest articol vă va ajuta să răspundeți la întrebarea dvs cum să alegi o sursă de alimentare pentru un computer?».

Buna din nou!..
Din păcate, articolul meu a fost întârziat, pentru că. a apărut un proiect de lucru urgent și au mai fost dificultăți interesante la implementarea corectorului factorului de putere ( mai departe KKM). Și au fost cauzate de următoarele - în producția noastră, pentru a controla KKM, folosim un microcircuit „personalizat”, pe care Austria, mai ales în 1941, prietenos, mai ales în 1941, îl produce pentru sarcinile noastre și, în consecință, nu poate fi găsit pe vânzare. Prin urmare, a apărut sarcina de a reface acest modul pentru o bază elementară accesibilă, iar alegerea mea a căzut pe un cip de controler PWM - L6561.
De ce este ea? Accesibilitate banală, sau mai degrabă găsit-o în „Chip & Dip”, am citit fișa tehnică - mi-a plăcut. Am comandat 50 de bucăți deodată, pentru că. mai ieftin și în proiectele mele de amatori am deja câteva sarcini pentru ea.

Acum despre principalul lucru: în acest articol vă voi spune cât de aproape de la zero mi-am amintit designul convertoarelor cu un singur ciclu ( s-ar părea ce caută ei aici), de ce a ucis o duzină de chei și cum poți evita asta. Această parte va spune teoria și ce se întâmplă dacă o neglijezi. Implementarea practică va fi lansată în partea următoare, așa cum am promis împreună cu încărcător, deoarece sunt în esență un singur modul și trebuie testate împreună.
Privind în viitor, voi spune că pentru următoarea parte am pregătit deja câteva zeci de fotografii și videoclipuri, unde memoria mea nu este pentru mult timp "recalificat" mai întâi la aparatul de sudură, iar apoi la sursa de alimentare pt "capră". Cei care lucrează în producție vor înțelege ce fel de animal este și cât consumă pentru a ne ține de cald)))

Și acum la oile noastre...

De ce avem nevoie de acest KKM?

Lucrul principal ghinion Redresorul „clasic” cu un condensator de stocare (acesta este lucrul care transformă 220V AC în + 308V DC), care funcționează dintr-un curent sinusoidal, este că tocmai acest condensator este încărcat (preia energie din rețea) doar în momentele în care tensiunea se aplică mai mult lui decât lui.

În limbajul uman, slab de inimă și cu grade științifice, nu citi

După cum știm, curentul electric refuză complet să treacă dacă nu există o diferență de potențial. Direcția fluxului de curent va depinde și de semnul acestei diferențe! Dacă te-ai speriat și ai decis să încerci să-ți încarci mobilul cu o tensiune de 2V, unde bateria Li-ion este proiectată pentru 3,7V, atunci nimic nu va ieși din asta. pentru că curentul va fi dat de sursa care are un potential mai mare, iar cea cu potential mai mic va primi energie.
Totul este ca în viață! Cântărești 60 kg, iar tipul de pe stradă care a venit să te ceară să suni are 120 kg - este clar că va distribui pizdyuly și le vei primi. Așadar, aici - o baterie cu 60 kg 2V nu va putea da curent unei baterii cu 120 kg 3.7V. Cu un condensator la fel, dacă are + 310V și îi aplicați + 200V, atunci va refuza să primească curent și nu se va încărca.

De asemenea, merită remarcat faptul că, pe baza „regula” descrisă mai sus, timpul alocat pentru încărcarea condensatorului va fi foarte mic. În cazul nostru, curentul se modifică după o lege sinusoidală, adică tensiunea necesară va fi doar la vârfurile sinusoidei! Dar condensatorul trebuie să funcționeze, așa că devine nervos și încearcă să se reîncarce. El cunoaște legile fizicii, spre deosebire de unii, și „înțelege” că timpul este scurt și, prin urmare, începe să consume doar un curent uriaș chiar în aceste momente când tensiunea este la vârf. La urma urmei, ar trebui să fie suficient să operați dispozitivul până la următorul vârf.

Câteva despre aceste „vârfuri”:

Figura 1 - Vârfurile în care este încărcat condensatorul

După cum putem vedea, partea din perioada în care EMF ia o valoare suficientă pentru încărcare (figurativ 280-310V) este de aproximativ 10% din perioada completă în rețeaua AC. Se pare că, în loc să luăm în mod constant energia fără probleme din rețea, o scoatem numai în episoade mici, prin urmare „supraîncărcăm” rețeaua. Cu o putere de 1 kW și o sarcină inductivă, curentul în momentul unor astfel de „vârfuri” poate atinge calm valori de 60-80A.

Prin urmare, sarcina noastră este să asigurăm o selecție uniformă a energiei din rețea pentru a nu supraîncărca rețeaua! KKM este cel care ne va permite să implementăm această sarcină în practică.

Cine este acest KKM al tău?

Corector de putere- Acesta este un convertor de tensiune step-up convențional, cel mai adesea este cu un singur capăt. pentru că folosim modulația PWM, apoi în momentul deschiderii cheii, tensiunea pe condensator este constantă. Dacă stabilizăm tensiunea de ieșire, atunci curentul preluat din rețea este proporțional cu tensiunea de intrare, adică se modifică fără probleme conform unei legi sinusoidale fără vârfurile și salturile de consum descrise anterior.

Circuitul KKM-ului nostru

Apoi am decis să nu-mi schimb principiile și, de asemenea, m-am bazat pe fișa de date a controlerului pe care l-am ales - L6561. Inginerii companiei STMicroelectronics au făcut deja totul pentru mine și, mai precis, au dezvoltat deja circuitul ideal pentru produsul lor.
Da, pot număra totul de la zero și pot petrece o zi sau două cu această afacere, adică toate weekendurile mele și atât de rare, dar mă întreb de ce? Pentru a-mi dovedi că pot, această etapă, din fericire, a trecut de mult)) Aici îmi amintesc o anecdotă cu barbă despre zona bilelor roșii, se spune că un matematician aplică o formulă, iar un inginer scoate un tabel cu zona bilelor roșii... Așa este și în acest caz.

Vă sfătuiesc să acordați imediat atenție faptului că circuitul din fișa de date este proiectat pentru 120 W, ceea ce înseamnă că ar trebui să-l urmăm se adaptează la cei 3 kW ai noștri și solicitări de funcționare extreme.

