Çfarë bën PFC? (Korrigjimi i faktorit të fuqisë). Çfarë është një furnizim me energji elektrike me një modul aktiv të korrigjimit të faktorit të fuqisë PFC

21.07.2019 Gabimet

Zgjedhja e një furnizimi me energji elektrike për kompjuterin tuaj nuk është aq e lehtë sa mund të duket. Stabiliteti dhe jeta e shërbimit të komponentëve të kompjuterit do të varet nga zgjedhja e furnizimit me energji elektrike, kështu që ia vlen ta merrni këtë çështje më seriozisht. Në këtë artikull do të përpiqem të rendis pikat kryesore që do t'ju ndihmojnë të vendosni për zgjedhjen e një furnizimi të besueshëm të energjisë.

Fuqia.
Në dalje, furnizimi me energji elektrike siguron tensionet e mëposhtme: +3.3 v, +5 v, +12 v dhe disa ndihmëse -12 v dhe + 5 VSB. Ngarkesa kryesore bie në linjën +12 V.
Fuqia (W - Watt) llogaritet me formulën P = U x I, ku U është voltazhi (V - Volt) dhe I është rryma (A - Amper). Prandaj përfundimi, sa më e madhe të jetë rryma përgjatë çdo linje, aq më e madhe është fuqia. Por jo gjithçka është aq e thjeshtë, për shembull, me një ngarkesë të rëndë në linjën e kombinuar +3.3 v dhe +5 v, fuqia në linjën +12 v mund të ulet. Le të shohim një shembull bazuar në etiketimin e furnizimit me energji Cooler Master RS-500-PSAP-J3 - kjo është fotografia e parë që gjeta në internet.

Tregohet se fuqia maksimale totale në linjat +3.3V dhe +5V = 130W, dhe gjithashtu tregohet se fuqia maksimale në linjën +12V = 360W. Ju lutemi vini re se tregohen dy linja virtuale +12V1 dhe +12V2 me 20 Amper secila - kjo nuk do të thotë se rryma totale është 40A, pasi me një rrymë prej 40A dhe një tension prej 12V, fuqia do të ishte 480W (12x40=480 ). Në fakt, tregohet rryma maksimale e mundshme në secilën linjë. Rryma maksimale reale mund të llogaritet lehtësisht duke përdorur formulën I=P/U, I = 360 / 12 = 30 Amper.
Kushtojini vëmendje edhe rreshtit më poshtë:
+3.3V&+5V&+12Vtotalprodhimitdo tëjotejkalojnë 427.9W– Rezulton se fuqia totale në të gjitha linjat nuk duhet të kalojë 427.9 W. Si rezultat, ne marrim jo 490 W (130 + 360), por vetëm 427.9. Përsëri, është e rëndësishme të kuptohet se nëse ngarkesa në linjat +3.3V dhe 5V është, të themi, 100W, atëherë zbritja e 100W nga fuqia maksimale, d.m.th. 427,9 – 100 = 327,9. Si rezultat, marrim 327.9W që mbeten në linjën +12V. Sigurisht, në kompjuterët modernë ngarkesa në linjat +3.3V dhe +5V nuk ka gjasa të jetë më shumë se 50-60W, kështu që mund të supozojmë me siguri se fuqia në linjën +12V do të jetë 360W dhe 30A aktuale.

Llogaritja e fuqisë së furnizimit me energji elektrike.
Për të llogaritur fuqinë e furnizimit me energji elektrike, mund të përdorni këtë kalkulator http://www.extreme.outervision.com/psucalculatorlite.jsp, shërbimi është në anglisht, por mendoj se mund ta kuptoni.
Nga përvoja ime, mund të them se një furnizim me energji 300 W është i mjaftueshëm për çdo kompjuter zyre. Për një lojë lojrash, mjafton një furnizim me energji 400 - 500 W, për ato më të fuqishmet e lojërave me një kartë video shumë të fuqishme ose dy në modalitet SLI ose Zjarrit të kryqëzuar– kërkohet një njësi 600 - 700 W.
Procesori zakonisht konsumon nga 35 në 135 W, karta video nga 30 në 340 W, motherboard 30-40W, 1 memorie 3-5W, hard disk 10-20W. Gjithashtu mbani në mend se ngarkesa kryesore bie në linjën 12V. Po, dhe mos harroni të shtoni një diferencë prej 20-30% për të ardhmen.

Efikasiteti
Efikasiteti i furnizimit me energji nuk do të jetë i parëndësishëm. Efikasiteti (koeficienti i performancës) është raporti i fuqisë dalëse me fuqinë e konsumuar. Nëse furnizimi me energji elektrike mund të konvertonte energjinë elektrike pa humbje, atëherë efikasiteti i tij do të ishte 100%, por kjo ende nuk është e mundur.
Më lejoni t'ju jap një shembull: në mënyrë që një furnizim me energji elektrike me efikasitet prej 80% të sigurojë një fuqi dalëse prej 400 W, duhet të konsumojë jo më shumë se 500 W nga rrjeti. I njëjti furnizim me energji elektrike, por me efikasitet 70%, do të konsumojë rreth 571 W. Përsëri, nëse furnizimi me energji elektrike nuk është shumë i ngarkuar, për shembull në 200 W, atëherë do të konsumojë gjithashtu më pak nga rrjeti, 250 W me efikasitet 80% dhe afërsisht 286 me efikasitet 70%.
Ekziston një organizatë që teston furnizimin me energji elektrike për të përmbushur një nivel të caktuar certifikimi. Certifikimi 80 Plus u krye vetëm për një rrjet elektrik 115V të zakonshëm, për shembull në SHBA. Duke filluar nga niveli 80 Plus Bronze, furnizimet me energji janë testuar për përdorim në një furnizim me energji 230V. Për shembull, për të kaluar certifikimin e nivelit 80 PlusBronzi Efikasiteti i furnizimit me energji elektrike duhet të jetë 81% me ngarkesë 20%, 85% me ngarkesë 50% dhe 81% me ngarkesë 100%.

Prania e një prej logove në furnizimin me energji elektrike tregon që furnizimi me energji plotëson një nivel të caktuar certifikimi.
Përparësitë e një furnizimi me energji me efikasitet të lartë:
Së pari, lëshohet më pak energji në formën e nxehtësisë, kështu që sistemi i ftohjes së furnizimit me energji duhet të heqë më pak nxehtësi, dhe për këtë arsye ka më pak zhurmë nga ventilatori. Së dyti, kursime të vogla në energji elektrike. Së treti, cilësia e të dhënave të BP është e lartë.

PFC aktive apo pasive?

PFC (Power Factor Correction) - Korrigjimi i faktorit të fuqisë. Faktori i fuqisë është raporti i fuqisë aktive ndaj fuqisë totale (aktive + reaktive).

Meqenëse ngarkesa reale zakonisht ka edhe komponentë induktivë dhe kapacitorë, fuqisë aktive i shtohet fuqia reaktive. Ngarkesa nuk konsumon fuqi reaktive - e marrë gjatë një gjysmë cikli të tensionit të rrjetit, ajo kthehet plotësisht në rrjet gjatë gjysmë ciklit të ardhshëm, duke humbur telat e furnizimit. Rezulton se fuqia reaktive nuk ka asnjë dobi, dhe ajo trajtohet sa herë që është e mundur duke përdorur pajisje të ndryshme korrigjuese.

PFC - mund të jetë pasiv ose aktiv.

Përparësitë e PFC aktive:

PFC aktive siguron një faktor fuqie afër idealit (aktiv 0,95-0,98 kundrejt 0,75 pasiv).
PFC aktive stabilizon tensionin e hyrjes së stabilizatorit kryesor, furnizimi me energji bëhet më pak i ndjeshëm ndaj tensionit të ulët të rrjetit.
PFC aktive përmirëson reagimin e furnizimit me energji elektrike gjatë uljeve afatshkurtra në tensionin e rrjetit.

Disavantazhet e PFC aktive:

Zvogëlon besueshmërinë e furnizimit me energji elektrike, pasi dizajni i vetë furnizimit me energji bëhet më i ndërlikuar. Kërkohet ftohje shtesë. Në përgjithësi, përfitimet e PFC-së aktive tejkalojnë disavantazhet e tij.

Në parim, ju mund të injoroni llojin PFC. Në çdo rast, kur blini një furnizim me energji më të ulët, ka shumë të ngjarë të ketë një PFC pasiv; kur blini një njësi më të fuqishme nga 500 W, ka shumë të ngjarë të merrni një njësi me një PFC aktiv.

Sistemi i ftohjes së furnizimit me energji elektrike.
Prania e një tifozi në furnizimin me energji konsiderohet normale; diametri i tij është më shpesh 120, 135 ose 140 mm.

Kabllot dhe lidhësit.
Kushtojini vëmendje numrit të lidhësve dhe gjatësisë së kabllove që vijnë nga furnizimi me energji elektrike; në varësi të lartësisë së kasës, duhet të zgjidhni një furnizim me energji elektrike me kabllo të gjatësisë së duhur. Për një trup të vogël mjafton një gjatësi prej 40-45 cm.

