• Technologie PFC v počítačovém napájení: co to je, proč a jak to funguje? Co je to napájecí zdroj s aktivním modulem PFC Power Factor Correction

    S čím je napájecí zdroj aktivní PFC Moc Korekce faktoru modul?

    1. PFC (Korekce účiníku)

      Konvenční, klasický, usměrňovací obvod střídavé napětí Síť 220V se skládá z diodového můstku a vyhlazovacího kondenzátoru. Problém je v tom, že nabíjecí proud kondenzátoru je pulzní povahy (trvání asi 3 mS) a v důsledku toho velmi velký proud. Například pro zdroj se zátěží 200W bude průměrný proud ze sítě 220V 1A a pulzní proud bude 4x větší. Co když existuje mnoho takových napájecích zdrojů a (nebo) jsou výkonnější? ..proudy pak budou prostě šílené - elektroinstalace a zásuvky nevydrží a za elektřinu budete muset platit víc, protože se hodně zohledňuje kvalita odběru proudu. Například velké továrny mají speciální kondenzátorové jednotky pro kosinusovou kompenzaci. V moderním výpočetní technikaČelili jsme stejným problémům, ale nikdo nebude instalovat vícepodlažní struktury a šli jsme jinou cestou - do napájecích zdrojů dali speciální prvek pro snížení „impulzu“ spotřebovaného proudu - PFC. Je zabudován mezi usměrňovač a kondenzátor, omezuje proud v amplitudě a prodlužuje jej v čase. PFC jsou buď pasivní nebo aktivní, což je určeno tlumícím prvkem.

    2. Nevím přesně, ale jedná se o vestavěný šumový filtr v elektrické síti. To znamená, že takový počítač nepotřebuje přepěťová ochrana.
    3. PFC (Power Factor Correction) je přeloženo jako Power Factor Correction, také nazývaná kompenzace jalového výkonu.
    4. Konvenční spínaný zdroj je napájen sinusovou vlnou (stejnou, která je 220V) přes usměrňovač (můstek) s kapacitní zátěží. Odebíraný proud tedy zdaleka není sinusový, má podobu krátkých vrcholů umístěných na vrcholech sinusoidy. Tedy z hlediska teorie obvodů ano nelineární prvek a způsobuje silné rušení (50Hz harmonické), které je vysíláno do sítě. Na velké množství taková zatížení jsou také narušena normální provoz trafostanice - ztráty rostou, účinnost klesá. PFC je přídavný měnič napájený z usměrňovače bez kapacitní zátěže (pulzující napětí s frekvencí 100 Hz) a výstupem konstantní napětí, ze kterého je již napájen hlavní měnič. Výhodou takového schématu je, že spotřebovaný proud je blízko sinusoidy, úroveň rušení je snížena a transformátor pracuje v normálním režimu. Nevýhodou je složitost a cena. Obvykle se taková schémata nacházejí v napájecích zdrojích vysoký výkon, počínaje stovkami wattů, včetně nyní populárních měničů pro asynchronní motory.
    5. PFC (Power Factor Correction) je přeloženo jako Power Factor Correction, také nazývaná kompenzace jalového výkonu. Nejjednodušší a tedy nejběžnější je tzv. pasivní PFC, což je konvenční induktor s relativně vysokou indukčností, zapojený do sítě v sérii s napájecím zdrojem.
      Aktivní PFC je další pulzní zdroj napájení a zvýšení napětí.
      aktivní PFC na rozdíl od pasivního zlepšuje výkon napájecího zdroje - dodatečně stabilizuje vstupní napětí hlavního stabilizátoru bloku také při použití aktivních bloků PFC; s univerzální výživa 110...230V, který nevyžaduje ruční přepínání síťového napětí. (Takové PSU mají specifickou vlastnost: používají se ve spojení s levnými UPS (zdroj nepřerušitelné napájení), které při provozu na baterie vytvářejí krokový signál, mohou vést k poruchám počítače, takže výrobci v takových případech doporučují používat Smart UPS)
      Také použití aktivního PFC zlepšuje odezvu napájecího zdroje při krátkodobých (zlomcích sekundy) poklesech síťového napětí v takových okamžicích jednotka pracuje s využitím energie vysokonapěťových usměrňovacích kondenzátorů, účinností což se více než zdvojnásobuje. Další výhodou použití aktivního PFC je, že ano nízká úroveň vysokofrekvenční rušení na výstupních linkách, tedy takové napájecí zdroje se doporučují pro použití v počítačích PC s periferiemi určenými pro práci s analogovým audio/video materiálem.

