Ce este o sursă de alimentare cu un modul activ de corecție a factorului de putere PFC.

Ce este PFC și de ce este necesar

Dispozitive electronice

PFC ( abreviere de la Corecția factorului de putere)- tradus ca „Correcție factor de putere”, există și denumirea de „compensare putere reactivă”.

De fapt, factorul sau factorul de putere este raportul dintre puterea activă (puterea consumată de sursa de alimentare iremediabil) și puterea maximă, adică la suma vectorială a puterii 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 arome - pasiv și activ.
În timpul funcționării, o sursă de alimentare comutată fără PFC suplimentar consumă energie de la rețea în impulsuri scurte, aproximativ coincide cu vârfurile sinusoidei tensiunii rețelei.

Cel mai simplu și, prin urmare, cel mai comun este așa-numitul PFC pasiv, care este o bobină convențională de 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 o influență serioasă asupra factorului de putere, este nevoie de o bobine de inductanță mare, ale cărei dimensiuni nu permit instalarea acesteia în interiorul sursei de alimentare (nu există nicio diferență în computer sau TELEVIZOR). Factorul de putere tipic al unui PSU cu un PFC pasiv este de numai aproximativ 0,75.

PFC activ este o altă sursă de alimentare comutată, cu o tensiune de creștere.
Foarte des este numit și „swap” sau „precondiție”
După cum puteți vedea, forma curentului consumat de sursa de alimentare cu PFC activ, foarte puțin diferă de consumul unei sarcini rezistive convenționale - factorul de putere rezultat al unei astfel de unități poate ajunge la 0,95 ... 0,98 atunci când funcționează la sarcină maximă.

Adevărat, pe măsură ce sarcina scade, factorul de putere scade, la minimum, coborând la aproximativ 0,7 ... 0,75 - adică la nivelul blocurilor cu PFC pasiv... Cu toate acestea, trebuie remarcat faptul că valorile de vârf ale consumului de curent pentru unitățile cu PFC activ la fel, chiar și la putere mică, vizibil mai puțin decât toate celelalte blocuri.

Pe lângă asta PFC activ oferă un factor de putere aproape de ideal, deci, spre deosebire de unul 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 scăzută, iar la utilizarea PFC activă, blocuri cu alimentare universală 110 ... 230V, care nu necesită comutare manuală a tensiunii de rețea.

Astfel de PSU-uri au o caracteristică specifică - funcționarea lor în combinație cu UPS-uri ieftine care oferă un semnal de pas atunci când funcționează pe baterie poate duce la defecțiuni ale computerului, de aceea producătorii recomandă utilizarea în astfel de cazuri UPS-uri inteligente, care scot întotdeauna un semnal sinusoidal.

De asemenea folosind PFC activîmbunătățește răspunsul unității de alimentare în timpul scăderilor de tensiune de rețea pe termen scurt (fracțiuni de secundă) - în astfel de momente unitatea funcționează în detrimentul energiei condensatoarelor redresoare de înaltă tensiune, a căror eficiență se dublează cu mult. Un alt avantaj al folosirii PFC activ este nivel scăzut de interferență de înaltă frecvență pe liniile de ieșire, adică Aceste surse de alimentare sunt recomandate pentru utilizare într-un PC cu periferice proiectate să funcționeze cu materiale audio/video analogice.

Acum puțină teorie

Circuitul obișnuit, clasic, de redresare a tensiunii de 220 V AC constă dintr-o punte de diode și un condensator de netezire. Problema este că curentul de încărcare a condensatorului este de natură în impulsuri (durata este de aproximativ 3mS) și, în consecință, un curent foarte mare.

De exemplu, pentru o unitate de alimentare cu o sarcină de 200W, curentul mediu din rețeaua de 220V va fi de 1A, iar curentul de impuls va fi de 4 ori mai mare. Dacă există o mulțime de astfel de surse de alimentare și (sau) sunt mai puternice? ... atunci curenții vor fi pur și simplu nebuni - cablajul, prizele nu vor rezista și va trebui să plătești mai mult pentru electricitate, pentru că se ține cont foarte mult de calitatea consumului de curent.

De exemplu, fabricile mari au bănci speciale de condensatoare pentru a compensa „cosinusul”. În tehnologia computerelor moderne, ei s-au confruntat cu aceleași probleme, dar nimeni nu va instala structuri cu mai multe etaje și au mers în sens invers - un element special este instalat în sursele de alimentare pentru a reduce „impulsul” curentului consumat - PFC.

Diferitele tipuri sunt separate prin culori:

• roșu - unitate de alimentare obișnuită fără PFC,
• galben - din păcate, „o unitate de alimentare obișnuită cu un PFC pasiv”,
• verde - PSU cu PFC pasiv de inductanță suficientă.

Modelul arată procesele când sursa de alimentare este pornită și o defecțiune pe termen scurt după 250mS. O creștere mare în prezența unui PFC pasiv are loc deoarece se acumulează prea multă energie în inductor atunci când se încarcă condensatorul de netezire. Pentru a combate acest efect, unitatea de alimentare este pornită treptat - mai întâi, un rezistor este conectat în serie cu șocul pentru a limita curentul de pornire, apoi este scurtcircuitat.