Një furnizim modern me energji elektrike ka lidhësit e mëposhtëm:

	Lidhës 24-pin për fuqizimin e pllakës amë. Zakonisht ndani 20 dhe 4 kontakte, ndonjëherë të forta.
	fole CPU. Zakonisht 4-pin, për procesorë më të fuqishëm përdoret 8-pin.
	Lidhës për furnizim shtesë me energji për kartën video. 6 dhe 8 kunja. 8-pin ndonjëherë kombinuar 6 + 2 kontakte.
	Lidhës SATA për lidhjen e disqeve të ngurtë dhe disqeve optike.
	Lidhës me 4 pin (Molex) për lidhjen e disqeve më të vjetër IDE dhe disqeve optike, që përdoret gjithashtu për të lidhur tifozët.
	Lidhës 4-pin për lidhjen e disqeve FDD.

Kabllot dhe lidhësit modularë.
Shumë furnizime me energji më të lartë tani përdorin lidhje kabllore modulare me lidhës. Kjo është e përshtatshme sepse nuk ka nevojë të mbani kabllot e papërdorura brenda kutisë dhe ka më pak konfuzion me telat; ne thjesht i shtojmë ato sipas nevojës. Mungesa e kabllove të panevojshme përmirëson gjithashtu qarkullimin e ajrit në kuti. Në mënyrë tipike, këto furnizime me energji kanë vetëm lidhës jo të lëvizshëm për të fuqizuar motherboard dhe procesor.

Prodhuesit.
Prodhuesit e furnizimit me energji elektrike ndahen në tre grupe:

Ata prodhojnë produktet e tyre - këto janë marka të tilla si FSP, Enermax, HEC, Seasonic, Delta, Hipro.
Ata prodhojnë produktet e tyre, duke e zhvendosur pjesërisht prodhimin në kompani të tjera, për shembull Corsair, Antec, Silverstone, PC Power & Cooling, Zalman.
Ata rishesin nën markën e tyre (disa ndikojnë në cilësinë dhe zgjedhjen e komponentëve, disa jo), për shembull Chiftec, Cooler Master, Gigabyte, OCZ, Thermaltake.

Ju mund të blini me siguri produkte nga këto marka. Në internet mund të gjeni rishikime dhe teste të shumë furnizimeve me energji elektrike dhe të lundroni nëpër to.
Shpresoj se ky artikull do t'ju ndihmojë t'i përgjigjeni pyetjes " si të zgjidhni një furnizim me energji elektrike për një kompjuter?».

Pershendetje perseri!..
Fatkeqësisht, artikulli im u vonua sepse ... lindi një projekt urgjent pune dhe vështirësi interesante kur zbatoni një korrigjues të faktorit të fuqisë ( më tej KKM). Dhe ato u shkaktuan nga sa vijon - në prodhimin tonë, për të kontrolluar arkën, ne përdorim një mikroqark "të bërë me porosi", i cili për qëllimet tona prodhohet nga Austria, i cili ishte miqësor veçanërisht në 1941 dhe, në përputhje me rrethanat, nuk mund të gjendet. ne shitje. Prandaj, u ngrit detyra për ta kthyer këtë modul në një bazë elementare të arritshme dhe zgjedhja ime ra në një çip kontrollues PWM - L6561.
Pse ajo? Disponueshmëri banale, ose më saktë e gjeta në "Chip & Dip", lexova fletën e të dhënave dhe më pëlqeu. Kam porositur 50 copë njëherësh, sepse... më lirë dhe në projektet e mia amatore tashmë kam disa detyra për të.

Tani për gjënë kryesore: në këtë artikull do t'ju tregoj se si m'u kujtua projektimi i konvertuesve me një fund pothuajse nga e para ( duket se ata kanë diçka të bëjnë me të), pse vrava një duzinë çelësash dhe si mund ta shmangni atë. Kjo pjesë do t'ju tregojë teorinë dhe çfarë ndodh nëse e neglizhoni atë. Zbatimi praktik do të dalë në pjesën tjetër, siç kam premtuar, së bashku me karikues, sepse Ato janë në thelb një modul dhe duhet të testohen së bashku.
Duke parë përpara, do të them se për pjesën tjetër kam përgatitur tashmë nja dy duzina foto dhe video ku kujtesa ime nuk do të zgjasë shumë. "ritrajnuar" fillimisht në makinën e saldimit, dhe më pas në furnizimin me energji elektrike për "dhi". Ata që punojnë në prodhim do të kuptojnë se çfarë lloj kafshe është kjo dhe sa konsumon për të na mbajtur ngrohtë)))

Dhe tani për delet tona ...

Pse na duhet edhe kjo arkë?

Kryesor telashe Një ndreqës "klasik" me kondensatorë ruajtjeje (kjo është gjëja që e kthen 220 V AC në +308 V DC), i cili funksionon nga një rrymë sinusoidale, është se i njëjti kondensator ngarkon (merr energji nga rrjeti) vetëm në momentet kur voltazhi është zbatohej për të më shumë sesa për veten e tij.

Mos lexoni në gjuhën njerëzore, për zemër të dobët dhe me grada shkencore

Siç e dimë, rryma elektrike plotësisht refuzon të rrjedhë nëse nuk ka ndryshim potencial. Drejtimi i rrjedhës së rrymës do të varet gjithashtu nga shenja e këtij ndryshimi! Nëse jeni trembur dhe keni vendosur të provoni të karikoni celularin tuaj me një tension prej 2V, ku bateria Li-ion është projektuar për 3.7 V, atëherë asgjë nuk do të funksionojë për ju. Sepse Rryma do të jepet nga burimi që ka potencialin më të madh dhe energjinë do ta marrë ai me potencial më të ulët.
Gjithçka është si në jetë! Ju peshoni 60 kg, dhe djali në rrugë që doli për t'ju kërkuar të telefononi 120 kg - është e qartë se ai do të japë pidhin dhe ju do ta merrni atë. Pra, edhe këtu - një bateri me 60 kg 2V nuk do të jetë në gjendje të furnizojë rrymë për një bateri me 120 kg 3.7V. Është e njëjta gjë me një kondensator, nëse ka +310V dhe ju aplikoni +200V në të, atëherë ai do të refuzojë të marrë rrymë dhe nuk do të ngarkojë.

Vlen gjithashtu të përmendet se bazuar në "rregullin" e përshkruar më sipër, koha e caktuar për kondensatorin për karikim do të jetë shumë e vogël. Në rastin tonë, rryma ndryshon sipas një ligji sinusoidal, që do të thotë voltazhi i kërkuar do të jetë vetëm në majat e sinusoidit! Por kondensatori duhet të funksionojë, kështu që nervozohet dhe përpiqet të ngarkohet. Ai i njeh ligjet e fizikës, ndryshe nga disa, dhe "e kupton" se koha është e shkurtër dhe për këtë arsye fillon të konsumojë një rrymë të madhe pikërisht në këto momente, kur tensioni është në kulmin e tij. Në fund të fundit, duhet të jetë e mjaftueshme për të përdorur pajisjen derisa të ndodhë kulmi tjetër.

Pak për këto "maja":

Figura 1 - Majat në të cilat ngarkohet kondensatori

Siç mund ta shohim, pjesa e periudhës në të cilën EMF merr një vlerë të mjaftueshme për karikim (figurativisht 280-310 V) është rreth 10% e periudhës totale në rrjetin AC. Rezulton se në vend që të marrim vazhdimisht energji nga rrjeti, ne e nxjerrim atë vetëm në episode të vogla, duke "mbingarkuar" rrjetin. Me një fuqi prej 1 kW dhe një ngarkesë induktive, rryma në kohën e "majave" të tilla mund të arrijë lehtësisht vlerat e 60-80 A.

Prandaj, detyra jonë zbret në sigurimin e nxjerrjes uniforme të energjisë nga rrjeti në mënyrë që të mos mbingarkojmë rrjetin! Është arka ajo që do të na lejojë ta zbatojmë këtë detyrë në praktikë.

Kush është ky KKM juaj?

Korrigjues i fuqisë- Ky është një konvertues i rregullt i tensionit në rritje, më së shpeshti është me një skaj. Sepse Ne përdorim modulimin PWM, atëherë në momentin që çelësi është i hapur, voltazhi në kondensator është konstant. Nëse stabilizojmë tensionin e daljes, atëherë rryma e marrë nga rrjeti është proporcionale me tensionin e hyrjes, domethënë, ajo ndryshon pa probleme sipas një ligji sinusoidal pa kulmet dhe kërcimet e konsumit të përshkruara më parë.