    PFC (Power Factor Correction) se překládá jako „Korekce účiníku“, také nazývaná „kompenzace jalového výkonu“. Ve vztahu k pulzní bloky jídlo (v systémové jednotky počítače v současné době používají pouze tento typ napájení), tento termín znamená přítomnost odpovídajícího souboru prvků obvodu v napájení, který se také běžně nazývá „PFC“. Tato zařízení jsou navržena tak, aby snižovala jalový výkon spotřebovaný napájecím zdrojem.

    Faktor nebo účiník je vlastně poměr činného výkonu (výkonu nenávratně spotřebovaného zdrojem) k celkovému, tzn. na vektorový součet činných a jalových výkonů. Účiník (neplést s účinností!) je v podstatě poměr užitečného a přijatého výkonu, a čím blíže je k jednotě, tím lépe.
    PFC se dodává ve dvou variantách – pasivní a aktivní.
    Při provozu spínaný zdroj bez jakýchkoliv přídavných PFC spotřebovává energii ze síťového zdroje v krátkých pulzech, které se přibližně shodují se špičkami sinusovky síťového napětí.

    Nejjednodušší a tedy nejběžnější je tzv. pasivní PFC, což je konvenční induktor s relativně vysokou indukčností, zapojený do sítě v sérii s napájecím zdrojem.

    Pasivní PFC poněkud vyhlazuje proudové pulsy a prodlužuje je v průběhu času - k vážnému ovlivnění účiníku je však vyžadována indukční cívka s vysokou indukčností, jejíž rozměry neumožňují instalaci do napájecího zdroje počítače. Typický účiník napájecího zdroje s pasivním PFC je pouze asi 0,75.

    Aktivní PFC je další spínaný zdroj, který zvyšuje napětí.
    Tvar proudu odebíraného zdrojem s aktivním PFC se od spotřeby klasické odporové zátěže liší jen velmi málo - výsledný účiník takového zdroje bez PFC jednotky může při plném provozu dosáhnout 0,95...0,98 zatížení. Pravda, s klesající zátěží se účiník snižuje, minimálně klesá na cca 0,7...0,75 - tedy na úroveň jednotek s pasivním PFC. Je však třeba poznamenat, že špičkové hodnoty odběru proudu pro bloky s aktivním PFC jsou stále, i při nízkém výkonu, znatelně nižší než u všech ostatních bloků.

    Kromě toho, že aktivní PFC poskytuje účiník blízký ideálnímu, na rozdíl od pasivního také zlepšuje výkon zdroje - dodatečně stabilizuje vstupní napětí hlavního stabilizátoru jednotky - jednotka se stává znatelně méně citlivou na nízké síťové napětí, i při použití aktivních PFC jednotek se vcelku snadno vyvíjejí s univerzálním zdrojem 110...230V, které nevyžadují ruční přepínání síťového napětí. (Takové zdroje mají specifickou vlastnost - jejich provoz ve spojení s levnými UPS, které při provozu na baterie produkují krokový signál, může vést k poruchám počítače, proto výrobci doporučují v takových případech používat UPS třídy Smart, které vždy dodávají sinusový signál do výstup.)

    Použití aktivního PFC také zlepšuje odezvu napájecího zdroje při krátkodobých (zlomcích sekundy) poklesech síťového napětí - v takových okamžicích jednotka pracuje s využitím energie vysokonapěťových usměrňovacích kondenzátorů, účinnost což se více než zdvojnásobuje. Další výhodou použití aktivního PFC je nižší úroveň vysokofrekvenčního šumu na výstupních linkách

    Například napětí na 1 větvi FAN7530 závisí na děliči namontovaném na R10 a R11 a podle toho na kondenzátoru C9.