Acum câteva documentații pentru cele de mai sus:
Fișă de date pe L6561

Dacă ne uităm la pagina 6, vom vedea mai multe diagrame, ne interesează o diagramă cu semnătură Rețea cu gamă largă, care înseamnă din Basurman „pentru funcționarea într-o gamă largă de tensiuni de alimentare” . A fost acest „mod” pe care l-am avut în vedere când vorbeam despre stres extrem. Dispozitivul este considerat universal, adică poate funcționa din orice rețea standard (de exemplu, în statele 110V) cu un interval de tensiune de 85 - 265V.

Această soluție ne permite să punem la dispoziție UPS-ul nostru funcția de stabilizator de tensiune! Pentru mulți, această gamă va părea redundantă și atunci pot face acest modul ținând cont de tensiunea de alimentare de 220V + - 15%. Acest lucru este considerat norma și 90% dintre dispozitivele din categoria de prețuri de până la 40 de mii de ruble sunt complet lipsite de case de marcat, iar 10% o folosesc numai cu calculul abaterilor de cel mult 15%. Acest lucru vă permite, fără îndoială, să reduceți oarecum costul și dimensiunile, dar dacă nu ați uitat, atunci facem un dispozitiv care trebuie să concureze cu ARS!

Prin urmare, pentru mine, am decis să aleg cea mai corectă variantă și să fac un rezervor indestructibil care poate fi scos chiar și în țară, unde există un aparat de sudură de 100 V sau o pompă în puț:


Figura 2 - Soluție de circuit standard oferită de ST

Adaptarea circuitelor standard la sarcinile noastre

a) Când mă uit la această schemă de la LH, primul lucru care îmi vine în minte este trebuie să adăugați un filtru de mod comun!Și pe bună dreptate, pentru că la putere mare, vor începe să „înnebunească” electronicele. Pentru curenți de 15 A sau mai mult, va avea un aspect mai complicat decât mulți sunt obișnuiți să vadă în aceleași surse de alimentare de computer, unde sunt doar 500-600 de wați. Prin urmare, această revizuire va fi un articol separat.

B) Vedem condensatorul C1, puteți lua o formulă complicată și calcula capacitatea necesară și îi sfătuiesc pe cei care vor să se aprofundeze în el să o facă, amintindu-și de electrotehnică 2 cursuri de la orice politehnică într-unul. Dar nu voi face asta, pentru că. conform propriilor mele observații din calcule vechi, îmi amintesc că până la 10 kW această capacitate crește aproape liniar în raport cu creșterea puterii. Adică ținând cont de 1 uF la 100 W, obținem că pentru 3000 W avem nevoie de 30 uF. Acest recipient este ușor de colectat din 7 condensatoare cu film de 4,7 uF și 400V fiecare. Chiar și puțin cu o marjă, pentru că Capacitatea unui condensator este foarte dependentă de tensiunea aplicată.

C) Avem nevoie de un tranzistor de putere serios, pentru că. curentul consumat din rețea se va calcula după cum urmează:


Figura 3 - Calculul curentului nominal pentru PFC

Avem 41,83A. Acum admitem sincer că nu vom putea menține temperatura cristalului tranzistorului în regiunea de 20-25 ° C. Mai degrabă, îl putem învinge, dar va fi scump pentru o astfel de putere. După 750 kW, costul răcirii cu freon sau oxigen lichid este erodat, dar până acum acest lucru este departe de asta))) Prin urmare, trebuie să găsim un tranzistor care poate da 45-50A la o temperatură de 55-60 o C.

Având în vedere că există inductanță în circuit, atunci prefer IGBT tranzistor, pentru cei mai tenace. Curentul limitator trebuie ales pentru cautare, mai intai cam 100A, deoarece acesta este curentul la 25 ° C, cu creșterea temperaturii, curentul comutat limitator al tranzistorului scade.

Câteva despre Cree FET

Am primit literalmente pe 9 ianuarie un colet din State de la prietenul meu cu o grămadă de tranzistori diferiți pentru un test, acest miracol se numește - CREE FET. Nu voi spune că aceasta este o nouă mega-tehnologie, de fapt, tranzistoarele pe bază de carbură de siliciu au fost fabricate în anii 80, tocmai acum mi-au adus în minte de ce. Eu, ca om de știință în materiale originale și inginer compozit, sunt în general scrupuloasă în ceea ce privește această industrie, așa că am fost foarte interesat de acest produs, mai ales că 1200V a fost declarat la zeci și sute de amperi. Nu le-am putut cumpăra din Rusia, așa că m-am adresat fostului meu coleg de clasă și mi-a trimis amabil o grămadă de mostre și o placă de testare cu înainte.
Pot spune un lucru - au fost cele mai scumpe artificii ale mele!
8 taste au pâlpâit așa că m-am supărat mult timp... De fapt, 1200V este o cifră teoretică pentru tehnologie, 65A declarat s-a dovedit a fi doar un curent pulsat, deși cel nominal era scris clar în documentație. Se pare că a existat un „curent de impuls nominal” sau orice altceva au venit chinezii. În general, tot e o prostie, dar există un DAR!
Când am făcut totul CMF10120D corector pentru 300 W, s-a dovedit că pe același radiator și circuit avea o temperatură de 32 ° C față de 43 pentru IGBT, iar acest lucru este foarte semnificativ!
Concluzie despre CREE: tehnologia este brută, dar este promițătoare și cu siguranță TREBUIE să fie.

Drept urmare, după ce m-am uitat prin cataloagele din expozițiile pe care le-am vizitat (un lucru la îndemână, apropo, ala căutare parametrică), am ales două chei, au devenit - IRG7PH50Și IRGPS60B120. Ambele sunt la 1200V, ambele sunt la 100+A, dar la deschiderea foii de date, prima cheie a fost eliminată imediat - este capabilă să comute un curent de 100A doar la o frecvență de 1 kHz, ceea ce este dezastruos pentru sarcina noastră. A doua cheie este 120A și o frecvență de 40 kHz, ceea ce este destul de potrivit. Consultați fișa de date la linkul de mai jos și căutați un grafic cu dependența curentului de temperatură:

Figura 4.1 - Grafic cu dependența curentului maxim de frecvența de comutare pentru IRG7PH50, să lăsăm pe seama convertizorului de frecvență

Figura 4.2 - Grafic cu curentul de funcționare la o temperatură dată pentru IRGPS60B120

Aici observăm cifrele prețuite care ne arată că la 125 ° C atât tranzistorul, cât și dioda pot gestiona cu ușurință curenți puțin mai mari de 60A, în timp ce putem implementa conversia la o frecvență de 25 kHz fără probleme și restricții.

D) Dioda D1, trebuie să alegem o diodă cu o tensiune de funcționare de cel puțin 600 V și un curent nominal pentru sarcina noastră, adică 45A. Am decis să folosesc acele diode pe care le aveam la îndemână (nu cu mult timp în urmă le-am cumpărat pentru a dezvolta un sudor sub „punte oblic”) acesta este - VS-60EPF12. După cum se vede din marcaj, este de 60A și 1200V. Am pus totul cu o marjă, pentru că. acest prototip este făcut pentru mine și mă simt mult mai calm.
Puteti pune de fapt o dioda de 50-60A si 600V, dar nu exista pret intre varianta de 600 si 1200V.

E) Condensatorul C5, totul este la fel ca în cazul lui C1 - este suficient să creșteți valoarea din fișa de date proporțional cu puterea. Merită să luați în considerare doar că, dacă planificați o sarcină inductivă puternică sau una dinamică cu creșteri rapide de putere (cum ar fi un amplificator de concert de 2 kW), atunci este mai bine să nu economisiți la acest articol.
O sa pun in varianta mea 10 electroliți la 330 uF și 450V, dacă intenționați să alimentați câteva computere, routere și alte mărunțișuri, atunci vă puteți limita la 4 electroliți de 330 microfarad și 450V.

E) R6 - este și șunt de curent, ne va scuti de mâinile strâmbe și de erori accidentale, protejează și circuitul de scurtcircuite și suprasarcină. Lucrul este cu siguranță util, dar dacă ne acționăm ca niște ingineri de la ST, atunci la curenți de 40A vom obține o centrală obișnuită. Există 2 opțiuni aici: un transformator de curent sau un șunt din fabrică cu o cădere de 75mV + amplificator operațional ala LM358.
Prima opțiune este mai simplă și asigură izolarea galvanică a acestui nod de circuit. Cum să calculez transformatorul de curent pe care l-am dat într-un articol anterior, este important să rețineți că protecția va funcționa atunci când tensiunea de pe piciorul 4 crește la 2,5 V (în realitate, până la 2,34 V).
Cunoscând tensiunea și curentul acestui circuit, folosind formulele de la părțile 5 puteți număra ușor transformatorul de curent.

G) Și ultimul punct este șocul de putere. Despre el ceva mai jos.

Choke de putere și calculul său

Dacă cineva citește cu atenție articolele mele și are o memorie excelentă, atunci ar trebui să-și amintească articolul 2 și fotografia nr.5, arată 3 elemente hak pe care le folosim. iti arat din nou:

Figura 5 - Cadre și miez pentru produse de bobinare electrică

În acest modul, vom folosi din nou inelele toroidale preferate din fier pulverizat, doar că de data aceasta nu unul, ci 10 deodată! Și cum ai vrut? 3 kW nu sunt meșteșuguri chinezești pentru tine...

Avem date inițiale:
1) Curent - 45A + 30-40% pentru amplitudinea inductorului, total 58,5A
2) Tensiune de ieșire 390-400V
3) tensiune de intrare 85-265V AC
4) Miez - material -52, D46
5) Clearance - distribuit

Figura 6 - Și din nou, draga Starichok51 ne economisește timp și îl consideră un program CaclPFC

Cred că calculul a arătat tuturor cât de grav ar fi)) 4 inele, da un radiator, o punte de diode și IGBT - groază!
Regulile de lichidare pot fi citite în articolul „Partea a 2-a”. Înfășurarea secundară pe inele este înfășurată în cantitate - 1 tură.

Rezumatul clapetei:

1) după cum puteți vedea, numărul de inele este deja de 10 bucăți! Acesta este scump, fiecare inel costă aproximativ 140 de ruble, dar ce vom primi în schimb în paragrafele următoare
2) temperatura de funcționare este de 60-70 ° C - acest lucru este absolut ideal, deoarece mulți stabilesc temperatura de funcționare la 125 ° C. Așezăm 85 ° C în producția noastră. De ce s-a făcut asta - pentru un somn odihnitor, plec calm de acasă pentru o săptămână și știu că nimic nu va izbucni, totul înghețat nu se va arde. Cred că prețul pentru asta la 1500r nu este atât de mortal, nu-i așa?
3) Am setat densitatea de curent la un mic 4 A / mm 2, acest lucru va afecta atât căldura, cât și izolarea și, în consecință, fiabilitatea.
4) După cum puteți vedea, conform calculului, se recomandă ca capacitatea de după inductor să fie de aproape 3000 de microfaradi, așa că alegerea mea cu 10 electroliți de 330 de microfaradi se potrivește perfect aici. Capacitatea condensatorului C1 s-a dovedit a fi de 15 microfarad, avem o marjă dublă - o puteți reduce la 4 conders de film, puteți lăsa 7 bucăți și va fi mai bine.

Important! Numărul de inele din inductorul principal poate fi redus la 4-5, crescând simultan densitatea curentului la 7-8 A / mm 2. Acest lucru va economisi mulți bani, dar amplitudinea curentului va crește oarecum și, cel mai important, temperatura va crește la cel puțin 135 ° C. Cred că aceasta este o soluție bună pentru un invertor de sudare cu un ciclu de lucru de 60%, dar nu pentru un UPS care funcționează non-stop și probabil într-un spațiu destul de limitat.

Ce pot să spun - avem un monstru în creștere)))

Filtru de mod comun

Pentru a înțelege cum diferă circuitele pentru acest filtru pentru curenți de 3 A (alimentarea computerului menționată mai sus) și pentru curenți de 20 A, puteți compara schema de la Google pe ATX cu următoarele:


Figura 7 - Schema schematică a filtrului de mod comun

Câteva caracteristici:

1) C29 este un condensator pentru filtrarea interferențelor electromagnetice, este marcat "X1". Valoarea sa ar trebui să fie în intervalul 0,001 - 0,5 mF.

2) Accelerația este înfășurată pe miez E42/21/20.

3) Două șocuri pe inele DR7 și DR9 sunt înfășurate pe orice miez dintr-un spray și cu un diametru mai mare de 20 mm. Am înfășurat tot același D46 din material -52 înainte de a umple 2 straturi. Practic, nu există zgomot în rețea, chiar și la puterea nominală, dar acest lucru este de fapt redundant chiar și după înțelegerea mea.

4) Condensatorii C28 și C31 de 0,047 uF și 1 kV și trebuie setați la clasa Y2.

Conform calculului inductanței bobinelor:

1) Inductanța în modul comun ar trebui să fie de 3,2-3,5 mH

2) Inductanța pentru bobinele diferențiale este calculată prin formula:


Figura 8 - Calculul inductanței bobinelor diferențiale fără cuplaj magnetic

Epilog

Folosind dezvoltările competente și profesionale ale inginerilor ST, am reușit să produc, la un cost minim, dacă nu perfect, atunci pur și simplu excelent corectarea factorului de putere activă cu parametri mai buni decât orice Schneider. Singurul lucru de care ar trebui să-ți amintești cu siguranță este cât de mult ai nevoie de el? Și pe baza acestui lucru, ajustați parametrii pentru dvs.

Scopul meu în acest articol a fost doar să arăt procesul de calcul cu posibilitatea de a corecta datele inițiale, astfel încât toată lumea, după ce s-a hotărât asupra parametrilor sarcinilor sale, să calculeze și să producă deja modulul. Sper că am reușit să arăt acest lucru și în următorul articol voi demonstra funcționarea în comun a KKM și încărcătorul din partea nr. 5.

Surse de alimentare liniare și comutatoare

Să începem cu elementele de bază. Sursa de alimentare a computerului îndeplinește trei funcții. În primul rând, curentul alternativ de la sursa de alimentare de uz casnic trebuie convertit în curent continuu. A doua sarcină a PSU este de a reduce tensiunea de 110-230 V, care este redundantă pentru electronica computerului, la valorile standard cerute de convertoarele de putere pentru componentele individuale ale PC-ului - 12 V, 5 V și 3,3 V (ca precum și tensiuni negative, despre care vom vorbi puțin mai târziu) . În cele din urmă, PSU joacă rolul unui stabilizator de tensiune.

Există două tipuri principale de surse de alimentare care îndeplinesc aceste funcții - liniare și comutatoare. Cea mai simplă PSU liniară se bazează pe un transformator, pe care tensiunea de curent alternativ este redusă la valoarea necesară, iar apoi curentul este redresat printr-o punte de diode.

Cu toate acestea, PSU este, de asemenea, necesar să stabilizeze tensiunea de ieșire, ceea ce se datorează atât instabilității tensiunii din rețeaua casnică, cât și căderii de tensiune ca răspuns la o creștere a curentului în sarcină.

Pentru a compensa căderea de tensiune, într-o sursă de alimentare liniară, transformatorul este dimensionat pentru a furniza puterea în exces. Apoi, la un curent mare în sarcină, se va respecta tensiunea necesară. Cu toate acestea, supratensiunea care va apărea fără niciun mijloc de compensare la curent scăzut în sarcina utilă este, de asemenea, inacceptabilă. Tensiunea excesivă este eliminată prin includerea unei sarcini neutile în circuit. În cel mai simplu caz, acesta este un rezistor sau un tranzistor conectat printr-o diodă Zener. Într-unul mai avansat, tranzistorul este controlat de un microcircuit cu comparator. Oricum ar fi, puterea în exces este pur și simplu disipată sub formă de căldură, ceea ce afectează negativ eficiența dispozitivului.

În circuitul de alimentare în comutație, apare o altă variabilă, de care depinde și tensiunea de ieșire, pe lângă cele două deja disponibile: tensiunea de intrare și rezistența de sarcină. În serie cu sarcina există o cheie (care în cazul care ne interesează este un tranzistor), controlată de un microcontroler în modul de modulare a lățimii impulsului (PWM). Cu cât durata stărilor deschise ale tranzistorului este mai mare în raport cu perioada lor (acest parametru se numește ciclu de lucru, în terminologia rusă se folosește valoarea inversă - ciclul de funcționare), cu atât tensiunea de ieșire este mai mare. Datorită prezenței unei chei, o sursă de alimentare comutată se mai numește și sursă de alimentare în mod comutat (SMPS).

Niciun curent nu trece printr-un tranzistor închis, iar rezistența unui tranzistor deschis este în mod ideal neglijabilă. În realitate, un tranzistor deschis are rezistență și disipează o parte din putere sub formă de căldură. De asemenea, tranziția între stările tranzistorului nu este perfect discretă. Și totuși, eficiența unei surse de curent pulsat poate depăși 90%, în timp ce eficiența unui PSU liniar cu stabilizator ajunge la 50% în cel mai bun caz.

Un alt avantaj al comutării surselor de alimentare este o reducere radicală a dimensiunii și greutății transformatorului în comparație cu sursele de alimentare liniare de aceeași putere. Se știe că, cu cât frecvența curentului alternativ în înfășurarea primară a transformatorului este mai mare, cu atât dimensiunea necesară a miezului și numărul de spire ale înfășurării sunt mai mici. Prin urmare, tranzistorul cheie din circuit este plasat nu după, ci înaintea transformatorului și, pe lângă stabilizarea tensiunii, este utilizat pentru a obține curent alternativ de înaltă frecvență (pentru sursele de alimentare pentru computer, acesta este de la 30 la 100 kHz și mai mare, și de regulă - aproximativ 60 kHz). Un transformator care funcționează la o frecvență de 50-60 Hz, pentru puterea necesară unui computer standard, ar fi de zece ori mai masiv.

PSU-urile liniare astăzi sunt utilizate în principal în aplicații de putere redusă, unde electronica relativ complexă necesară pentru o sursă de alimentare cu comutație este o cheltuială mai costisitoare decât un transformator. Acestea sunt, de exemplu, surse de alimentare de 9 V, care sunt folosite pentru pedalele de efecte de chitară și o dată - pentru console de jocuri etc. Dar încărcătoarele pentru smartphone-uri sunt deja complet pulsate - aici costurile sunt justificate. Datorită amplitudinii semnificativ mai mici a ondulației de tensiune la ieșire, sursele de alimentare liniare sunt, de asemenea, utilizate în zonele în care această calitate este solicitată.

⇡ Schema generală a sursei de alimentare standard ATX

PSU pentru computer de birou este o sursă de alimentare comutată, a cărei intrare este alimentată cu tensiunea unei surse de alimentare de uz casnic cu parametri de 110/230 V, 50-60 Hz, iar la ieșire există un număr de linii de curent continuu, dintre care principalele au un rating de 12, 5 și 3,3 V În plus, PSU oferă -12V și, la un moment dat, -5V necesar pentru magistrala ISA. Dar acesta din urmă a fost la un moment dat exclus din standardul ATX din cauza încetării suportului pentru ISA în sine.