Qarku i PFC-së tonë

Këtu vendosa të mos i ndryshoja parimet e mia dhe gjithashtu u mbështeta në fletën e të dhënave të kontrolluesit që kisha zgjedhur - L6561. Inxhinierët e kompanisë STMikroelektronikë kanë bërë tashmë gjithçka për mua, dhe më konkretisht, ata kanë zhvilluar tashmë dizajnin ideal të qarkut për produktin e tyre.
Po, unë mund të rillogarit gjithçka vetë nga e para dhe të kaloj një ose dy ditë për këtë çështje, domethënë të gjitha fundjavat e mia tashmë të rralla, por pyetja është pse? T'i provoj vetes që mundem, për fat të mirë kjo fazë ka kaluar prej kohësh)) Këtu më kujtohet një shaka me mjekër për zonën e topave të kuq, thonë se një matematikan zbaton një formulë dhe një inxhinier nxjerr një tryezë me sipërfaqen e topave të kuq.... Kështu është në këtë rast.

Unë ju këshilloj që menjëherë t'i kushtoni vëmendje faktit që qarku në fletën e të dhënave është projektuar për 120 W, që do të thotë se ne duhet përshtaten me 3 kW tonë dhe stresi ekstrem i punës.

Tani disa dokumente për atë që u përshkrua më lart:
Fleta e të dhënave për L6561

Nëse shikojmë faqen 6, do të shohim disa diagrame, na intereson diagrami me nënshkrim Rrjeti me rreze të gjerë, që do të thotë në basurmanisht "për funksionim në një gamë të gjerë të tensionit të furnizimit" . Është ky "modaliteti" që kisha parasysh kur flisja për tensione ekstreme. Pajisja konsiderohet universale, domethënë mund të funksionojë nga çdo rrjet standard (për shembull, në shtetet 110V) me një gamë tensioni prej 85 - 265 V.

Kjo zgjidhje na lejon të sigurojmë UPS-in tonë me funksionin e një stabilizuesi të tensionit! Për shumë, kjo diapazon do të duket e tepërt dhe më pas ata mund ta bëjnë këtë modul duke marrë parasysh tensionin e furnizimit prej 220V + - 15%. Kjo konsiderohet normë dhe 90% e pajisjeve në kategorinë e çmimeve deri në 40 mijë rubla janë plotësisht pa arkë, dhe 10% e përdorin atë vetëm me llogaritjen e devijimeve prej jo më shumë se 15%. Kjo padyshim që na lejon të ulim disi koston dhe dimensionet, por nëse nuk e keni harruar ende, ne po bëjmë një pajisje që duhet të konkurrojë ARS!

Prandaj, për veten time, vendosa të zgjedh opsionin më të saktë dhe të bëj një rezervuar të pathyeshëm që mund të tërhiqet edhe në një shtëpi të vendit ku ka 100 V në rrjet, një makinë saldimi ose një pompë në një pus:

Figura 2 - Dizajni standard i qarkut i ofruar nga ST

Përshtatja e qarkut standard me detyrat tona

a) Kur shikoj këtë diagram nga DS, gjëja e parë që më vjen në mendje është ju duhet të shtoni një filtër të modalitetit të përbashkët! Dhe kjo është e saktë, sepse. me fuqi të lartë ata do të fillojnë të "çmendin" elektronikën. Për rrymat prej 15 A ose më shumë, do të ketë një pamje më të komplikuar sesa shumë janë mësuar të shohin në të njëjtat furnizime me energji kompjuteri, ku vetëm 500-600 W. Prandaj, ky rishikim do të jetë një artikull më vete.

B) Ne shohim kondensatorin C1, ju mund të merrni një formulë të ndërlikuar dhe të llogarisni kapacitetin e kërkuar, dhe unë këshilloj ata që duan të thellohen në këtë ta bëjnë këtë, duke kujtuar njëherësh inxhinierinë elektrike të vitit të 2-të nga çdo politeknik. Por unë nuk do ta bëj këtë, sepse ... Bazuar në vëzhgimet e mia nga llogaritjet e vjetra, mbaj mend se deri në 10 kW ky kapacitet rritet pothuajse në mënyrë lineare në raport me rritjen e fuqisë. Kjo do të thotë, duke marrë parasysh 1 µF për 100 W, ne zbulojmë se për 3000 W na duhen 30 µF. Kjo enë mbushet lehtësisht nga 7 kondensatorë filmi prej 4,7 µF dhe 400 V secili. Edhe pak me rezervë, në fund të fundit Kapaciteti i një kondensatori varet shumë nga tensioni i aplikuar.

C) Do të na duhet një tranzistor serioz i fuqisë, sepse... Rryma e konsumuar nga rrjeti do të llogaritet si më poshtë:

Figura 3 - Llogaritja e rrymës nominale për PFC

Ne e morëm atë 41,83 A. Tani e pranojmë sinqerisht se nuk do të jemi në gjendje të ruajmë temperaturën e kristalit të tranzitorit në rajonin 20-25 o C. Ose më mirë, ne mund ta trajtojmë atë, por do të jetë e shtrenjtë për një fuqi të tillë. Pas 750 kW, kostoja e ftohjes me freon ose oksigjen të lëngshëm është gërryer, por deri më tani kjo është larg nga rasti))) Prandaj, duhet të gjejmë një transistor që mund të prodhojë 45-50A në një temperaturë prej 55-60 o C.

Duke marrë parasysh që ka induktivitet në qark, unë do të preferoja IGBT transistor, sepse janë më të qëndrueshëm. Rryma maksimale duhet të zgjidhet për kërkimin së pari rreth 100A, sepse kjo është rryma në 25 o C; me rritjen e temperaturës, rryma maksimale e kalimit të tranzistorit zvogëlohet.

Pak për Cree FET

Fjalë për fjalë më 9 janar, mora një pako nga Shtetet nga miku im me një tufë tranzistorë të ndryshëm për testim, kjo mrekulli quhet - CREE FET. Nuk do të them që kjo është një mega teknologji e re; në fakt, transistorët e bazuar në karabit silikoni u bënë në vitet '80, ata thjesht e sollën atë në mendje vetëm tani. Si shkencëtar parësor i materialeve dhe kompozitor në përgjithësi, jam skrupuloz në lidhje me këtë industri, ndaj më interesoi shumë ky produkt, veçanërisht pasi thoshte 1200V në dhjetëra e qindra ampera. Nuk mund t'i bleja në Rusi, kështu që iu drejtova ish-shokut tim të klasës dhe ai me dashamirësi më dërgoi një tufë mostrash dhe një tabelë testimi me përpara.
Mund të them një gjë - ishte fishekzjarre ime më e shtrenjtë!
8 çelësa u qitën aq shumë sa u mërzita për një kohë të gjatë... Në fakt, 1200V është një shifër teorike për teknologjinë, 65A e deklaruar doli të ishte vetëm një rrymë pulsuese, megjithëse në dokumentacion thuhej qartë se ishte nominale. . Me sa duket ka pasur një "rrymë të vlerësuar të pulsit" ose çfarëdo që të vijnë kinezët. Në përgjithësi, është ende marrëzi, por ka një POR!
Kur më në fund e bëra CMF10120D Korrektori 300 W, doli që në të njëjtin radiator dhe qark kishte një temperaturë prej 32 o C kundrejt 43 për IGBT, dhe kjo është shumë domethënëse!
Përfundim për CREE: teknologjia është e papërpunuar, por është premtuese dhe patjetër DUHET TË JETË.

Si rezultat, pasi shikova katalogët nga ekspozitat që vizitova (një gjë e përshtatshme, meqë ra fjala, kërkimi parametrik ala), zgjodha dy çelësa, ata ishin - IRG7PH50 Dhe IRGPS60B120. Të dy janë 1200V, të dyja janë 100+A, por me hapjen e fletës së të dhënave, çelësi i parë u eliminua menjëherë - ai është i aftë të kalojë një rrymë prej 100A vetëm në një frekuencë prej 1 kHz, gjë që është katastrofike për detyrën tonë. Ndërprerësi i dytë është 120A dhe frekuenca është 40 kHz, që është mjaft e përshtatshme. Shikoni fletën e të dhënave në lidhjen më poshtë dhe kërkoni një grafik që tregon varësinë e rrymës nga temperatura:

Figura 4.1 - Grafiku që tregon varësinë e rrymës maksimale nga frekuenca e kalimit për IRG7PH50, le ta lëmë atë për konvertuesin e frekuencës

Figura 4.2 - Grafiku me rrymën e funksionimit në një temperaturë të caktuar për IRGPS60B120

Këtu shohim shifrat e çmuara që na tregojnë se në 125 o C si transistori ashtu edhe dioda mund të përballojnë lehtësisht rryma pak më shumë se 60A, ndërsa ne mund të zbatojmë konvertimin në një frekuencë prej 25 kHz pa asnjë problem apo kufizim.

D) Dioda D1, duhet të zgjedhim një diodë me një tension operativ prej të paktën 600 V dhe një rrymë të vlerësuar për ngarkesën tonë, d.m.th. 45A. Vendosa të përdor diodat që kisha në dorë (kohët e fundit i bleva për të zhvilluar një saldator për një "urë të zhdrejtë"): VS-60EPF12. Siç shihet nga shenjat, është 60A dhe 1200V. Unë vë bast gjithçka me një rezervë, sepse ... Ky prototip po bëhet për mua dhe për të dashurin tim dhe më bën të ndihem më mirë.
Në fakt mund të merrni një diodë 50-60A dhe 600V, por nuk ka çmim midis versionit 600V dhe 1200V.

D) Kondensatori C5, gjithçka është e njëjtë si në rastin e C1 - thjesht rrisni vlerën nga fleta e të dhënave në proporcion me fuqinë. Vetëm mbani në mend se nëse po planifikoni një ngarkesë të fuqishme induktive ose një ngarkesë dinamike me rritje të shpejtë të fuqisë (ala një amplifikator koncerti 2 kW), atëherë është më mirë të mos kurseni në këtë pikë.
Unë do ta vendos atë në opsionin tim 10 elektrolite në 330 uF dhe 450 V, nëse planifikoni të fuqizoni disa kompjuterë, ruterë dhe gjëra të tjera të vogla, atëherë mund të kufizoni veten në 4 elektrolite prej 330 uF dhe 450V secili.

E) R6 - i njohur gjithashtu si një shant aktual, do të na shpëtojë nga ngathtësia dhe gabimet aksidentale, dhe gjithashtu mbron qarkun nga qarqet e shkurtra dhe mbingarkesa. Gjëja është padyshim e dobishme, por nëse veprojmë si inxhinierët nga ST, atëherë në rrymat prej 40A do të përfundojmë me një kazan të zakonshëm. Ekzistojnë 2 opsione: një transformator aktual ose një shant fabrike me një rënie prej 75 mV + op-amp ala LM358.
Opsioni i parë është më i thjeshtë dhe siguron izolim galvanik të kësaj nyje qarku. Unë dhashë se si të llogarisni një transformator aktual në një artikull të mëparshëm, është e rëndësishme të mbani mend këtë mbrojtja do të funksionojë kur voltazhi në këmbën 4 rritet në 2.5V (në realitet deri në 2.34V).
Duke ditur këtë tension dhe rrymë të qarkut, duke përdorur formulat nga pjesë 5 ju lehtë mund të llogarisni transformatorin aktual.

G) Dhe pika e fundit është mbytja e fuqisë. Më shumë rreth tij më poshtë.

Mbytja e fuqisë dhe llogaritja e saj

Nëse dikush lexon me kujdes artikujt e mi dhe ka një memorie të shkëlqyer, atëherë ai duhet të mbajë mend neni 2 dhe fotografia nr.5, tregon 3 elementë skein që përdorim. Unë do t'ju tregoj përsëri:

Figura 5 - Kornizat dhe bërthama për produktet e mbështjelljes së energjisë

Në këtë modul ne do të përdorim përsëri unazat tona të preferuara toroidale të bëra prej hekuri të pluhurosur, por vetëm këtë herë jo vetëm një, por 10 menjëherë! çfarë deshe? 3 kW nuk janë zeje kineze...

Kemi të dhënat fillestare:
1) Rryma - 45A + 30-40% e amplitudës në induktor, gjithsej 58.5A
2) Tensioni i daljes 390-400V
3) Tensioni i hyrjes 85-265V AC
4) Bërthama - material -52, D46
5) Hendeku - i shpërndarë

Figura 6 - Dhe përsëri, i dashur Starchok51 na kursen kohë dhe e konsideron atë si një program CaclPFC

Unë mendoj se llogaritja u tregoi të gjithëve se sa serioz do të jetë ky dizajn)) 4 unaza, një radiator, një urë diodë dhe një IGBT - tmerr!
Rregullat e mbështjelljes mund të lexohen në artikullin "Pjesa 2". Dredha-dredha dytësore është e mbështjellë në unaza në sasi - 1 kthesë.

Përmbledhja e mbytjes:

1) siç mund ta shihni, numri i unazave është tashmë 10 copë! Kjo është e shtrenjtë, çdo unazë kushton rreth 140 rubla, por çfarë do të marrim në këmbim në paragrafët e mëposhtëm
2) temperatura e funksionimit është 60-70 o C - kjo është absolutisht ideale, sepse shumë e vendosin temperaturën e funksionimit në 125 o C. Në prodhimin tonë e vendosëm në 85 o C. Pse është bërë kjo - për një gjumë të qetë, largohem me qetësi nga shtëpia për një javë dhe e di që asgjë nuk do të ndizet, asgjë nuk do të digjet dhe gjithçka do të jetë e akullt. Unë mendoj se çmimi për këtë në 1500 rubla nuk është aq vdekjeprurës, apo jo?
3) Vendosa densitetin e rrymës në një 4 A/mm 2 të dobët, kjo do të ndikojë si në nxehtësinë ashtu edhe në izolimin dhe, në përputhje me rrethanat, në besueshmërinë.
4) Siç mund ta shihni nga llogaritja, kapaciteti i rekomanduar pas induktorit është pothuajse 3000 uF, kështu që zgjedhja ime me 10 elektrolite prej 330 uF përshtatet në mënyrë të përkryer këtu. Kapaciteti i kondensatorit C1 doli të jetë 15 uF, ne kemi një rezervë të dyfishtë - mund ta zvogëloni në 4 kondensatorë filmi, mund të lini 7 copë dhe do të jetë më mirë.

E rëndësishme! Numri i unazave në mbytjen kryesore mund të reduktohet në 4-5, duke rritur njëkohësisht densitetin e rrymës në 7-8 A/mm 2. Kjo do të kursejë shumë para, por amplituda aktuale do të rritet disi, dhe më e rëndësishmja temperatura do të rritet në të paktën 135 o C. Unë e konsideroj këtë një zgjidhje të mirë për një inverter saldimi me një cikël pune prej 60%, por jo për një UPS që funksionon gjatë gjithë kohës dhe ndoshta në një hapësirë mjaft të kufizuar.

Çfarë mund të them - ne kemi një përbindësh në rritje)))

Filtri i modalitetit të përbashkët

Për të kuptuar ndryshimin midis qarqeve për këtë filtër për rrymat 3A (furnizimi me energji i kompjuterit i përmendur më lart) dhe për rrymat prej 20A, mund të krahasoni qarkun nga Google në ATX me sa vijon:

Figura 7 - Diagrami skematik i një filtri të modalitetit të përbashkët

Disa karakteristika:

1) C29 është një kondensator për filtrimin e ndërhyrjeve elektromagnetike dhe është i shënuar "X1". Vlera e saj nominale duhet të jetë në intervalin 0,001 - 0,5 mF.

2) Mbytja varet në bërthamë E42/21/20.

3) Dy mbytje në unazat DR7 dhe DR9 janë mbështjellë në çdo bërthamë spërkatës me diametër më shumë se 20 mm. E mbështjella të njëjtin D46 nga materiali -52 derisa u mbush në 2 shtresa. Praktikisht nuk ka zhurmë në rrjet edhe me fuqinë nominale, por kjo është në të vërtetë e tepërt edhe në kuptimin tim.

4) Kondensatorët C28 dhe C31 janë 0,047 µF dhe 1 kV secili dhe duhet të jenë të klasës "Y2".

Sipas llogaritjes së induktivitetit të mbytjeve:

1) Induktiviteti i induktorit të modalitetit të përbashkët duhet të jetë 3.2-3.5 mH

2) Induktanca për mbytjet diferenciale llogaritet duke përdorur formulën:

Figura 8 - Llogaritja e induktivitetit të mbytjeve diferenciale pa bashkim magnetik

Epilogu

Duke përdorur zhvillimet kompetente dhe profesionale të inxhinierëve ST, unë munda të prodhoja, nëse jo ideale, atëherë thjesht të shkëlqyera, me kosto minimale. korrigjimi i faktorit të fuqisë aktive me parametra më të mirë se çdo Schneider. E vetmja gjë që duhet të mbani mend patjetër është se sa keni nevojë për të? Dhe bazuar në këtë, rregulloni parametrat për veten tuaj.

Qëllimi im në këtë artikull ishte pikërisht të tregoja procesin e llogaritjes me mundësinë e rregullimit të të dhënave fillestare, në mënyrë që të gjithë, pasi kishin vendosur për parametrat për detyrat e tyre, të mund të llogarisnin dhe prodhonin vetë modulin. Shpresoj se kam qenë në gjendje ta tregoj këtë dhe në artikullin tjetër do të demonstroj funksionimin e përbashkët të arkës dhe karikuesit nga pjesa nr. 5.

Furnizimet me energji lineare dhe komutuese

Le të fillojmë me bazat. Furnizimi me energji elektrike në një kompjuter kryen tre funksione. Së pari, rryma alternative nga furnizimi me energji elektrike shtëpiake duhet të shndërrohet në rrymë direkte. Detyra e dytë e furnizimit me energji elektrike është të zvogëlojë tensionin prej 110-230 V, i cili është i tepërt për elektronikën kompjuterike, në vlerat standarde të kërkuara nga konvertuesit e energjisë të komponentëve individualë të PC - 12 V, 5 V dhe 3.3 V. (si dhe tensionet negative, për të cilat do të flasim pak më vonë) . Së fundi, furnizimi me energji luan rolin e një stabilizuesi të tensionit.

Ekzistojnë dy lloje kryesore të furnizimeve me energji elektrike që kryejnë funksionet e mësipërme - lineare dhe komutuese. Furnizimi me energji linear më i thjeshtë bazohet në një transformator, mbi të cilin voltazhi i rrymës alternative zvogëlohet në vlerën e kërkuar, dhe më pas rryma korrigjohet nga një urë diodike.

Sidoqoftë, furnizimi me energji kërkohet gjithashtu për të stabilizuar tensionin e daljes, i cili shkaktohet si nga paqëndrueshmëria e tensionit në rrjetin e shtëpisë, ashtu edhe nga një rënie e tensionit në përgjigje të një rritje të rrymës në ngarkesë.

Për të kompensuar rënien e tensionit, në një furnizim linear me energji, parametrat e transformatorit llogariten për të siguruar fuqi të tepërt. Pastaj, në rrymë të lartë, tensioni i kërkuar do të vërehet në ngarkesë. Sidoqoftë, tensioni i rritur që do të ndodhë pa asnjë mjet kompensimi në rrymë të ulët në ngarkesë është gjithashtu i papranueshëm. Tensioni i tepërt eliminohet duke përfshirë një ngarkesë jo të dobishme në qark. Në rastin më të thjeshtë, ky është një rezistencë ose tranzistor i lidhur përmes një diodë Zener. Në një version më të avancuar, transistori kontrollohet nga një mikroqark me një krahasues. Sido që të jetë, fuqia e tepërt thjesht shpërndahet si nxehtësi, gjë që ndikon negativisht në efikasitetin e pajisjes.

Në qarkun e furnizimit me energji komutuese, shfaqet një variabël tjetër, nga i cili varet voltazhi i daljes, përveç dy ekzistuesve tashmë: tensioni i hyrjes dhe rezistenca e ngarkesës. Ekziston një ndërprerës në seri me ngarkesën (që në rastin që na intereson është një transistor), i kontrolluar nga një mikrokontrollues në modulimin e gjerësisë së pulsit (PWM). Sa më e lartë të jetë kohëzgjatja e gjendjeve të hapura të tranzistorit në lidhje me periudhën e tyre (ky parametër quhet cikël i punës, në terminologjinë ruse përdoret vlera e kundërt - cikli i punës), aq më i lartë është voltazhi i daljes. Për shkak të pranisë së një ndërprerës, një furnizim me energji komutuese quhet gjithashtu Furnizimi me energji me modalitet të ndërprerë (SMPS).

Asnjë rrymë nuk rrjedh nëpër një transistor të mbyllur dhe rezistenca e një tranzistori të hapur është idealisht e papërfillshme. Në realitet, një tranzistor i hapur ka rezistencë dhe shpërndan një pjesë të fuqisë si nxehtësi. Për më tepër, kalimi midis gjendjeve të tranzitorit nuk është krejtësisht i veçantë. E megjithatë, efikasiteti i një burimi të rrymës pulsuese mund të kalojë 90%, ndërsa efikasiteti i një furnizimi linear me energji elektrike me një stabilizues arrin në 50% në rastin më të mirë.

Një avantazh tjetër i furnizimit me energji komutuese është reduktimi rrënjësor i madhësisë dhe peshës së transformatorit në krahasim me furnizimet lineare të energjisë me të njëjtën fuqi. Dihet se sa më e lartë të jetë frekuenca e rrymës alternative në mbështjelljen parësore të një transformatori, aq më e vogël është madhësia e bërthamës së kërkuar dhe numri i kthesave të mbështjelljes. Prandaj, tranzistori kryesor në qark vendoset jo pas, por përpara transformatorit dhe, përveç stabilizimit të tensionit, përdoret për të prodhuar rrymë alternative me frekuencë të lartë (për furnizimin me energji kompjuterike kjo është nga 30 në 100 kHz dhe më e lartë, dhe si rregull - rreth 60 kHz). Një transformator që funksionon me një frekuencë të furnizimit me energji elektrike prej 50-60 Hz do të ishte dhjetëra herë më masiv për fuqinë e kërkuar nga një kompjuter standard.

Furnizimet lineare të energjisë sot përdoren kryesisht në rastin e aplikacioneve me fuqi të ulët, ku elektronika relativisht komplekse e kërkuar për një furnizim me energji komutuese përbën një artikull kostoje më të ndjeshme në krahasim me një transformator. Këto janë, për shembull, furnizimet me energji 9 V, të cilat përdoren për pedale me efekte kitarë, dhe një herë për konsolat e lojërave, etj. Por karikuesit për telefonat inteligjentë tashmë janë plotësisht të pulsuar - këtu kostot janë të justifikuara. Për shkak të amplitudës dukshëm më të ulët të valëzimit të tensionit në dalje, furnizimet lineare të energjisë përdoren gjithashtu në ato zona ku kjo cilësi është e kërkuar.

⇡ Diagrami i përgjithshëm i një furnizimi me energji ATX

Furnizimi me energji i një kompjuteri desktop është një furnizim me energji komutuese, hyrja e të cilit furnizohet me tension shtëpiak me parametra 110/230 V, 50-60 Hz, dhe dalja ka një numër linjash DC, kryesoret e të cilave janë të vlerësuara 12, 5 dhe 3.3 V Për më tepër, furnizimi me energji elektrike siguron një tension prej -12 V, dhe ndonjëherë edhe një tension prej -5 V, i nevojshëm për autobusin ISA. Por kjo e fundit në një moment u përjashtua nga standardi ATX për shkak të përfundimit të mbështetjes për vetë ISA.

Në diagramin e thjeshtuar të një furnizimi me energji komutuese standarde të paraqitur më sipër, mund të dallohen katër faza kryesore. Në të njëjtën mënyrë, ne konsiderojmë përbërësit e furnizimit me energji elektrike në rishikime, përkatësisht:

Filtri EMI - interferenca elektromagnetike (filtri RFI);
qark primar - ndreqës i hyrjes (ndreqës), tranzistorë kyç (ndërprerës), duke krijuar rrymë alternative me frekuencë të lartë në mbështjelljen parësore të transformatorit;
transformator kryesor;
qark sekondar - ndreqës të rrymës nga dredha-dredha sekondare e transformatorit (ndreqës), filtra zbutës në dalje (filtrim).

⇡ Filtri EMF

Filtri në hyrjen e furnizimit me energji përdoret për të shtypur dy lloje të ndërhyrjeve elektromagnetike: diferenciale (modaliteti diferencial) - kur rryma e ndërhyrjes rrjedh në drejtime të ndryshme në linjat e energjisë, dhe mënyra e zakonshme - kur rryma rrjedh në një drejtim.

Zhurma diferenciale shtypet nga kondensatori CX (kondensatori i madh i filmit të verdhë në foton e mësipërme) i lidhur paralelisht me ngarkesën. Ndonjëherë një mbytje është ngjitur shtesë në secilin tel, i cili kryen të njëjtin funksion (jo në diagram).

Filtri i modalitetit të përbashkët formohet nga kondensatorë CY (kondensatorë qeramikë në formë blu në foto), duke lidhur linjat e energjisë me tokën në një pikë të përbashkët, etj. një mbytje me modalitet të përbashkët (LF1 në diagram), rryma në dy mbështjelljet e së cilës rrjedh në të njëjtin drejtim, gjë që krijon rezistencë për ndërhyrje të modalitetit të përbashkët.

Në modelet e lira, është instaluar një grup minimal i pjesëve të filtrit; në ato më të shtrenjta, qarqet e përshkruara formojnë lidhje përsëritëse (në tërësi ose pjesërisht). Në të kaluarën, nuk ishte e pazakontë të shihje furnizime me energji elektrike pa asnjë filtër EMI fare. Tani ky është më tepër një përjashtim kurioz, megjithëse nëse blini një furnizim me energji shumë të lirë, prapë mund të hasni në një surprizë të tillë. Si rezultat, jo vetëm dhe jo aq shumë vetë kompjuteri do të vuajë, por pajisjet e tjera të lidhura me rrjetin shtëpiak - furnizimi me energji kalimi janë një burim i fuqishëm ndërhyrjeje.

Në zonën e filtrit të një furnizimi të mirë me energji elektrike, mund të gjeni disa pjesë që mbrojnë vetë pajisjen ose pronarin e saj nga dëmtimi. Pothuajse gjithmonë ekziston një siguresë e thjeshtë për mbrojtjen e qarkut të shkurtër (F1 në diagram). Vini re se kur siguresa fiket, objekti i mbrojtur nuk është më furnizimi me energji elektrike. Nëse ndodh një qark i shkurtër, kjo do të thotë që tranzistorët kryesorë janë thyer tashmë dhe është e rëndësishme që të paktën të parandaloni që telat elektrikë të marrin flakë. Nëse një siguresë në furnizimin me energji elektrike digjet papritmas, atëherë zëvendësimi i tij me një të ri ka shumë të ngjarë të jetë i pakuptimtë.

Ofrohet mbrojtje e veçantë kundër afatshkurtër ngritje duke përdorur një varistor (MOV - Metal Oxide Varistor). Por nuk ka mjete mbrojtëse kundër rritjes së zgjatur të tensionit në furnizimin me energji kompjuterike. Ky funksion kryhet nga stabilizues të jashtëm me transformatorin e tyre brenda.

Kondensatori në qarkun PFC pas ndreqësit mund të mbajë një ngarkesë të konsiderueshme pasi të shkëputet nga energjia. Për të parandaluar goditjen elektrike nga një person i pakujdesshëm që fut gishtin në lidhësin e rrymës, midis telave është instaluar një rezistencë shkarkimi me vlerë të lartë (rezistencë gjakderdhëse). Në një version më të sofistikuar - së bashku me një qark kontrolli që parandalon rrjedhjen e ngarkesës kur pajisja është në punë.

Nga rruga, prania e një filtri në furnizimin me energji të PC (dhe furnizimi me energji i një monitori dhe pothuajse çdo pajisje kompjuterike gjithashtu ka një) do të thotë që blerja e një "filtri të rritjes" të veçantë në vend të një kordoni zgjatues të rregullt është, në përgjithësi. , pa kuptim. Gjithçka është e njëjtë brenda tij. Kushti i vetëm në çdo rast është instalimi normal me tre kunja me tokëzim. Përndryshe, kondensatorët CY të lidhur me tokë thjesht nuk do të jenë në gjendje të kryejnë funksionin e tyre.

⇡ Ndreqësi i hyrjes

Pas filtrit, rryma alternative shndërrohet në rrymë të drejtpërdrejtë duke përdorur një urë diodë - zakonisht në formën e një montimi në një strehim të përbashkët. Një radiator i veçantë për ftohjen e urës është shumë i mirëpritur. Një urë e mbledhur nga katër dioda diskrete është një atribut i furnizimit me energji të lirë. Ju gjithashtu mund të pyesni se për çfarë rryme është projektuar ura për të përcaktuar nëse përputhet me fuqinë e vetë furnizimit me energji elektrike. Edhe pse, si rregull, ka një diferencë të mirë për këtë parametër.

⇡ Blloku aktiv PFC

Në një qark AC me një ngarkesë lineare (të tilla si një llambë inkandeshente ose një sobë elektrike), rrjedha e rrymës ndjek të njëjtën valë sinusale si tensioni. Por ky nuk është rasti me pajisjet që kanë një ndreqës të hyrjes, siç është ndërprerja e furnizimit me energji elektrike. Furnizimi me energji elektrike kalon rrymë në impulse të shkurtra, përafërsisht që përkon në kohë me majat e valës sinus të tensionit (d.m.th., tensioni maksimal i menjëhershëm) kur kondensatori zbutës i ndreqësit ringarkohet.

Sinjali i rrymës së shtrembëruar zbërthehet në disa lëkundje harmonike në shumën e një sinusoidi të një amplitude të caktuar (sinjali ideal që do të ndodhte me një ngarkesë lineare).

Fuqia e përdorur për të kryer punë të dobishme (që, në fakt, është ngrohja e komponentëve të PC-së) tregohet në karakteristikat e furnizimit me energji elektrike dhe quhet aktive. Fuqia e mbetur e krijuar nga lëkundjet harmonike të rrymës quhet reaktive. Nuk prodhon punë të dobishme, por ngroh telat dhe krijon një ngarkesë në transformatorët dhe pajisjet e tjera të energjisë.

Shuma vektoriale e fuqisë reaktive dhe aktive quhet fuqi e dukshme. Dhe raporti i fuqisë aktive ndaj fuqisë totale quhet faktor i fuqisë - të mos ngatërrohet me efikasitetin!

Një furnizim me energji komutuese fillimisht ka një faktor mjaft të ulët të fuqisë - rreth 0.7. Për një konsumator privat, fuqia reaktive nuk është problem (për fat të mirë nuk merret parasysh nga matësat e energjisë elektrike), përveç nëse përdor UPS. Furnizimi me energji të pandërprerë është përgjegjës për fuqinë e plotë të ngarkesës. Në shkallën e një rrjeti zyre ose qyteti, fuqia e tepërt reaktive e krijuar nga ndërrimi i furnizimit me energji tashmë ul ndjeshëm cilësinë e furnizimit me energji elektrike dhe shkakton kosto, kështu që po luftohet në mënyrë aktive.

Në veçanti, shumica dërrmuese e furnizimeve me energji kompjuterike janë të pajisura me qarqe të korrigjimit të faktorit aktiv të fuqisë (Active PFC). Një njësi me një PFC aktiv identifikohet lehtësisht nga një kondensator dhe induktor i vetëm i madh i instaluar pas ndreqësit. Në thelb, Active PFC është një tjetër konvertues pulsi që mban një ngarkesë konstante në kondensator me një tension prej rreth 400 V. Në këtë rast, rryma nga rrjeti i furnizimit konsumohet në pulse të shkurtra, gjerësia e të cilave zgjidhet në mënyrë që sinjali përafrohet me një valë sinusi - e cila kërkohet për të simuluar një ngarkesë lineare. Për të sinkronizuar sinjalin e konsumit aktual me sinusoidin e tensionit, kontrolluesi PFC ka logjikë të veçantë.

Qarku aktiv PFC përmban një ose dy transistorë kyç dhe një diodë të fuqishme, të cilat vendosen në të njëjtin ngrohës me tranzistorët kryesorë të konvertuesit kryesor të furnizimit me energji elektrike. Si rregull, kontrolluesi PWM i çelësit kryesor të konvertuesit dhe çelësi aktiv PFC janë një çip (PWM/PFC Combo).

Faktori i fuqisë së furnizimeve me energji komutuese me PFC aktive arrin 0.95 dhe më të lartë. Përveç kësaj, ata kanë një avantazh shtesë - nuk kërkojnë një ndërprerës 110/230 V dhe një dyfishues përkatës të tensionit brenda furnizimit me energji elektrike. Shumica e qarqeve PFC trajtojnë tensione nga 85 në 265 V. Përveç kësaj, ndjeshmëria e furnizimit me energji elektrike ndaj uljeve afatshkurtra të tensionit është zvogëluar.

Nga rruga, përveç korrigjimit aktiv të PFC, ekziston edhe një pasiv, i cili përfshin instalimin e një induktori me induktivitet të lartë në seri me ngarkesën. Efikasiteti i tij është i ulët dhe nuk ka gjasa ta gjeni këtë në një furnizim modern me energji elektrike.

⇡ Konvertuesi kryesor

Parimi i përgjithshëm i funksionimit për të gjitha furnizimet me puls të një topologjie të izoluar (me një transformator) është i njëjtë: një tranzistor kyç (ose transistorë) krijon rrymë alternative në mbështjelljen parësore të transformatorit, dhe kontrolluesi PWM kontrollon ciklin e punës së ndërrimi i tyre. Qarqet specifike, megjithatë, ndryshojnë si në numrin e tranzistorëve kryesorë dhe elementëve të tjerë, ashtu edhe në karakteristikat cilësore: efikasitetin, formën e sinjalit, zhurmën, etj. Por këtu shumë varet nga zbatimi specifik, në mënyrë që të ia vlen të fokusohemi. Për të interesuarit, ne ofrojmë një grup diagramesh dhe një tabelë që do t'ju lejojë t'i identifikoni ato në pajisje specifike bazuar në përbërjen e pjesëve.

	Transistorët	Diodat	Kondensatorë	Këmbët kryesore të transformatorit
Përpara me një transistor	1	1	1	4
	2	2	0	2
	2	0	2	2
	4	0	0	2
	2	0	0	3

Përveç topologjive të listuara, në furnizimet e shtrenjta të energjisë ekzistojnë versione rezonante të Half Bridge, të cilat identifikohen lehtësisht nga një induktor shtesë i madh (ose dy) dhe një kondensator që formon një qark oscilues.

Përpara me një transistor

⇡ Qarku dytësor

Qarku sekondar është gjithçka që vjen pas mbështjelljes dytësore të transformatorit. Në shumicën e furnizimeve moderne të energjisë, transformatori ka dy mbështjellje: 12 V hiqet nga njëra prej tyre dhe 5 V nga tjetra. Rryma korrigjohet fillimisht duke përdorur një montim prej dy diodash Schottky - një ose më shumë për autobus (në më të lartën autobus i ngarkuar - 12 V - në furnizimin me energji të fuqishme ka katër asamble). Më efikas në aspektin e efikasitetit janë ndreqësit sinkron, të cilët përdorin transistorë me efekt në terren në vend të diodave. Por kjo është prerogativa e furnizimeve me energji vërtet të avancuara dhe të shtrenjta që pretendojnë certifikatën 80 PLUS Platinum.

Hekurudha 3.3V zakonisht drejtohet nga e njëjta dredha-dredha si hekurudha 5V, vetëm voltazhi ulet duke përdorur një induktor të ngopur (Mag Amp). Një dredha-dredha e veçantë në një transformator për një tension prej 3.3 V është një opsion ekzotik. Nga tensionet negative në standardin aktual ATX, mbetet vetëm -12 V, e cila hiqet nga dredha-dredha sekondare nën autobusin 12 V përmes diodave të veçanta me rrymë të ulët.

Kontrolli PWM i çelësit të konvertuesit ndryshon tensionin në mbështjelljen parësore të transformatorit, dhe për rrjedhojë në të gjitha mbështjelljet dytësore menjëherë. Në të njëjtën kohë, konsumi aktual i kompjuterit nuk shpërndahet në asnjë mënyrë në mënyrë të barabartë midis autobusëve të furnizimit me energji elektrike. Në pajisjet moderne, autobusi më i ngarkuar është 12-V.

Për të stabilizuar veçmas tensionet në autobusë të ndryshëm, kërkohen masa shtesë. Metoda klasike përfshin përdorimin e një mbytjeje stabilizimi në grup. Në mbështjelljet e tij kalohen tre autobusë kryesorë dhe si rezultat, nëse rryma rritet në një autobus, tensioni bie në të tjerët. Le të themi se rryma në autobusin 12 V është rritur, dhe për të parandaluar një rënie të tensionit, kontrolluesi PWM ka reduktuar ciklin e punës të transistorëve kryesorë. Si rezultat, voltazhi në autobusin 5 V mund të shkonte përtej kufijve të lejuar, por u shtyp nga mbytja e stabilizimit të grupit.

Tensioni në autobusin 3.3 V rregullohet gjithashtu nga një induktor tjetër i ngopur.

Një version më i avancuar siguron stabilizim të veçantë të autobusëve 5 dhe 12 V për shkak të mbytjeve të ngopura, por tani ky dizajn u ka lënë vendin konvertuesve DC-DC në furnizime të shtrenjta me cilësi të lartë të energjisë. Në rastin e fundit, transformatori ka një mbështjellje të vetme dytësore me një tension prej 12 V, dhe tensionet prej 5 V dhe 3.3 V merren falë konvertuesve DC-DC. Kjo metodë është më e favorshme për stabilitetin e tensionit.

Filtri i daljes

Faza e fundit në çdo autobus është një filtër që zbut valëzimin e tensionit të shkaktuar nga tranzistorët kryesorë. Për më tepër, pulsimet e ndreqësit të hyrjes, frekuenca e të cilit është e barabartë me dyfishin e frekuencës së rrjetit të furnizimit, depërtojnë në një shkallë ose në një tjetër në qarkun sekondar të furnizimit me energji elektrike.

Filtri i valëzimit përfshin një mbytje dhe kondensatorë të mëdhenj. Furnizimet e energjisë me cilësi të lartë karakterizohen nga një kapacitet prej të paktën 2000 uF, por prodhuesit e modeleve të lira kanë rezerva për kursime kur instalojnë kondensatorë, për shembull, gjysmën e vlerës nominale, e cila në mënyrë të pashmangshme ndikon në amplituda e valëzimit.

⇡ Fuqia e gatishmërisë +5VSB

Një përshkrim i komponentëve të furnizimit me energji do të ishte i paplotë pa përmendur burimin e tensionit të gatishmërisë 5 V, i cili e bën të mundur modalitetin e gjumit të PC dhe siguron funksionimin e të gjitha pajisjeve që duhet të ndizen gjatë gjithë kohës. "Dhoma e detyrës" mundësohet nga një konvertues i veçantë pulsi me një transformator me fuqi të ulët. Në disa furnizime me energji elektrike, ekziston edhe një transformator i tretë, i cili përdoret në qarkun e reagimit për të izoluar kontrolluesin PWM nga qarku primar i konvertuesit kryesor. Në raste të tjera, ky funksion kryhet nga optobashkues (një LED dhe një fototransistor në një paketë).

⇡ Metodologjia për testimin e furnizimeve me energji elektrike

Një nga parametrat kryesorë të furnizimit me energji elektrike është stabiliteti i tensionit, i cili reflektohet në të ashtuquajturat. karakteristikë e ngarkesës së kryqëzuar. KNH është një diagram në të cilin rryma ose fuqia në autobusin 12 V është paraqitur në një aks, dhe rryma ose fuqia totale në autobusët 3.3 dhe 5 V është paraqitur në tjetrin. Në pikat e kryqëzimit për vlera të ndryshme të të dy variablat, devijimi i tensionit nga vlera nominale përcaktohet një gomë ose një tjetër. Prandaj, ne publikojmë dy KNH të ndryshme - për autobusin 12 V dhe për autobusin 5/3,3 V.

Ngjyra e pikës tregon përqindjen e devijimit:

jeshile: ≤ 1%;
jeshile e hapur: ≤ 2%;
e verdhë: ≤ 3%;
portokalli: ≤ 4%;
e kuqe: ≤ 5%.
e bardhë: > 5% (nuk lejohet nga standardi ATX).

Për të marrë KNH, përdoret një stol testimi i furnizimit me energji elektrike i bërë me porosi, i cili krijon një ngarkesë duke shpërndarë nxehtësinë në transistorë të fuqishëm me efekt në terren.

Një test tjetër po aq i rëndësishëm është përcaktimi i amplitudës së valëzimit në daljen e furnizimit me energji elektrike. Standardi ATX lejon valëzim brenda 120 mV për një autobus 12 V dhe 50 mV për një autobus 5 V. Bëhet dallimi midis valëzimit me frekuencë të lartë (në dyfishin e frekuencës së çelësit të konvertuesit kryesor) dhe frekuencës së ulët (në dyfishin e frekuenca e rrjetit të furnizimit).

Ne matim këtë parametër duke përdorur një oshiloskop USB Hantek DSO-6022BE në ngarkesën maksimale në furnizimin me energji elektrike të specifikuar nga specifikimet. Në oshilogramin e mëposhtëm, grafiku i gjelbër i korrespondon autobusit 12 V, grafiku i verdhë korrespondon me 5 V. Mund të shihet se valëzimet janë brenda kufijve normalë, madje edhe me një diferencë.

Për krahasim, ne paraqesim një pamje të valëzimeve në daljen e furnizimit me energji të një kompjuteri të vjetër. Ky bllok nuk ishte i mirë në fillim, por sigurisht që nuk është përmirësuar me kalimin e kohës. Duke gjykuar nga madhësia e valëzimit me frekuencë të ulët (vini re se ndarja e fshirjes së tensionit është rritur në 50 mV për të përshtatur lëkundjet në ekran), kondensatori zbutës në hyrje është bërë tashmë i papërdorshëm. Grumbullimi me frekuencë të lartë në autobusin 5 V është në prag të lejuar 50 mV.

Testi i mëposhtëm përcakton efikasitetin e njësisë në një ngarkesë nga 10 deri në 100% të fuqisë nominale (duke krahasuar fuqinë dalëse me fuqinë hyrëse të matur duke përdorur një vatmetër shtëpiak). Për krahasim, grafiku tregon kriteret për 80 kategoritë e ndryshme PLUS. Megjithatë, kjo nuk shkakton shumë interes këto ditë. Grafiku tregon rezultatet e PSU të nivelit të lartë Corsair në krahasim me Antec shumë të lirë, dhe ndryshimi nuk është aq i madh.

Një çështje më urgjente për përdoruesin është zhurma nga ventilatori i integruar. Është e pamundur të matet drejtpërdrejt afër stendës së testimit të furnizimit me energji elektrike të zhurmshme, kështu që ne matim shpejtësinë e rrotullimit të shtytësit me një tahometër lazer - gjithashtu me fuqi nga 10 në 100%. Grafiku më poshtë tregon se kur ngarkesa në këtë furnizim me energji elektrike është e ulët, ventilatori 135 mm mbetet me shpejtësi të ulët dhe nuk dëgjohet fare. Në ngarkesën maksimale, zhurma tashmë mund të dallohet, por niveli është ende mjaft i pranueshëm.

Mirëdita miq!

Me siguri shumë prej jush kanë parë shkronjat misterioze "PFC" në furnizimin me energji të kompjuterit tuaj. Le të themi menjëherë se këto letra me shumë mundësi nuk do të jenë në blloqet më të lira. Dëshironi t'ju tregoj këtë sekret të tmerrshëm? Dëgjo!

Çfarë është PFC?

PFC është një akronim për Korrigjimin e Faktorit të Fuqisë. Para se të deshifrojmë këtë term, le të kujtojmë se cilat lloje të pushtetit ekzistojnë.

Fuqia aktive dhe reaktive

Në kursin tonë të fizikës në shkollë, na u tha se fuqia mund të jetë aktive dhe reaktive.

Fuqia aktive bën punë të dobishme, veçanërisht duke e çliruar atë si nxehtësi.

Shembuj klasikë janë një hekur dhe një llambë inkandeshente. Një hekur dhe një llambë janë ngarkesa pothuajse thjesht rezistente; voltazhi dhe rryma në një ngarkesë të tillë janë në fazë.

Por ekziston edhe një ngarkesë me reaktivitet - induktiv (motorë elektrikë) dhe kondensativë (kondensatorë). Në qarqet reaktive, ka një zhvendosje fazore midis rrymës dhe tensionit, i ashtuquajturi kosinus φ (Phi).

Rryma mund të mbetet prapa tensionit (në një ngarkesë induktive) ose ta çojë atë (në një ngarkesë kapacitore).