    PFC- to je Power Factor Correction, což je přeloženo z angličtiny. Jako "Korekce účiníku" se také nachází název "Kompenzace jalového výkonu".
    Ve vztahu ke spínaným zdrojům tento termín znamená přítomnost odpovídajícího souboru prvků obvodu v napájecím zdroji, který se také běžně nazývá „PFC“. Tato zařízení jsou navržena tak, aby snižovala jalový výkon spotřebovaný napájecím zdrojem. Zdroje bez PFC vytvářejí silný impulsní šum v elektrické síti pro paralelně zapojené elektrické spotřebiče.
    Pro kvantifikace vnesené zkreslení a rušení existuje účiník (KM nebo Power Factor). Faktor (nebo účiník) je vlastně poměr činného výkonu (výkonu nenávratně spotřebovaného napájecím zdrojem) k celkovému, tzn. na vektorový součet činných a jalových výkonů. Účiník (neplést s účinností!) je v podstatě poměr užitečného a přijatého výkonu, a čím blíže je k jednotě, tím lépe.

    Odrůdy PFC

    PFC se dodává ve dvou variantách – pasivní a aktivní.
    Nejjednodušší a tedy nejčastější je tzv pasivní PFC. Pasivní PFC jsou vyrobeny na reaktivním prvku - škrticí klapce. Bohužel pro dosažení přijatelné účinnosti jsou jeho rozměry úměrné rozměrům transformátorové verze tohoto zdroje, což není ekonomicky rentabilní. Velké geometrické rozměry induktoru jsou získány proto, že musí pracovat na frekvenci 50Hz (přesněji 100Hz kvůli zdvojnásobení frekvence po usměrnění) a nemůže být v žádném případě menší než odpovídající transformátor pro stejný výkon. Docela často se pod maskou „pasivního PFC“ skrývá napájecí zdroj velmi malý induktor. Přesněji řečeno, nemůže zde být dostatečně velká tlumivka z důvodu velmi omezeného prostoru v těle tohoto zdroje. Takový dekorativní PFC může zkazit dynamické vlastnosti napájecího zdroje nebo způsobit nestabilní provoz.

    Aktivní PFC je další spínaný zdroj, který zvyšuje napětí.
    Kromě toho, že aktivní PFC poskytuje účiník blízký ideálnímu, na rozdíl od pasivního také zlepšuje výkon zdroje - dodatečně stabilizuje vstupní napětí hlavního stabilizátoru jednotky - jednotka se stává znatelně méně citlivou na nízké síťové napětí, i při použití aktivních PFC jednotek se vcelku snadno vyvíjejí s univerzálním zdrojem 110...230V, které nevyžadují ruční přepínání síťového napětí.
    Použití aktivního PFC také zlepšuje odezvu napájecího zdroje při krátkodobých (zlomcích sekundy) poklesech síťového napětí - v takových okamžicích jednotka pracuje s využitím energie vysokonapěťových usměrňovacích kondenzátorů, účinnost což se více než zdvojnásobuje. Další výhodou použití aktivního PFC je nižší úroveň vysokofrekvenčního šumu na výstupních linkách, tzn. takové napájecí zdroje se doporučují pro použití v počítačích s periferními zařízeními navrženými pro práci s analogovým audio/video materiálem.

    Mezinárodní organizace a PFC

    Mezinárodní elektrotechnická komise (IEC) a Mezinárodní organizace pro normalizaci (ISO) stanovují limity pro obsah a úrovně harmonických ve vstupním proudu sekundárních napájecích zdrojů. Používání elektrických spotřebičů, které nesplňují normy těchto organizací, je v mnoha zemích zakázáno, takže vývojáři seriózních zařízení si to musí pamatovat.

    Výběr napájecího zdroje pro váš počítač není tak jednoduchý, jak by se mohlo zdát. Stabilita a životnost počítačových komponent bude záviset na volbě zdroje napájení, takže byste tento problém měli brát vážněji. V tomto článku se pokusím vyjmenovat hlavní body, které vám pomohou při rozhodování o výběru spolehlivého napájecího zdroje.

    Moc.
    Na výstupu zdroj poskytuje následující napětí: +3,3 v, +5 v, +12 v a nějaké pomocné -12 v a + 5 VSB. Hlavní zátěž dopadá na vedení +12 V.
    Výkon (W - Watt) se vypočítá podle vzorce P = U x I, kde U je napětí (V - Volty) a I je proud (A - Ampér). Z toho vyplývá závěr, že čím větší je proud podél každého vedení, tím větší je výkon. Ale ne všechno je tak jednoduché, například při velkém zatížení na kombinovaném vedení +3,3 v a +5 v se může snížit výkon na vedení +12 v. Podívejme se na příklad založený na označení napájecího zdroje Cooler Master RS-500-PSAP-J3 je první fotka, kterou jsem našel na internetu.