Pentru o unitate de alimentare fără PFC sau cu un PFC pasiv decorativ, acest rol este jucat de un termistor special cu rezistență pozitivă, adică. rezistența sa crește foarte mult la încălzire. Cu un curent mare, un astfel de element se încălzește foarte repede și curentul scade, apoi se răcește din cauza scăderii curentului și nu are efect asupra circuitului. Astfel, termistorul își îndeplinește funcțiile de limitare numai la curenți de pornire foarte mari.

Pentru PFC-urile pasive, pulsul de curent la pornire nu este atât de mare, iar termistorul nu își îndeplinește adesea funcția de limitare. În PFC-urile pasive normale, mari, pe lângă un termistor, este instalat și un circuit special, dar în cele „tradiționale”, decorative, nu este așa.

Și conform diagramelor în sine. Un PFC pasiv decorativ dă o creștere a tensiunii, care poate duce la o defecțiune a circuitului de alimentare, tensiunea medie este puțin mai mică decât în ​​cazul fără_PFC și cu o întrerupere de scurtă durată, tensiunea scade cu o cantitate mai mare decât fără_PFC. Pe față, o deteriorare clară a proprietăților dinamice. PFC-ul pasiv normal are și propriile sale caracteristici. Dacă nu luăm în considerare explozia inițială, care trebuie neapărat compensată de secvența de comutare, atunci putem spune următoarele:

Tensiunea de ieșire a devenit mai mică. Acest lucru este corect, deoarece nu este egal cu intrarea de vârf, ca pentru primele două tipuri de unități de alimentare, ci cu cea „în funcțiune”. Diferența dintre vârf și actorie este egală cu rădăcina a doi.
Ondularea tensiunii de ieșire este mult mai mică, deoarece unele dintre funcțiile de netezire sunt transferate la șoke.
- Scăderea de tensiune în timpul întreruperilor de curent pe termen scurt este, de asemenea, mai mică din același motiv.
- După eșec, urmează o stropire. Acesta este un dezavantaj foarte semnificativ și este principalul motiv pentru care PFC-urile pasive nu sunt comune. Această supratensiune apare din același motiv pentru care apare atunci când este pornită, dar în cazul pornirii inițiale, un circuit special poate corecta ceva, atunci este mult mai dificil să faci asta în funcțiune.
- Cu o pierdere pe termen scurt a tensiunii de intrare, ieșirea nu se modifică la fel de brusc ca în alte versiuni ale unității de alimentare. Acest lucru este foarte valoros pentru că o schimbare lentă a tensiunii, circuitul de control al sursei de alimentare funcționează cu succes și nu vor exista interferențe la ieșirea sursei de alimentare.

Pentru alte versiuni ale unității de alimentare, cu astfel de defecțiuni la ieșirile unității de alimentare, interferențele vor trece cu siguranță, ceea ce poate afecta fiabilitatea funcționării. Cât de frecvente sunt întreruperile de curent pe termen scurt? Conform statisticilor, 90% din toate situațiile non-standard cu o rețea de 220V se încadrează doar într-un astfel de caz. Principala sursă de apariție este comutarea sistemului de alimentare și conectarea consumatorilor puternici.

Figura arată eficiența PFC în reducerea impulsurilor de curent:

Pentru o unitate de alimentare fără PFC, curentul ajunge la 7,5A, PFC pasiv îl reduce de 1,5 ori, iar PFC normal reduce curentul mult mai mult.

Ce este o sursă de alimentare cu un modul activ de corecție a factorului de putere PFC?

1. PFC (corecție factor de putere)

   Circuitul obișnuit, clasic, de redresare a tensiunii de 220 V AC constă dintr-o punte de diode și un condensator de netezire. Problema este că curentul de încărcare a condensatorului este de natură în impulsuri (durata este de aproximativ 3mS) și, în consecință, un curent foarte mare. De exemplu, pentru o unitate de alimentare cu o sarcină de 200W, curentul mediu din rețeaua de 220V va fi de 1A, iar curentul de impuls va fi de 4 ori mai mare. Dacă există o mulțime de astfel de surse de alimentare și (sau) sunt mai puternice? ..atunci curenții vor fi pur și simplu nebuni - cablajul, prizele nu vor rezista și va trebui să plătiți mai mult pentru electricitate, pentru că se ia foarte mult în considerare calitatea consumului de curent. De exemplu, fabricile mari au bănci speciale de condensatoare pentru a compensa „cosinusul”. În tehnologia computerelor moderne, ei s-au confruntat cu aceleași probleme, dar nimeni nu va instala structuri cu mai multe etaje și au mers în sens invers - un element special este instalat în sursele de alimentare pentru a reduce „impulsul” curentului consumat - PFC. Este construit între redresor și condensator, limitând curentul în amplitudine și întinzându-se în timp. PFC-urile sunt pasive și active, ceea ce este determinat de elementul de amortizare.