Fuqia reaktive nuk prodhon punë të dobishme, por varet vetëm nga gjeneratori në ngarkesë dhe mbrapa, ngrohja e padobishme e telave .

Kjo do të thotë që instalimet elektrike duhet të kenë një seksion kryq rezervë.

Sa më i madh të jetë zhvendosja e fazës midis rrymës dhe tensionit, aq më shumë energji harxhohet pa dobi në tela.

Fuqia reaktive në furnizimin me energji elektrike

Në një kompjuter kompjuterik, pas urës ndreqës ka kondensatorë me kapacitet mjaft të madh. Kështu, ekziston një komponent reaktiv i fuqisë. Nëse kompjuteri përdoret në shtëpi, atëherë zakonisht nuk lindin probleme. Fuqia reaktive nuk regjistrohet nga një matës konvencional i energjisë elektrike shtëpiake.

Por në një ndërtesë ku janë instaluar njëqind apo një mijë kompjuterë, duhet të merret parasysh fuqia reaktive!

Vlera tipike e kosinusit Phi për furnizimet me energji kompjuterike pa korrigjim është rreth 0.7, dmth instalimet elektrike duhet të projektohen me një rezervë energjie prej 30%.

Sidoqoftë, çështja nuk kufizohet vetëm në ngarkesën e tepërt në tela!

Në vetë furnizimin me energji elektrike, rryma rrjedh nëpër qarqet hyrëse të tensionit të lartë në formën e pulseve të shkurtra. Gjerësia dhe amplituda e këtyre impulseve mund të ndryshojnë në varësi të ngarkesës.

Amplituda të mëdha të rrymës ndikojnë negativisht në kondensatorët dhe diodat e tensionit të lartë, duke zvogëluar jetën e tyre të shërbimit. Nëse diodat ndreqës zgjidhen "prapa me shpinë" (gjë që ndodh shpesh në modelet e lira), atëherë besueshmëria e të gjithë furnizimit me energji zvogëlohet më tej.

Si kryhet korrigjimi i faktorit të fuqisë?

Për të luftuar të gjitha këto fenomene përdoren pajisje që rrisin faktorin e fuqisë.

Ato ndahen në aktive dhe pasive.

Qarku pasiv PFC është një mbytje e lidhur midis ndreqësit dhe kondensatorëve të tensionit të lartë.

Një mbytje është një induktancë që ka rezistencë reaktive (më saktë, komplekse).

Natyra e reaktivitetit të tij është e kundërt me reaksionin kondensativ të kondensatorëve, kështu që ndodh një kompensim. Induktiviteti i induktorit parandalon rritjen e rrymës, pulset e rrymës shtrihen pak dhe amplituda e tyre zvogëlohet.

Megjithatë, kosinusi φ rritet pak dhe nuk ka fitim të madh në fuqinë reaktive.

Për kompensim më të konsiderueshëm ata do të aplikojnë qarqet aktive PFC.

Qarku aktiv rrit kosinusin φ në 0.95 dhe më lart. Qarku aktiv përmban një konvertues përforcues të bazuar në induktivitetin (induktorin) dhe elementët e ndërrimit të fuqisë, të cilat kontrollohen nga një kontrollues i veçantë. Mbytësi në mënyrë periodike ose ruan energji ose e lëshon atë.

Në daljen PFC ka një kondensator elektrolitik filtrues, por me kapacitet më të vogël. Një furnizim me energji elektrike me PFC aktiv është më pak i ndjeshëm ndaj "rënies" afatshkurtra të tensionit të furnizimit Unë, që është një avantazh. Sidoqoftë, përdorimi i një qarku aktiv rrit koston e dizajnit.

Si përfundim, vërejmë se prania e PFC në një furnizim të veçantë me energji mund të identifikohet me shkronjat "PFC" ose "PFC aktive". Megjithatë, mund të ketë raste kur mbishkrimet nuk korrespondojnë me realitetin.

Ju mund të gjykoni pa mëdyshje praninë e një qarku pasiv nga prania e një mbytjeje mjaft të rëndë, dhe një aktiv nga prania e një radiatori tjetër me elementë fuqie (duhet të ketë tre prej tyre në total).

Kjo është ajo, miq! Furnizimi me energji i kompjuterit është i zgjuar, apo jo?

Gjithe te mirat!

Shihemi në blog!

PFC (Korrigjimi i faktorit të fuqisë) përkthehet si "Korrigjimi i faktorit të fuqisë", i quajtur gjithashtu "kompensim i fuqisë reaktive". Në lidhje me furnizimin me energji komutuese (vetëm furnizimet me energji të këtij lloji përdoren aktualisht në njësitë e sistemit kompjuterik), ky term nënkupton praninë në furnizimin me energji elektrike të një grupi përkatës të elementeve të qarkut, i cili zakonisht quhet gjithashtu "PFC". Këto pajisje janë krijuar për të reduktuar fuqinë reaktive të konsumuar nga furnizimi me energji elektrike.

Në fakt, faktori ose faktori i fuqisë është raporti i fuqisë aktive (fuqia e konsumuar në mënyrë të pakthyeshme nga furnizimi me energji elektrike) ndaj totalit, d.m.th. te shuma vektoriale e fuqive aktive dhe reaktive. Në thelb, faktori i fuqisë (të mos ngatërrohet me efikasitetin!) është raporti i fuqisë së dobishme dhe asaj të marrë, dhe sa më afër unitetit, aq më mirë.
PFC vjen në dy lloje - pasive dhe aktive.
Kur punon, një furnizim me energji komutuese pa ndonjë PFC shtesë konsumon energji nga furnizimi me rrymë në pulse të shkurtra, përafërsisht që përputhen me majat e sinusoidit të tensionit të rrjetit.

Më i thjeshti dhe për këtë arsye më i zakonshmi është i ashtuquajturi PFC pasiv, i cili është një induktor konvencional me induktivitet relativisht të lartë, i lidhur me rrjetin në seri me furnizimin me energji elektrike.

PFC pasive zbut disi pulset aktuale, duke i shtrirë ato me kalimin e kohës - megjithatë, për të ndikuar seriozisht në faktorin e fuqisë, kërkohet një induktor me induktivitet të lartë, dimensionet e të cilit nuk lejojnë që ai të instalohet brenda një furnizimi me energji kompjuteri. Faktori tipik i fuqisë së një furnizimi me energji elektrike me PFC pasiv është vetëm rreth 0.75.

PFC aktiveështë një tjetër furnizim me energji komutuese, që rrit tensionin.
Forma e rrymës së konsumuar nga një furnizim me energji elektrike me një PFC aktiv ndryshon shumë pak nga konsumi i një ngarkese rezistente konvencionale - faktori i fuqisë që rezulton i një furnizimi të tillë energjie pa një njësi PFC mund të arrijë 0,95...0,98 kur funksionon plotësisht. ngarkesës. Vërtetë, ndërsa ngarkesa zvogëlohet, faktori i fuqisë zvogëlohet, në minimum duke rënë në afërsisht 0.7...0.75 - domethënë në nivelin e njësive me PFC pasive. Sidoqoftë, duhet të theksohet se vlerat maksimale të konsumit aktual për blloqet me PFC aktive janë ende, edhe në fuqi të ulët, dukshëm më të vogla se për të gjitha blloqet e tjera.

Përveç faktit që PFC aktive siguron një faktor fuqie afër idealit, ai gjithashtu, ndryshe nga pasivi, përmirëson performancën e furnizimit me energji elektrike - stabilizon gjithashtu tensionin e hyrjes së stabilizatorit kryesor të njësisë - njësia bëhet dukshëm më pak e ndjeshme në tension të ulët të rrjetit, gjithashtu kur përdoren njësitë PFC aktive zhvillohen mjaft lehtë me furnizim universal me energji elektrike 110...230V, të cilat nuk kërkojnë ndërprerje manuale të tensionit të rrjetit. (Furnizime të tilla me energji elektrike kanë një veçori specifike - funksionimi i tyre në lidhje me UPS-të e lirë që prodhojnë një sinjal hapi kur funksionojnë me bateri mund të çojnë në keqfunksionime të kompjuterit, kështu që prodhuesit rekomandojnë përdorimin e UPS-ve të klasit Smart në raste të tilla, të cilat gjithmonë furnizojnë një sinjal sinusoidal në dalje.)

Gjithashtu, përdorimi i PFC aktiv përmirëson reagimin e furnizimit me energji elektrike gjatë uljeve afatshkurtra (fraksione të sekondës) në tensionin e rrjetit - në momente të tilla njësia funksionon duke përdorur energjinë e kondensatorëve ndreqës të tensionit të lartë, efikasitetin e e cila më shumë se dyfishohet. Një avantazh tjetër i përdorimit të një PFC aktiv është niveli më i ulët i zhurmës me frekuencë të lartë në linjat e daljes

Për shembull, voltazhi në 1 këmbë të FAN7530 varet nga ndarësi i montuar në R10 dhe R11, dhe në përputhje me rrethanat nga kondensatori C9.