    Udává se, že maximální celkový výkon na vedení +3,3V a +5V = 130W a také je uvedeno, že maximální výkon na vedení +12V = 360W. Upozorňujeme, že jsou označeny dvě virtuální linky +12V1 a +12V2 po 20 ampérech - to neznamená, že celkový proud je 40A, protože při proudu 40A a napětí 12V by byl výkon 480W (12x40=480 ). Ve skutečnosti je uveden maximální možný proud na každém řádku. Skutečný maximální proud lze snadno vypočítat pomocí vzorce I=P/U, I = 360 / 12 = 30 Ampér.
    Věnujte také pozornost následujícímu řádku:
    +3,3V&+5V&+12PROTIcelkovývýstupbudenepřekročit 427,9W– ukazuje se, že celkový výkon na všech linkách by neměl překročit 427,9W. Ve výsledku tak nezískáme 490W (130 + 360), ale pouze 427,9. Opět je důležité pochopit, že pokud je zátěž na vedení +3,3V a 5V řekněme 100W, pak odečtením od maximální výkon 100W, tzn. 427,9 – 100 = 327,9. Výsledkem je, že na lince +12V zbývá 327,9W. Samozřejmě v moderní počítače zátěž na vedení +3,3V a +5V pravděpodobně nebude větší než 50-60W, takže můžeme s jistotou předpokládat, že výkon na vedení +12V bude 360W a proud 30A.

    Výpočet výkonu zdroje.
    Pro výpočet výkonu napájecího zdroje můžete použít tuto kalkulačku http://www.extreme.outervision.com/psucalculatorlite.jsp, servis na angličtina, ale myslím, že na to přijdeme.
    Z vlastní zkušenosti mohu říci, že za každého kancelářský počítač 300W zdroj je zcela dostačující. Pro herní hru stačí zdroj 400 - 500W, pro nejvýkonnější herní s velmi výkonnou grafickou kartou nebo dvěma v režimu SLI nebo Křížová palba– je vyžadována jednotka 600 - 700 W.
    Procesor obvykle spotřebuje od 35 do 135W, grafická karta od 30 do 340W, základní deska 30-40W, 1 paměťová karta 3-5W, pevný disk 10-20W. Mějte také na paměti, že hlavní zátěž dopadá na vedení 12V. Ano, a nezapomeňte přidat marži 20–30 % do budoucna.

    Účinnost
    Účinnost napájecího zdroje nebude nedůležitá. Účinnost (koeficient výkonu) je poměr výstupního výkonu ke spotřebovanému výkonu. Pokud by napájecí zdroj mohl konvertovat elektrická energie bez ztrát, pak byla jeho účinnost 100%, ale to zatím není možné.
    Uvedu příklad: aby zdroj s účinností 80% poskytoval výstupní výkon 400W, musí ze sítě odebírat maximálně 500W. Stejný zdroj, ale se 70% účinností, spotřebuje asi 571W. Opět platí, že pokud není zdroj silně zatížen např. na 200W, tak bude mít i menší spotřebu ze sítě, 250W při 80% účinnosti a přibližně 286 při 70% účinnosti.
    Existuje organizace, která testuje napájecí zdroje, aby splnily určitou úroveň certifikace. Osvědčení 80 Plus byla provedena pouze pro elektrickou síť 115V běžnou např. v USA. Počínaje úrovní 80 Plus Bronze jsou napájecí zdroje testovány pro použití v napájecím zdroji 230V. Například projít certifikací úrovně 80 PlusBronzÚčinnost zdroje by měla být 81% při 20% zátěži, 85% při 50% zátěži a 81% při 100% zátěži.

    Přítomnost jednoho z log na napájecím zdroji znamená, že napájecí zdroj splňuje určitou úroveň certifikace.
    Výhody napájecího zdroje s vysoká účinnost:
    Za prvé, uvolňuje se méně energie ve formě tepla, takže chladicí systém napájecího zdroje potřebuje odvádět méně tepla, a proto je z ventilátoru méně hluku. Za druhé malá úspora elektřiny. Za třetí, kvalita údajů o BP je vysoká.