2. Nu știu sigur, dar acesta este un filtru de zgomot încorporat în rețea pe parcurs. Adică, un astfel de computer nu are nevoie de un protector la supratensiune.
3. PFC (Power Factor Correction) este tradus ca Power Factor Correction, numită și compensarea puterii reactive.
4. O unitate de alimentare cu impulsuri convențională este alimentată de o sinusoidă (aceeași care este de 220V) printr-un redresor (punte) cu sarcină capacitivă. Prin urmare, curentul consumat este departe de a fi sinusoidal, arată ca vârfuri scurte situate în vârfurile unei sinusoide. Adică, din punctul de vedere al teoriei circuitelor, este un element neliniar și provoacă o interferență puternică (armonici 50 Hz) care să fie emise în rețea. Cu un număr mare de astfel de sarcini, funcționarea normală a stației de transformare este, de asemenea, perturbată - pierderile cresc, eficiența scade. PFC este un convertor suplimentar care este alimentat de un redresor fără sarcină capacitivă (tensiune de ondulare cu o frecvență de 100 Hz) și emite o tensiune constantă de la care convertizorul principal este deja alimentat. Avantajul unei astfel de scheme este că curentul consumat este aproape de o sinusoidă, nivelul de zgomot este redus și transformatorul funcționează în regim normal. Dezavantajul este complexitatea și costul. De obicei, astfel de circuite se găsesc în sursele de alimentare de mare putere, variind de la sute de W, inclusiv convertoarele acum populare pentru motoare asincrone.
5. PFC (Power Factor Correction) este tradus ca Power Factor Correction, numită și compensarea puterii reactive. Cel mai simplu și, prin urmare, cel mai comun este așa-numitul PFC pasiv, care este o bobină convențională de inductanță relativ mare conectată la rețea în serie cu sursa de alimentare.
   PFC activ este o altă sursă de alimentare comutată, cu o tensiune de creștere.
   PFC activ, spre deosebire de 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 scăzută și, atunci când se utilizează PFC activ, blocuri cu putere universală 110 ... 230V sunt ușor de dezvoltat, nefiind necesară comutarea manuală a tensiunii de rețea. (Asemenea PSU-uri au o caracteristică specifică a funcționării lor împreună cu UPS-uri ieftine (sursă neîntreruptibilă), emiterea unui semnal de pas atunci când funcționează pe baterie, poate duce la defecțiuni ale computerului, de aceea producătorii recomandă utilizarea unui UPS inteligent în astfel de cazuri)
   De asemenea, utilizarea unui PFC activ îmbunătățește răspunsul sursei de alimentare în timpul scăderilor de tensiune de rețea pe termen scurt (fracțiuni de secundă) în astfel de momente, unitatea funcționează în detrimentul energiei condensatoarelor redresoare de înaltă tensiune, eficiență din care se dublează mai mult. Un alt avantaj al folosirii unui PFC activ este un nivel mai scăzut de zgomot de înaltă frecvență pe liniile de ieșire, adică astfel de surse de alimentare sunt recomandate pentru utilizare într-un PC cu periferice proiectate să funcționeze cu material audio/video analogic.

Trebuie să spun imediat că articolul este conceput pentru un simplu utilizator de PC, deși a fost posibil să se aprofundeze detaliile academice.
În ciuda faptului că diagramele nu sunt ale mele, dau o descriere exclusiv „de la mine”, care nu se pretinde a fi singura corectă, ci își propune să explice „pe degete” funcționarea unui aparat atât de necesar precum sursa de alimentare a computerului.

Nevoia de a înțelege cum funcționează APFC mi-a venit în 2005, când am avut o problemă cu o repornire arbitrară a computerului. Mi-am cumpărat un computer la o firmă „de săpun”, fără să mă aprofundez prea mult în complexități. Nu au ajutat la service: funcționează la companie, dar la mine se repornește. Mi-am dat seama că era rândul meu să mă încordez... A fost o problemă în rețeaua de acasă, care seara a scăzut în salturi până la 160V! Am început să caut un circuit, mărind capacitatea condensatoarelor de intrare, l-am lăsat puțin, dar nu am rezolvat problema. În procesul de căutare a informațiilor, am văzut în listele de prețuri literele de neînțeles APFC și PPFC din denumirile blocurilor. Ulterior am aflat că am PPFC și am decis să-mi cumpăr o unitate cu APFC, apoi am luat și o sursă de alimentare neîntreruptibilă. Au început și alte probleme - sursa de alimentare neîntreruptibilă cade atunci când unitatea de sistem este pornită și rețeaua este pierdută, ei ridică din umeri în serviciu. L-am dat înapoi, l-am cumpărat de 3 ori mai puternic, funcționează până astăzi fără probleme.

Vă voi împărtăși experiența mea și sper că veți fi interesat să aflați puțin mai multe despre componenta sistemului - unitatea de alimentare, căreia i se atribuie pe nedrept aproape ultimul rol în funcționarea computerului.

Sursele de alimentare FSP Epsilon 1010 sunt dispozitive de înaltă calitate și fiabile, dar având în vedere problemele rețelelor noastre și alte accidente, uneori eșuează și ele. Este păcat să arunci un astfel de bloc, iar reparațiile se pot apropia de costul unuia nou. Dar sunt și lucruri mărunte, eliminând pe care, îl poți readuce la viață.