În schema simplificată a unei surse de alimentare cu comutație standard prezentată mai sus, pot fi distinse patru etape principale. În aceeași ordine, luăm în considerare componentele surselor de alimentare în recenzii, și anume:

1. filtru EMI - interferență electromagnetică (filtru RFI);
2. circuit primar - redresor de intrare (redresor), tranzistori cheie (comutator) care creează curent alternativ de înaltă frecvență pe înfășurarea primară a transformatorului;
3. transformator principal;
4. circuit secundar - redresoare de curent din înfășurarea secundară a transformatorului (redresoare), filtre de netezire la ieșire (filtrare).

⇡ Filtru EMI

Filtrul de la intrarea PSU servește la suprimarea a două tipuri de interferență electromagnetică: diferențială (mod diferențial) - când curentul de interferență curge în direcții diferite în liniile de alimentare și modul comun (mod comun) - când curentul curge în O singura directie.

Zgomotul diferențial este suprimat de un condensator CX (condensator de film galben mare în fotografia de mai sus) conectat în paralel cu sarcina. Uneori, pe fiecare fir este agățat suplimentar un șoc, care îndeplinește aceeași funcție (nu în diagramă).

Filtrul de mod comun este format din condensatoare CY (condensatoare ceramice în formă de lacrimă albastră din fotografie), într-un punct comun care conectează liniile electrice la masă și așa-numitele. șoc de mod comun (choke de mod comun, LF1 în diagramă), curentul în cele două înfășurări ale căruia curge în aceeași direcție, ceea ce creează rezistență la zgomotul de mod comun.

În modelele ieftine, este instalat un set minim de piese de filtru; în cazul mai scumpe, schemele descrise formează legături repetate (în întregime sau parțial). În trecut, nu era neobișnuit să vezi unități de alimentare fără filtru EMI. Acum, aceasta este mai degrabă o excepție curioasă, deși atunci când cumpărați o sursă de alimentare foarte ieftină, puteți încă să întâlniți o astfel de surpriză. Drept urmare, nu numai și nu atât de mult computerul în sine va avea de suferit, ci și alte echipamente incluse în rețeaua casnică - sursele de alimentare cu impulsuri sunt o sursă puternică de interferență.

În zona filtrului unui PSU bun, puteți găsi mai multe detalii care protejează dispozitivul în sine sau proprietarul său de deteriorare. Există aproape întotdeauna o siguranță simplă pentru protecția la scurtcircuit (F1 în diagramă). Rețineți că atunci când siguranța se arde, obiectul protejat nu mai este sursa de alimentare. Dacă a avut loc un scurtcircuit, înseamnă că tranzistoarele cheie au spart deja și este important să preveniți cel puțin aprinderea cablurilor electrice. Dacă o siguranță se arde brusc în PSU, atunci cel mai probabil este inutil să o schimbați cu una nouă.

Separat, protecție împotriva Pe termen scurt supratensiuni folosind un varistor (MOV - Metal Oxide Varistor). Dar nu există mijloace de protecție împotriva creșterii prelungite a tensiunii în sursele de alimentare ale computerelor. Această funcție este îndeplinită de stabilizatori externi cu transformator propriu în interior.

Condensatorul din circuitul PFC după redresor poate păstra o încărcare semnificativă după ce a fost deconectat de la sursa de alimentare. Pentru ca o persoană neglijentă care își pune degetul în conectorul de alimentare să nu fie șocată, între fire este instalat un rezistor de descărcare de mare valoare (rezistor de purtare). Într-o versiune mai sofisticată - împreună cu un circuit de control care previne scurgerea încărcăturii atunci când dispozitivul este în funcțiune.

Apropo, prezența unui filtru în sursa de alimentare a computerului (și este, de asemenea, în alimentatorul unui monitor și aproape orice echipament de computer) înseamnă că cumpărarea unui „protector de supratensiune” separat în locul unui prelungitor convențional este, în general, inutil. El are la fel înăuntru. Singura condiție în orice caz este cablarea normală cu trei pini cu împământare. În caz contrar, condensatorii CY conectați la masă pur și simplu nu își vor putea îndeplini funcția.

⇡ Redresor de intrare

După filtru, curentul alternativ este convertit în curent continuu folosind o punte de diode - de obicei sub forma unui ansamblu într-o carcasă comună. Un radiator separat pentru răcirea podului este binevenit. Un pod asamblat din patru diode discrete este un atribut al surselor de alimentare ieftine. De asemenea, puteți întreba ce curent este proiectat puntea pentru a determina dacă se potrivește cu puterea alimentatorului în sine. Deși acest parametru, de regulă, există o marjă bună.

⇡ Bloc PFC activ

Într-un circuit de curent alternativ cu o sarcină liniară (cum ar fi o lampă cu incandescență sau o sobă electrică), curentul care curge urmează aceeași sinusoidă ca și tensiunea. Dar nu este cazul dispozitivelor care au un redresor de intrare, cum ar fi comutarea surselor de alimentare. Sursa de alimentare trece curentul în impulsuri scurte, care coincid aproximativ în timp cu vârfurile undei sinusoidale de tensiune (adică, tensiunea maximă instantanee), atunci când condensatorul de netezire a redresorului este reîncărcat.

Semnalul de curent distorsionat este descompus în mai multe oscilații armonice în total cu o sinusoidă de o amplitudine dată (un semnal ideal care ar apărea cu o sarcină liniară).

Puterea folosită pentru a efectua lucrări utile (care, de fapt, este încălzirea componentelor PC-ului) este indicată în caracteristicile PSU și se numește activă. Restul puterii generate de oscilațiile curentului armonic se numește putere reactivă. Nu face nicio lucrare utilă, dar încălzește firele și pune presiune pe transformatoare și alte echipamente de alimentare.

Suma vectorială a puterii reactive și active se numește putere aparentă. Iar raportul dintre puterea activă și puterea maximă se numește factor de putere (factor de putere) - nu trebuie confundat cu eficiența!

Un PSU cu comutare are un factor de putere destul de scăzut inițial - aproximativ 0,7. Pentru un consumator privat, puterea reactivă nu este o problemă (din fericire, nu este luată în calcul de contoarele de energie electrică), decât dacă folosește un UPS. Sursa de alimentare neîntreruptibilă suportă doar puterea completă a sarcinii. La scara unui birou sau a unei rețele de oraș, puterea reactivă în exces generată de comutarea surselor de alimentare deja reduce semnificativ calitatea sursei de alimentare și provoacă costuri, așa că este combatată activ.

În special, marea majoritate a PSU-urilor computerelor sunt echipate cu circuite de corectare a factorului de putere activă (Active PFC). Unitatea cu PFC activ este ușor de identificat prin singurul condensator mare și inductor instalat după redresor. În esență, Active PFC este un alt convertor de comutare care menține o încărcare constantă pe condensator cu o tensiune de aproximativ 400 V. În acest caz, curentul de la rețea este consumat prin impulsuri scurte, a căror lățime este aleasă astfel încât semnalul este aproximată printr-o sinusoidă - care este necesară pentru a simula o sarcină liniară. Pentru a sincroniza semnalul de cerere curent cu unda sinusoidală de tensiune, controlerul PFC are o logică specială.

Circuitul PFC activ conține una sau două tranzistoare cheie și o diodă puternică, care sunt plasate pe același radiator cu tranzistoarele cheie ale convertorului principal de alimentare. De regulă, controlerul PWM al cheii convertizorului principal și cheia PFC activă sunt un singur cip (Combo PWM/PFC).

Factorul de putere al comutării surselor de alimentare cu PFC activ ajunge la 0,95 și mai mult. În plus, au un avantaj suplimentar - nu necesită un întrerupător de rețea de 110/230 V și un dublator de tensiune corespunzător în interiorul alimentatorului. Majoritatea circuitelor PFC digeră tensiuni de la 85 la 265 V. În plus, sensibilitatea PSU la căderile de tensiune pe termen scurt este redusă.

Apropo, pe lângă corecția PFC activă, există și una pasivă, care presupune instalarea unui inductor cu inductanță mare în serie cu sarcina. Eficacitatea sa este scăzută și este puțin probabil să găsiți acest lucru într-un PSU modern.

⇡ Traductor principal

Principiul general de funcționare pentru toate sursele de alimentare cu impulsuri ale unei topologii izolate (cu un transformator) este același: tranzistorul cheie (sau tranzistoarele) creează un curent alternativ pe înfășurarea primară a transformatorului, iar controlerul PWM controlează ciclul de funcționare. a comutării lor. Cu toate acestea, circuitele specifice diferă atât în ​​ceea ce privește numărul de tranzistori cheie și alte elemente, cât și în caracteristicile de calitate: eficiență, forma semnalului, interferență etc. Dar aici depinde prea mult de implementarea specifică pe care merită să ne concentrăm. Pentru cei interesați, vă prezentăm un set de diagrame și un tabel care le va permite identificarea lor în dispozitive specifice prin compoziția pieselor.

	tranzistoare	Diode	Condensatoare	Picioarele înfășurării primare a transformatorului
Un singur tranzistor înainte	1	1	1	4
	2	2	0	2
	2	0	2	2
	4	0	0	2
	2	0	0	3

În plus față de topologiile de mai sus, în PSU-urile scumpe există versiuni rezonante (rezonante) ale Half Bridge, care sunt ușor de identificat printr-un inductor suplimentar mare (sau două) și un condensator care formează un circuit oscilator.

Un singur tranzistor înainte

⇡ Circuit secundar

Circuitul secundar este tot ceea ce este după înfășurarea secundară a transformatorului. În majoritatea surselor de alimentare moderne, transformatorul are două înfășurări: 12 V este îndepărtat de la una dintre ele și 5 V este îndepărtat de la cealaltă. Curentul este mai întâi redresat folosind un ansamblu de două diode Schottky - una sau mai multe pe magistrală (pe magistrala cea mai puternic încărcată - 12 V - există patru ansambluri în surse de alimentare puternice). Mai eficiente din punct de vedere al eficienței sunt redresoarele sincrone, care folosesc tranzistori cu efect de câmp în loc de diode. Dar aceasta este apanajul PSU-urilor cu adevărat avansate și scumpe care revendică certificatul 80 PLUS Platinum.

Sina de 3,3 V este, de obicei, derivată din aceeași înfășurare ca și șina de 5 V, doar tensiunea este redusă cu un choke saturabil (Mag Amp). O înfășurare specială pe un transformator de 3,3 V este o opțiune exotică. Dintre tensiunile negative din standardul actual ATX, rămâne doar -12 V, care este îndepărtat din înfășurarea secundară sub magistrala de 12 V prin diode separate de curent scăzut.

Controlul cu cheie PWM al convertorului schimbă tensiunea pe înfășurarea primară a transformatorului și, prin urmare, pe toate înfășurările secundare simultan. În același timp, consumul de curent de către computer nu este în niciun caz distribuit uniform între magistralele PSU. În hardware-ul modern, magistrala cea mai încărcată este 12-V.

Sunt necesare măsuri suplimentare pentru stabilizarea separată a tensiunii pe diferite magistrale. Metoda clasică presupune utilizarea unui sufoc de stabilizare a grupului. Trei anvelope principale sunt trecute prin înfășurările sale și, ca urmare, dacă curentul crește pe o magistrală, atunci tensiunea scade pe celelalte. Să presupunem că curentul a crescut pe magistrala de 12 V și, pentru a preveni căderea de tensiune, controlerul PWM a redus ciclul de lucru al tranzistoarelor cheie. Ca urmare, tensiunea de pe magistrala de 5 V ar putea depăși limitele permise, dar a fost suprimată de inductorul de stabilizare a grupului.

Tensiunea șinei de 3,3 V este reglată suplimentar de un alt șoc saturabil.

Într-o versiune mai avansată, stabilizarea separată a magistralelor de 5 și 12 V este furnizată datorită șocurilor saturabile, dar acum acest design în PSU-uri scumpe de înaltă calitate a făcut loc convertoarelor DC-DC. În acest din urmă caz, transformatorul are o singură înfășurare secundară cu o tensiune de 12 V, iar tensiunile de 5 V și 3,3 V se obțin prin convertoare DC. Această metodă este cea mai favorabilă pentru stabilitatea tensiunii.

Filtru de ieșire

Etapa finală pe fiecare magistrală este un filtru care netezește ondulația de tensiune cauzată de tranzistoarele cheie. În plus, pulsațiile redresorului de intrare, a căror frecvență este egală cu dublul frecvenței rețelei, trec într-un grad sau altul în circuitul secundar al unității de alimentare.

Filtrul de ondulare include un șoc și condensatoare mari. Sursele de alimentare de înaltă calitate se caracterizează printr-o capacitate de cel puțin 2.000 de microfaradi, dar producătorii de modele ieftine au o rezervă pentru economii atunci când instalează condensatori, de exemplu, de jumătate din valoare, ceea ce afectează inevitabil amplitudinea ondulației.

⇡ Alimentare în standby +5VSB

O descriere a componentelor sursei de alimentare ar fi incompletă fără a menționa tensiunea de așteptare de 5 V, care face posibilă dormirea computerului și asigură funcționarea tuturor dispozitivelor care trebuie pornite tot timpul. „Camera de serviciu” este alimentată de un convertor separat de impulsuri cu un transformator de putere redusă. În unele surse de alimentare, există și un al treilea transformator utilizat în circuitul de feedback pentru a izola controlerul PWM de circuitul primar al convertorului principal. În alte cazuri, această funcție este realizată de optocuplere (LED și fototranzistor într-un singur pachet).

⇡ Metodologia de testare a sursei de alimentare

Unul dintre principalii parametri ai PSU este stabilitatea tensiunii, care se reflectă în așa-numitul. caracteristica de sarcină încrucișată. KNKH este o diagramă în care curentul sau puterea de pe magistrala de 12 V este reprezentată pe o axă, iar curentul sau puterea totală de pe magistralele de 3,3 și 5 V este reprezentată pe cealaltă. La punctele de intersecție, pentru diferite valori a ambelor variabile, abaterea de tensiune de la nominală de către o anvelopă sau alta. În consecință, publicăm două KNX diferite - pentru magistrala de 12 V și pentru magistrala de 5 / 3,3 V.

Culoarea punctului înseamnă procentul de abatere:

• verde: ≤ 1%;
• verde deschis: ≤ 2%;
• galben: ≤ 3%;
• portocaliu: ≤ 4%;
• roșu: ≤ 5%.
• alb: > 5% (nu este permis de standardul ATX).

Pentru a obține CNC, se folosește un stand de testare a sursei de alimentare personalizat, care creează o sarcină datorită disipării căldurii pe tranzistoare puternice cu efect de câmp.

Un alt test la fel de important este determinarea intervalului de ondulații la ieșirea PSU. Standardul ATX permite ondulații în intervalul de 120 mV pentru o magistrală de 12 V și 50 mV pentru o magistrală de 5 V. Există ondulații de înaltă frecvență (la frecvența dublă a tastei convertizorului principal) și cele de joasă frecvență (la de două ori frecvența rețelei). ).

Măsurăm acest parametru utilizând osciloscopul USB Hantek DSO-6022BE la sarcina maximă a sursei de alimentare specificată de specificații. Pe oscilograma de mai jos, graficul verde corespunde magistralei de 12 V, galben - 5 V. Se poate observa că ondulațiile sunt în intervalul normal și chiar cu o marjă.

Pentru comparație, prezentăm o imagine a ondulațiilor la ieșirea sursei de alimentare a unui computer vechi. Acest bloc nu a fost grozav inițial, dar în mod clar nu s-a îmbunătățit în timp. Judecând după intervalul de ondulații de joasă frecvență (rețineți că diviziunea bazei de tensiune este crescută la 50 mV pentru a se potrivi cu oscilațiile de pe ecran), condensatorul de netezire de la intrare a devenit deja inutilizabil. Ondularea de înaltă frecvență pe magistrala de 5 V este în pragul unui 50 mV acceptabil.

Următorul test determină eficiența unității la o sarcină de 10 până la 100% din puterea nominală (comparând puterea de ieșire cu puterea de intrare măsurată cu un wattmetru de uz casnic). Pentru comparație, graficul arată criteriile pentru diferite categorii de 80 PLUS. Cu toate acestea, nu trezește prea mult interes în zilele noastre. Graficul arată rezultatele primului PSU Corsair în comparație cu Antec-ul foarte ieftin, iar diferența nu este atât de mare.

O problemă mai presantă pentru utilizator este zgomotul de la ventilatorul încorporat. Este imposibil să o măsuram direct lângă bancul de testare al sursei de alimentare, așa că măsuram viteza de rotație a rotorului cu un tahometru laser - tot la putere de la 10 la 100%. În graficul de mai jos, puteți vedea că la sarcină scăzută pe acest PSU, ventilatorul de 135 mm menține un RPM scăzut și nu se aude deloc. La sarcina maximă, zgomotul poate fi deja distins, dar nivelul este încă destul de acceptabil.

Buna seara prieteni!

Cu siguranță mulți dintre voi ați văzut literele misterioase „PFC” pe sursa de alimentare a computerului. Să spunem imediat că cel mai probabil nu vor fi aceste litere pe cele mai ieftine blocuri. Vrei să-ți spun acest secret teribil? Fiți atenți!

Ce este PFC?

PFC este un acronim pentru Power Factor Correction. Înainte de a descifra acest termen, să ne amintim ce tipuri de putere există.

Putere activă și reactivă

Chiar și la cursul de fizică din școală ni s-a spus că puterea poate fi activă și reactivă.

Puterea activă face o muncă utilă, în special, fiind eliberată sub formă de căldură.

Exemple clasice sunt fierul de călcat și lampa cu incandescență. Un fier de călcat și un bec sunt aproape o sarcină pur activă, tensiunea și curentul pe o astfel de sarcină sunt în fază.

Dar există și o sarcină cu reactivitate - inductivă (motoare electrice) și capacitivă (condensatoare). În circuitele reactive, există o defazare între curent și tensiune, așa-numitul cosinus φ (Phi).

Curentul poate întârzia tensiunea (într-o sarcină inductivă) sau o poate conduce (într-o sarcină capacitivă).

Puterea reactivă nu produce muncă utilă, ci doar atârnă de la generator la sarcină și invers, încălzind inutil fire .

Aceasta înseamnă că cablurile trebuie să aibă o marjă.

Cu cât defazajul dintre curent și tensiune este mai mare, cu atât mai multă putere este irosită pe fire.

Putere reactivă în sursa de alimentare

Într-un computer, după puntea redresorului, există condensatori de o capacitate suficient de mare. Astfel, există o componentă de putere reactivă. Dacă computerul este folosit acasă, atunci de obicei nu există probleme. Puterea reactivă nu este înregistrată de un contor de electricitate de uz casnic convențional.

Dar într-o clădire cu o sută sau o mie de calculatoare trebuie luată în considerare puterea reactivă!

Valoarea tipică a cosinusului Phi pentru sursele de alimentare pentru computer fără corecție este de aproximativ 0,7, adică cablarea trebuie calculată cu o marjă de putere de 30%.

Cu toate acestea, problema nu se limitează la sarcina excesivă pe fire!