    Aktivní nebo pasivní PFC?

    PFC (Power Factor Correction) – Korekce účiníku. Účiník je poměr činného výkonu k celkovému výkonu (činný + jalový).

    Protože skutečná zátěž má obvykle také indukční a kapacitní složky, k činnému výkonu se připočítává jalový výkon. Zátěž nespotřebovává jalový výkon - přijatý během jednoho půlcyklu síťového napětí, je zcela vrácen do sítě během dalšího půlcyklu a plýtvá napájecími vodiči. Ukazuje se, že jalový výkon je k ničemu a řeší se, kdykoli je to možné, pomocí různých korekčních zařízení.

    PFC - může být pasivní nebo aktivní.

    Výhody aktivního PFC:

    Aktivní PFC poskytuje účiník blízký ideálnímu (aktivní 0,95-0,98 versus 0,75 pasivní).
    Aktivní PFC stabilizuje vstupní napětí hlavního stabilizátoru, napájecí zdroj se stává méně citlivým na nízké síťové napětí.
    Aktivní PFC zlepšuje odezvu napájecího zdroje při krátkodobých poklesech síťového napětí.

    Nevýhody aktivního PFC:

    Snižuje spolehlivost napájecího zdroje, protože konstrukce samotného napájecího zdroje se stává složitější. Požadovaný dodatečné chlazení. Celkově výhody aktivního PFC převažují nad nevýhodami.

    V zásadě můžete typ PFC ignorovat. Každopádně když si koupíte zdroj s nižším výkonem, bude mít nejspíš pasivní PFC, když si koupíte výkonnější jednotku od 500 W, dostanete nejspíš jednotku s aktivním PFC.

    Napájecí chladicí systém.
    Přítomnost ventilátoru v napájecím zdroji je považována za normální jeho průměr je nejčastěji 120, 135 nebo 140 mm.

    Kabely a konektory.
    Věnujte pozornost počtu konektorů a délce kabelů vycházejících ze zdroje v závislosti na výšce skříně je třeba vybrat zdroj s kabely odpovídající délky. Pro malé tělo stačí délka 40-45 cm.

    Moderní napájecí zdroj má následující konektory:

    24pinový napájecí konektor základní deska. Obvykle oddělené 20 a 4 kontakty, někdy pevné.

    CPU socket. Obvykle 4 pin, pro více výkonné procesory Je použit 8 pin.

    Konektor pro doplňkové jídlo grafické karty. 6 a 8 pin. 8-pin někdy kombinoval 6+2 kontakty.

    SATA konektor pro tvrdé připojení disky a optické mechaniky.

    4pinový konektor (Molex) pro připojení starého IDE těžké disky a optické mechaniky slouží také k připojení ventilátorů.

    4pinový konektor pro připojení FDD mechanik.

    Modulární kabely a konektory.
    Mnoho dalších silné bloky Zdroje nyní využívají modulární kabelové připojení s konektory. To je výhodné, protože není potřeba uchovávat nepoužívané kabely uvnitř pouzdra a je menší zmatek s dráty, jednoduše je přidáme podle potřeby. Absence zbytečných kabelů také zlepšuje cirkulaci vzduchu v pouzdře. Tyto napájecí zdroje mají obvykle pouze neodnímatelné konektory pro napájení základní desky a procesoru.

    Výrobci.
    Výrobci napájecích zdrojů se dělí do tří skupin:

    1. Vyrábí vlastní produkty – jedná se o značky jako FSP, Enermax, HEC, Seasonic, Delta, Hipro.
    2. Vyrábí své produkty, částečně přesouvají výrobu do jiných společností, např. Corsair, Antec, Silverstone, PC Power & Cooling, Zalman.
    3. Přeprodávají pod vlastní značkou (některé ovlivňují kvalitu a výběr komponentů, některé ne), například Chiftec, Cooler Master, Gigabyte, OCZ, Thermaltake.

    Produkty těchto značek můžete bezpečně zakoupit. Na internetu můžete najít recenze a testy mnoha napájecích zdrojů a procházet je.
    Doufám, že vám tento článek pomůže odpovědět na otázku „ jak vybrat napájecí zdroj pro počítač?».