Cum arată FSP Epsilon 1010:

Cel mai important lucru este să înțelegeți cum funcționează și să spargeți blocul.

Voi da un exemplu de fragmente de circuite ale unui bloc tipic FSP Epsilon, pe care le-am dezgropat în net. Diagramele au fost întocmite manual de o persoană foarte diligentă și competentă care le-a pus cu amabilitate pentru acces general:

1. Schema de bază:
Poza 1:
Link la dimensiune completă: s54.radikal.ru/i144/1208/d8/cbca90320cd9.gif

2. Diagrama controlerului APFC:
Figura 2:
Link la dimensiune completă: i082.radikal.ru/1208/88/0f01a4c58bfc.gif

Modificările surselor de alimentare din această serie diferă în funcție de numărul de elemente (sunt lipite suplimentar pe aceeași placă), dar principiul de funcționare este același.

Deci, ce este mai exact APFC?

PFC- aceasta este o corecție a factorului de putere (PFC) - procesul de aducere a consumului unui dispozitiv final cu un factor de putere scăzut atunci când este alimentat de la rețeaua de curent alternativ într-o stare în care factorul de putere îndeplinește standardele acceptate. Dacă îl arăți pe trei degete, arată astfel:

Am pornit alimentarea cu energie, condensatorii au început să se încarce - vârful consumului de curent a crescut, coincizând cu vârful sinusoidului de curent alternativ 220V 50Hz (prea leneș pentru a trage). De ce este la fel? Și cum vor fi încărcate la „0” volți mai aproape de axa timpului? În nici un caz! Vor exista vârfuri în fiecare jumătate de undă a sinusoidei, deoarece există o punte de diode în fața condensatorului.
- sarcina unității a tras curentul și a descărcat condensatorii;
- condensatoarele au inceput sa se incarce si au aparut din nou varfurile de consum de curent la varfurile sinusoide.

Și în plus, vedem un „arici” cu care o sinusoidă a crescut peste măsură, și care, în loc de un consum constant, „trage” curentul în salturi scurte în momente înguste de timp. De ce este atât de groaznic, hai să ne tragem, spui. Și aici a scotocit câinele din Baskerville: aceste vârfuri supraîncarcă cablurile electrice și pot duce chiar la un incendiu la o secțiune transversală a firelor calculată în mod nominal. Și dacă considerați că există mai multe blocuri în rețea? Și dispozitivele electronice care lucrează în aceeași rețea este puțin probabil să le placă o astfel de rețea „deschisă” cu interferențe. Mai mult, cu puterea nominală declarată a PSU, veți plăti mai mult pentru lumină, deoarece firele de rețea din apartament (birou) sunt deja sarcina. Sarcina se ridică să coboare în timp vârfurile consumului de curent în partea laterală a căderilor sinusoidei, adică să se apropie de aparența de liniaritate și să elibereze cablajul.

PPFC- corecție pasivă a factorului de putere. Aceasta înseamnă că în fața unui fir de rețea al unității de alimentare se află o șoc masivă, a cărei sarcină este de a reduce în timp vârfurile consumului de curent în timpul încărcării condensatoarelor, ținând cont de proprietățile neliniare ale șocului. (adică curentul prin el rămâne în urmă cu tensiunea aplicată acestuia - amintiți-vă de școală). Arata asa: la maximul sinusoidului, condensatorul ar trebui sa fie incarcat si asteapta asta, dar ghinion - i-au pus un sufoc in fata. Dar șocul nu este în întregime preocupat de ceea ce are nevoie condensatorul - i se aplică o tensiune și apare un curent de auto-inducție, care este direcționat în direcția opusă. Astfel, șocul împiedică încărcarea condensatorului la vârful sinusoidului de intrare - în vârful rețelei, iar condensatorul este descărcat. Ciudat, nu-i așa? Nu asta ne-am dorit? Acum sinusoidul este în scădere, dar șocul se comportă și el ca majoritatea oamenilor de aici: (avem - nu apreciem, pierdem - regretăm) din nou există un curent de autoinducție doar care coincide deja cu curentul în scădere, care încarcă condensator. Ce avem: la vârf - nimic, la adâncituri - încărcați! Misiune indeplinita!
Exact așa funcționează circuitul PPFC prin strângerea vârfurilor de consum de curent pe căderile sinusoidei (secțiunile sus și jos) cu un singur inductor. Factorul de putere este aproape de 0,6. Nu rău, dar nu perfect.

APFC- corectarea factorului de putere activă. Aceasta înseamnă utilizarea componentelor electronice care necesită energie. În această sursă de alimentare, există de fapt două surse de alimentare: prima este un stabilizator de 410V, a doua este o sursă de alimentare comutată clasică convențională. Vom lua în considerare acest lucru mai jos.

APFC și principiul de funcționare.

Figura 3:

Tocmai am ajuns la principiul corecției factorului de putere activ, așa că vom determina imediat câteva puncte. Pe lângă scopul principal (aproximarea liniarității consumului de curent în timp), APFC rezolvă o problemă cu trei direcții și are următoarele caracteristici:

Unitatea de alimentare cu APFC este formată din două blocuri: primul este un stabilizator de 410V (de fapt APFC), al doilea este o sursă de alimentare în comutație clasică convențională.
- APFC oferă un factor de putere de aproximativ 0,9. Acesta este ceea ce ne propunem - „1”.
- APFC funcționează la o frecvență de aproximativ 200KHz. De acord, tragerea curentului de 200.000 de ori pe secundă în raport cu 50 Hz este practic în fiecare moment de timp, adică liniar.
- Circuitul APFC asigură o tensiune constantă stabilă la ieșire de aproximativ 410V și funcționează de la 110 la 250V (în practică de la 40V). Aceasta înseamnă că rețeaua industrială practic nu afectează funcționarea stabilizatorilor interni.

Schema de lucru:

Principiul de funcționare al APFC se bazează pe acumularea de energie în șoc și revenirea sa ulterioară la sarcină.
Când puterea este furnizată prin șoke, curentul său rămâne în urmă față de tensiune. Când tensiunea este îndepărtată, apare fenomenul de auto-inducție. Așa că sursa de alimentare o mănâncă, iar din moment ce tensiunea de auto-inducție se poate apropia de dublu aplicat - iată treaba ta de la 110V! Sarcina circuitului APFC este de a doza curentul prin inductor cu o precizie dată, astfel încât ieșirea să aibă întotdeauna o tensiune de 410V, indiferent de sarcină și tensiunea de intrare.

În figura 3, vedem DC - o sursă de tensiune constantă după punte (nestabilizată), inductor de stocare L1, comutator tranzistor SW1, care este controlat de un comparator și PWM. Circuitul este realizat la prima vedere destul de îndrăzneț, deoarece cheia face de fapt un scurtcircuit în priză în momentul deschiderii, dar îl vom ierta, având în vedere că circuitul are loc timp de microsecunde la o frecvență de 200.000 de ori pe secundă. Dar în cazul unor defecțiuni ale circuitului de control al cheii, cu siguranță veți auzi și chiar mirosi și poate veți vedea cum tastele de pornire se vor arde într-o schemă similară.

1. Tranzistorul SW1 este deschis, curentul trece la sarcină ca înainte prin inductor de la „+ DC” - „L1” - „SW2” - „RL” la „-DC”. Dar șocul rezistă mișcării curentului (auto-inducția este începutul), în timp ce există o acumulare de energie în șocul L1 - tensiunea de pe acesta crește aproape la tensiunea DC, deoarece acesta este un scurtcircuit (deși pentru o fracțiune din timp (în timp ce totul este în ordine).Dioda SW2 împiedică descărcarea condensatorului C1 în momentul deschiderii tranzistorului.
2. Tranzistorul SW1 s-a închis ... tensiunea pe sarcină va fi egală cu suma tensiunilor sursei DC1 și a bobinei L1, care tocmai s-a aplicat sursei fără acid și a aruncat curentul de auto-inducție cu polaritate inversă . Câmpul magnetic al choke-ului, dispărând, îl va traversa, inducând un EMF de autoinducere a polarității opuse asupra acestuia. Acum, curentul de auto-inducție are o singură direcție cu pierderea curentului sursă (capătul de auto-inducție). Auto-inducția este fenomenul de inducție EMF într-un circuit electric ca urmare a unei modificări a intensității curentului.
Deci, în momentul auto-inducției după închiderea tranzistorului, adăugarea noastră la 410V se obține datorită adăugării de energie din șoc. De ce supliment? Amintiți-vă de școală, cât va fi la ieșirea podului cu un condensator, dacă intrarea este 220v? Așa este, înmulțiți 220V cu rădăcina a doi (1,41421356) = 311V. Acest lucru ar fi fără ca schema APFC să funcționeze. Așa este în punctul în care așteptăm 410V, în timp ce doar camera de serviciu + 5V funcționează și unitatea în sine nu funcționează. Acum nu are sens să conduci APFC, însoțitoarea va avea suficient de cei 2 Amperi ai ei.
Toate acestea sunt strict controlate de circuitul de control al feedback-ului de 410 V. Nivelul de auto-inducție este reglat de timpul de deschidere al tranzistorilor, adică timpul de stocare a energiei L1 este stabilizarea lățimii impulsului. Sarcina APFC este să mențină stabil 410V la ieșire atunci când factorii externi ai rețelei și ai sarcinii se modifică.

Așadar, rezultă că sursa cu APFC are două surse de alimentare: un stabilizator de 410V și sursa clasică în sine.

Doborârea dependenței vârfurilor de consum de curent de vârfurile sinusoidei este asigurată prin transferarea acestor vârfuri la frecvența circuitului APFC - de 200.000 de ori pe secundă, care se apropie de consumul de curent liniar în fiecare moment al sinusoidei 50Hz 220V . Q.E.D.

Avantajele APFC:
- factor de putere aproximativ 0,9;
- lucrați din orice rețea capricioasă 110 - 250V, inclusiv rural instabil;
- imunitate la zgomot:
- coeficient ridicat de stabilizare a tensiunilor de ieșire datorită intrării stabile 410V;
- factor de ondulare scăzut al tensiunilor de ieșire;
- dimensiuni mici ale filtrelor, deoarece frecvența este de aproximativ 200 kHz.
- randament general ridicat al unitatii.
- mici interferențe date rețelei industriale;
- efect economic ridicat in plata pentru lumina;
- cablajul electric este descărcat;
- la întreprinderile și organizațiile de telecomunicații care au baterii de stație de 60V, pentru a alimenta serverele critice, puteți face deloc fără UPS - doar conectați unitatea la circuitul de alimentare garantat de 60V fără a schimba nimic și fără a respecta polaritatea (care nu există) . Acest lucru vă va permite să scăpați de acele nefericite 15 minute de lucru de la UPS până la 10 ore de la bateriile stației, pentru ca întregul sistem de control să nu cadă în caz de nepornire a unui motor diesel. Și mulți nu acordă atenție acestui lucru sau nu s-au gândit la asta până când motorul diesel este jignit cumva o dată ... Toate echipamentele vor continua să funcționeze și nu va mai fi nimic de controlat, deoarece computerele vor fi întrerupte în 15 minute. Producătorul prezintă domeniul de funcționare de 90 - 265V din lipsa unui astfel de standard de alimentare precum variabilele de 60V, dar limita practică de funcționare a fost obținută la 40V, nu a avut rost să verificăm mai jos.
Recitiți din nou paragraful cu atenție și evaluați capacitățile UPS-ului dumneavoastră pentru servere critice!

Dezavantajele APFC:
- Preț;
- Dificultate în diagnosticare și reparare;
- piese scumpe (tranzistoare - aproximativ 5 dolari pe bucată, iar uneori sunt până la 5), ​​adesea costul reparației nu se justifică;
- probleme de lucru în comun cu sursele de alimentare neîntreruptibile (UPS) din cauza curentului mare de pornire. Trebuie să alegeți un UPS cu rezervă de putere dublă.

Acum să ne uităm la circuitul de alimentare FSP Epsilon 1010 din Fig. 12.

La FSP Epsilon 1010, secțiunea de putere APFC este reprezentată de trei tranzistoare HGTG20N60C3 cu un curent de 45A și o tensiune de 600V, stând în paralel: www.fairchildsemi.com/ds/HG/HGT1S20N60C3S.pdf
În diagrama noastră tipică, există 2 dintre ele Q10, Q11, dar acest lucru nu schimbă esența. Blocul nostru este doar mai puternic. Semnalul FPC OUT trece de la al 12-lea picior al microcircuitului CM6800G la al 12-lea pin al modulului de control din Fig. 2. Mai departe prin rezistorul R8 pentru porțile cheilor. Așa este gestionată APFC. Circuitul de control APFC este alimentat de la + 15V din camera de serviciu printr-un optocupler M5, rezistor R82 - CB 8pin (A). Dar pornește numai după pornirea unității la sarcină prin semnalul PW-ON (firul verde al conectorului cu 24 de pini la masă).

Defecțiuni tipice:

Simptome:
- fuzibile lovituri cu bumbac;
- blocul „nu respiră” deloc nici după înlocuirea siguranței, ceea ce este și mai rău. Aceasta înseamnă că daunele amenință să se transforme în reparații mai costisitoare.

Diagnostic: Eroare schema APFC.

Tratament:
Este dificil să faci o greșeală în diagnosticarea eșecului APFC.
Este în general acceptat că o unitate cu APFC poate fi pornită fără APFC dacă eșuează. Și așa vom crede și chiar o vom verifica, mai ales când vine vorba de experimente periculoase cu tranzistoare HGT1S20N60C3S scumpe. Lipim tranzistoarele.
Unitatea funcționează bine dacă problema a fost doar în schema APFC, dar trebuie să înțelegeți că sursa de alimentare va pierde putere până la 30% și nu poate fi pusă în funcțiune - trebuie doar să verificați. Ei bine, atunci deja schimbăm tranzistoarele cu altele noi, dar pornim unitatea în serie printr-o lampă incandescentă de 220V 100W. Încărcăm blocul, de exemplu, pe un HDD vechi. Dacă lampa arde până la podea și HDD-ul pornește (atingeți-l cu degetele), un ventilator se rotește pe unitate - există șansa ca reparația să se termine. Începem fără o lampă cu o dimensiune a siguranței redusă de 3 ori. Nu s-a ars acum? Ei bine, atunci lipim F1 nativ și mergem la un test de o oră la o sarcină echivalentă de 300-500 de wați! O lampă care arde cu incandescență completă vă spune despre deschiderea completă a tranzistoarelor cheie sau starea lor răscumpărată, căutăm o problemă în fața lor.
Dacă la un moment dat am avut ghinion, revenim la noua achiziție de tranzistori, fără a uita să cumpărăm și controlerul CM6800G. Schimbând detaliile, reluând totul din nou. Nu uitați să inspectați vizual întreaga placă!

Simptome:
- unitatea pornește de fiecare dată sau când este conectată la priză timp de 5 minute;
- ai un HDD defect de nicăieri;
- ventilatoarele se rotesc, dar sistemul nu pornește, BIOS-ul nu emite bip la pornire;
- condensatoare umflate pe placa de baza, placa video;
- sistemul se repornește aleatoriu, se blochează.

Diagnostic: condensatoare electrolitice uscate.

Tratament:
- dezasamblați unitatea și găsiți vizual condensatorii umflați;
- cea mai buna solutie este sa schimbi totul cu altele noi, si nu doar balonate;

Nepornirea apare din cauza condensatoarelor uscate aflate în serviciu C43, C44, C45, C49;
Defecțiunile componentelor apar din cauza ondulației crescute în circuitul + 5V, + 12V datorită uscării condensului de filtru.

Simptome:
- unitatea fluieră sau emite un bip;
- sunetul fluierului se schimbă sub sarcină;
- unitatea fluieră doar când este rece sau când este cald.

Diagnostic: PCB fisurat sau elemente lipsă.

Tratament:
- dezasamblam blocul;
- inspectați vizual placa de circuit imprimat la punctele de lipire ale tranzistoarelor cheie și șocurile filtrului pentru fisuri ovale la punctul de lipit;
- dacă nu s-a găsit nimic, atunci lipim în continuare picioarele elementelor de putere.
- verificați și bucurați-vă de liniște.

Există o mulțime de alte defecțiuni, până la întreruperi interne sau întreruperi, fisuri în placă și piese și așa mai departe. Defecțiunile de temperatură sunt deosebit de enervante când funcționează până când se încălzește sau se răcește.
Sursele de alimentare de la alți producători au un principiu de funcționare similar, care vă va permite să depanați și să remediați problema.

La sfârșit, câteva sfaturi pentru PSU:
1.Nu deconectați niciodată o unitate de alimentare cu APFC de la priză! Mai întâi, parcați sistemul și apoi deconectați sau opriți cablul de alimentare - altfel veți ajunge să jucați...
Dacă tensiunea este pierdută în momentul funcționării unității, un arc se întinde și are loc un arc, ceea ce duce la o grămadă de armonici, altele decât 50 Hz - de această dată, tensiunea scade și tastele APFC încearcă să mențină o tensiune stabilă la ieșire, în timp ce se deschide complet și pentru un timp mai îndelungat, provocând un curent și mai mare și arcul este doi. Acest lucru duce la defalcarea tranzistoarelor deschise de curenți uriași și tensiuni necontrolate ale armonicilor - acestea sunt trei. Este ușor să verifici dacă vrei. Personal, am verificat deja... acum am scris acest articol și am cheltuit 25 de dolari pe reparații. Poți să-l scrii și pe al tău. Apropo, pentru FSP Epsilon 1010, butonul de pe carcasă nu deconectează cablul de alimentare, ci sistemul de control, în timp ce toate elementele de alimentare rămân sub tensiune - fii atent! Prin urmare, dacă într-adevăr trebuie să opriți computerul urgent, atunci faceți-o cu butonul de pornire de pe unitate - totul este gândit aici.

2. Dacă știți dinainte că veți lucra cu o sursă de alimentare neîntreruptibilă, atunci cumpărați o unitate de alimentare cu PPFC. Acest lucru vă va scuti de probleme inutile.

În poveste, am încercat să nu dau grafice, diagrame, formule și termeni tehnici inutile, astfel încât pe a cincea linie să nu sperie un chinuitor obișnuit al PC-ului meu, o înțelegere mai profundă a fundamentelor sursei de alimentare, care se va extinde. timpul său de funcționare.

Acum este momentul să dezasamblați unitatea de sistem și să determinați modelul sursei de alimentare, în același timp scuturați praful de pe ea. Ați prevenit deja o defecțiune. Curat, cu recunoștință va servi mai mult timp. Ungeți ventilatorul, acest lucru este de asemenea încurajat.

Cine a citit articolul până la sfârșit - mulțumesc tuturor!
PSU-ul dvs. este acum în siguranță.

PFC este Power Factor Correction, care este tradus din engleză. sub denumirea de „Correcția factorului de putere”, este denumită și „Compensarea puterii reactive”.
În ceea ce privește comutarea surselor de alimentare, acest termen înseamnă prezența în sursa de alimentare a setului corespunzător de elemente de circuit, care este numit și „PFC”. Aceste dispozitive sunt concepute pentru a reduce puterea reactivă consumată de sursa de alimentare. Sursele de alimentare non-PFC creează zgomot de supratensiune de mare putere pe rețeaua de alimentare pentru aparatele electrice conectate în paralel.
Pentru a cuantifica distorsiunea și interferența introduse, există un factor de putere (KM sau factor de putere). Factorul real (sau factorul de putere) este raportul dintre puterea activă (puterea consumată iremediabil de sursa de alimentare) la total, adică. la suma vectorială a puterii 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.

soiurile PFC

PFC vine în două arome - pasiv și activ.
Cel mai simplu și, prin urmare, cel mai comun este așa-numitul PFC pasiv... PFC-urile pasive sunt realizate pe un element reactiv - un sufocare. Din păcate, pentru a obține o eficiență acceptabilă, dimensiunile sale sunt obținute proporționale cu dimensiunile versiunii de transformator a construcției acestei surse de alimentare, care nu este viabilă din punct de vedere economic. Dimensiuni geometrice mari ale choke-ului se obtin deoarece trebuie sa functioneze la o frecventa de 50Hz (mai precis, 100Hz datorita dublarii frecventei dupa redresare) si nu poate fi mai mica decat transformatorul corespunzator pentru aceeasi putere. Destul de des, o sufocare foarte mică este ascunsă într-un PSU sub denumirea de „PFC pasiv”. Mai exact, nu poate exista o sufocare de dimensiuni suficiente din cauza spațiului foarte limitat în cazul acestei surse de alimentare. Un astfel de PFC decorativ poate strica performanța dinamică a alimentatorului sau poate provoca o funcționare neregulată.

PFC activ este o altă sursă de alimentare comutată, cu o tensiune de creștere.
Pe lângă faptul că PFC activ oferă un factor de putere aproape de ideal, de asemenea, 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 sensibile la tensiunea de rețea redusă, de asemenea, atunci când se utilizează un PFC activ, blocurile sunt destul de ușor de proiectat cu o sursă de alimentare universală de 110 ... 230V, care nu necesită comutarea manuală a tensiunii de rețea.
De asemenea, utilizarea unui PFC activ îmbunătățește răspunsul sursei de alimentare în timpul căderilor de tensiune de rețea pe termen scurt (fracțiuni de secundă) - în astfel de momente unitatea funcționează în detrimentul energiei condensatoarelor redresoare de înaltă tensiune, eficiență din care se dublează mai mult. Un alt avantaj al utilizării unui PFC activ este nivelul scăzut de zgomot de înaltă frecvență pe liniile de ieșire, de exemplu. Aceste surse de alimentare sunt recomandate pentru utilizare într-un PC cu periferice proiectate să funcționeze cu materiale audio/video analogice.

Organizațiile internaționale și PFC

Comisia Electrotehnică Internațională (IEC) sau IEC (Comisia Electrotehnică Internațională) și Organizația Internațională pentru Standardizare (ISO) stabilesc limite pentru conținutul și nivelurile de armonici în curentul de intrare al surselor de alimentare secundare. Utilizarea aparatelor electrice care nu respectă standardele acestor organizații este interzisă în multe țări, așa că designerii de echipamente serioase trebuie să aibă grijă să țină cont de acest lucru.

Buna seara prieteni!

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

Ce este PFC?

PFC înseamnă corecția factorului de putere. Înainte de a descifra acest termen, să ne amintim ce tipuri de putere sunt.

Putere activă și reactivă

Înapoi la cursul școlii de fizică, ni s-a spus că puterea este activă și reactivă.

Puterea activă face o muncă utilă, în special prin generarea de căldură.

Exemplele clasice sunt un fier de călcat și o lampă 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 rămâne în urma tensiunii (într-o sarcină inductivă) sau înaintea acesteia (într-o sarcină capacitivă).

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

Aceasta înseamnă că cablurile trebuie să aibă o margine în secțiune transversală.

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

În calculator, după puntea redresoare, există condensatoare 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 obișnuit de energie electrică de uz casnic.

Dar într-o clădire în care sunt instalate o sută sau o mie de computere, este necesar să se țină cont de puterea reactivă!

Valoarea tipică a cosinusului Phi pentru sursele de alimentare pentru computer fără corecție este de aproximativ 0,7, adică cablarea trebuie să fie dimensionată cu o înălțime de 30%.

Cu toate acestea, problema nu se limitează la stresul excesiv asupra firelor!

În unitatea de alimentare în sine, curentul prin intrarea de înaltă tensiune circulă sub formă de impulsuri scurte. Lățimea și amplitudinea acestor impulsuri pot varia în funcție de sarcină.

Amplitudinile mari ale curentului afectează negativ condensatoarele și diodele de înaltă tensiune, scurtându-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 face corectarea factorului de putere?

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

Ele sunt împărțite în active și pasive.

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

Un inductor este o inductanță care are rezistență de reactanță (mai precis, complexă).

Natura reactanței sale este opusă capacității condensatoarelor, deci are loc o anumită compensare. Inductanța șocului împiedică creșterea curentului, impulsurile de curent sunt ușor întinse, amplitudinea lor scade.

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

Pentru compensații mai substanțiale, se vor aplica diagrame PFC active.

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

La ieșirea PFC există un condensator electrolitic de filtrare, dar de o capacitate mai mică. O sursă de alimentare cu un 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 unui PFC într-o anumită unitate de alimentare poate fi identificată prin literele „PFC” sau „Active PFC”. Cu toate acestea, pot exista momente în care inscripțiile nu corespund realității.

Este posibil să se judece fără ambiguitate prezența unui circuit pasiv prin prezența unui șoc destul de greu și unul activ prin prezența unui alt radiator cu elemente de putere (ar trebui să fie trei în total).

Asta e, prieteni! Alimentarea computerului este dificilă, nu-i așa?

Toate cele bune!

Ne vedem pe blog!