În sursa de alimentare în sine, curentul trece prin tensiunea înaltă de intrare sub formă de impulsuri scurte. Lățimea și amplitudinea acestor impulsuri pot varia în funcție de sarcină.

O amplitudine mare a curentului afectează negativ condensatoarele și diodele de înaltă tensiune, reducându-le durata de viață. Dacă diodele redresoare sunt alese „back to back” (ceea ce este adesea cazul la modelele ieftine), atunci fiabilitatea întregii surse de alimentare este redusă și mai mult.

Cum se realizează corecția factorului de putere?

Pentru combaterea tuturor acestor fenomene se folosesc dispozitive care cresc factorul de putere.

Ele sunt împărțite în active și pasive.

Circuitul PFC pasiv este o bobine conectată între redresor și condensatorii de înaltă tensiune.

Un șoc este o inductanță care are o rezistență reactivă (mai precis, complexă).

Natura reactivității sale este opusă capacității condensatoarelor, deci există o anumită compensare. Inductanța inductorului împiedică creșterea curentului, impulsurile de curent sunt ușor întinse, amplitudinea lor scade.

Cu toate acestea, cosinusul φ crește ușor și nu există un câștig mare în puterea reactivă.

Pentru compensații mai semnificative, aplicați circuite PFC active.

Circuitul activ ridică cosinusul φ la 0,95 și mai mult. Circuitul activ conține un convertor de amplificare bazat pe un inductor (choke) și elemente de comutare a puterii, care sunt controlate de un controler separat. Inductorul stochează periodic energie, apoi o cedează.

La ieșirea PFC, există un condensator electrolitic de filtrare, dar de o capacitate mai mică. O sursă de alimentare cu PFC activ este mai puțin sensibilă la „scăderi” pe termen scurt ale tensiunii de alimentare i, ceea ce este un avantaj. Cu toate acestea, utilizarea unui circuit activ crește costul proiectării.

În concluzie, observăm că prezența PFC într-o anumită unitate de alimentare poate fi identificată prin literele „PFC” sau „Active PFC”. Cu toate acestea, pot exista cazuri în care inscripțiile nu sunt adevărate.

Puteți judeca fără ambiguitate prezența unui circuit pasiv după prezența unei clapete de accelerație destul de grele și a unuia activ prin prezența unui alt radiator cu elemente de putere (ar trebui să fie trei în total).

Asta e, prieteni! Sursa computerului este vicleană, nu-i așa?

Toate cele bune!

Ne vedem pe blog!

PFC (Power Factor Correction) este tradus ca „Power Factor Correction”, denumirea de „compensare putere reactivă” este găsită și. În ceea ce privește comutarea surselor de alimentare (numai PSU-urile de acest tip sunt utilizate în prezent în unitățile de sistem informatice), acest termen înseamnă prezența în sursa de alimentare a unui set corespunzător de elemente de circuite, care este, de asemenea, numit în mod obișnuit „PFC”. Aceste dispozitive sunt concepute pentru a reduce puterea reactivă consumată de sursa de alimentare.

De fapt, factorul sau factorul de putere este raportul dintre puterea activă (puterea consumată de sursa de alimentare în mod irevocabil) și total, adică. la suma vectorială a puterilor active și reactive. De fapt, factorul de putere (a nu se confunda cu eficiența!) Este raportul dintre puterea utilă și cea primită, iar cu cât este mai aproape de unitate, cu atât mai bine.
PFC vine în două soiuri - pasiv și activ.
În timpul funcționării, o sursă de alimentare comutată fără PFC suplimentar consumă energie de la rețea în impulsuri scurte, aproximativ care coincid cu vârfurile sinusoidei tensiunii rețelei.

Cel mai simplu și, prin urmare, cel mai comun este așa-numitul PFC pasiv, care este o bobine convențională de o inductanță relativ mare, conectată la rețea în serie cu sursa de alimentare.

PFC pasiv netezește oarecum impulsurile de curent, întinzându-le în timp - totuși, pentru a afecta grav factorul de putere, este necesară o bobină de inductanță mare, ale cărei dimensiuni nu permit instalarea acesteia în interiorul unei surse de alimentare a computerului. Factorul de putere tipic al unui PSU cu PFC pasiv este de numai aproximativ 0,75.

PFC activ este o altă sursă de alimentare în comutație, în plus, crescând tensiunea.
Forma curentului consumat de o sursă de alimentare cu un PFC activ diferă foarte puțin de consumul unei sarcini rezistive convenționale - factorul de putere rezultat al unei astfel de surse fără bloc PFC poate ajunge la 0,95 ... 0,98 atunci când funcționează la maxim. sarcină. Adevărat, pe măsură ce sarcina scade, factorul de putere scade, la un minim coborând la aproximativ 0,7 ... 0,75 - adică la nivelul blocurilor cu PFC pasiv. Cu toate acestea, trebuie remarcat faptul că consumul de curent de vârf al unităților cu PFC activ este încă vizibil mai mic chiar și la putere scăzută decât pentru toate celelalte unități.

Pe lângă faptul că PFC activ oferă un factor de putere aproape ideal, spre deosebire de cel pasiv, îmbunătățește funcționarea sursei de alimentare - stabilizează suplimentar tensiunea de intrare a stabilizatorului principal al blocului - blocul devine vizibil mai puțin sensibil la tensiunea de rețea redusă, și la utilizarea unui PFC activ, blocurile cu alimentare universală 110 ... 230V sunt destul de ușor de dezvoltat, care nu necesită comutarea manuală a tensiunii de rețea. (Asemenea PSU-uri au o caracteristică specifică - funcționarea lor în combinație cu UPS-uri ieftine care emit un semnal în trepte atunci când funcționează cu baterii poate duce la defecțiuni ale computerului, așa că producătorii recomandă utilizarea UPS-urilor de clasă Smart în astfel de cazuri, care scot întotdeauna un semnal sinusoidal.)

De asemenea, utilizarea PFC activă îmbunătățește răspunsul sursei de alimentare în timpul căderilor de tensiune de rețea de scurtă durată (fracții de secundă) - în astfel de momente, unitatea funcționează datorită energiei condensatoarelor redresoare de înaltă tensiune, eficienței care este mai mult decât dublată. Un alt avantaj al utilizării PFC activ este nivelul scăzut de zgomot de înaltă frecvență pe liniile de ieșire.

De exemplu, tensiunea pe 1 picior al FAN7530 depinde de divizorul asamblat pe R10 și R11 și, în consecință, de condensatorul C9.