    Ahoj přátelé! Ponořit se do technické specifikace komponenty, můžete vidět možnost PFC v napájecím zdroji, co to je, proč je to potřeba a jak to funguje, vám řeknu v dnešní publikaci. Jdeme.

    Vzpomeňme na školní kurz fyziky

    Ti, kteří dobře studovali fyziku ve škole, si pamatují, že síla může být aktivní nebo reaktivní. Aktivní výkon je výkon, který vykonává užitečná práce– způsobuje zahřívání žehličky, žhavení žárovky nebo napájí komponenty počítače.

    V reaktivních obvodech může síla proudu zaostávat za napětím nebo jej vést, což je určeno parametrem cos φ (kosinus Phi). Při indukční zátěži proud za napětím zaostává (indukční zátěž) nebo jej vede (kapacitní zátěž).

    Ten se často vyskytuje v komplexu elektrická schémata kde se používají kondenzátory, včetně počítačových napájecích zdrojů.

    Jalový výkon neprovádí žádné užitečné zatížení, „toulání“ kolem elektrické obvody a jejich zahřívání. Z tohoto důvodu je zajištěn rezervní průřez vodičů. Čím větší je cos φ, tím více energie se v okruhu rozptýlí ve formě tepla.

    Jalový výkon napájecího zdroje počítače

    Protože kondenzátory se obvykle používají v počítačových napájecích zdrojích velká kapacita, pak je jalová složka v takovém obvodu patrná. Naštěstí to nezohledňuje domácí elektroměr, takže uživatel nebude muset přeplácet elektřinu.

    Hodnota cos φ u takových zařízení obvykle dosahuje 0,7. To znamená, že výkonová rezerva elektroinstalace musí být minimálně 30 %. Protože však proud protéká napájecím obvodem v krátkých pulzech s proměnnou amplitudou, snižuje se tím životnost kondenzátorů a diod.

    Pokud tyto nemají rezervu v proudové síle a jsou vybrány „back to back“ (jak tomu často bývá u levných zdrojů), životnost takového zařízení se snižuje.

    Pro boj s těmito reaktivními jevy se používá korektor účiníku, tedy PFC.

    Co je typ PFC

    Existují dva typy zařízení s modulem pro korekci účiníku:

    • S pasivní - tlumivka zahrnutá v obvodu mezi kondenzátory a usměrňovačem;
    • S aktivním – přídavným spínaným zdrojem pro zvýšení napětí.

    Induktor je zařízení se složitým odporem, jehož povaha je symetricky opačná než reaktivita kondenzátorů. To do určité míry umožňuje kompenzovat negativní faktory, ale cos φ se mírně zvyšuje.

    Vstupní napětí hlavního bloku stabilizátorů je navíc částečně stabilizováno.

    Aktivní PFC, tedy aktivní obvod (APFC), může tento parametr zvýšit na 0,95, to znamená, že se přiblíží ideálu. Takový napájecí zdroj je méně náchylný na krátkodobé „poklesy“ proudu, což mu umožňuje pracovat na nabití kondenzátoru, což je nepopiratelná výhoda.

    Je třeba vzít v úvahu, že takové konstrukční vlastnosti ovlivňují cenu zařízení.

    Dnes najdete napájecí zdroje ve výprodeji Formát ATX s PFC i bez něj. Zda je PFC potřeba nebo ne, by se mělo rozhodnout na základě konkrétního použití počítače. Například na herním počítači je jeho přítomnost žádoucí, ale není vůbec nutná.

    Rád bych vás upozornil na následující bod. PFC mimo jiné snižuje úroveň vysokofrekvenčního šumu na výstupních linkách. Takový napájecí zdroj se doporučuje používat ve spojení s periferními zařízeními pro zpracování analogových video a audio signálů - například v nahrávacím studiu.

    Ale i když jste obyčejný amatér, který připojuje elektrickou kytaru k počítači s nainstalovaným Guitar Rig, doporučuje se použít zdroj s korekcí účiníku.

    Pokud hledáte obrovský výběr podobná zařízení, můžete se podívat do tohoto internetový obchod Jen doporučuji. Také vám doporučuji přečíst si jak. Najdete zde informace o certifikátech.

    Přečtěte si více: