منبع تغذیه با ماژول تصحیح ضریب توان PFC فعال چیست؟ نحوه انتخاب منبع تغذیه برای کامپیوتر

بعد از ظهر خوبی داشته باشید دوستان!

مطمئنا بسیاری از شما حروف مرموز PFC را روی منبع تغذیه کامپیوتر دیده اید. بیایید بلافاصله بگوییم که به احتمال زیاد این حروف در ارزان ترین بلوک ها وجود نخواهد داشت. آیا می خواهید این راز وحشتناک را به شما بگویم؟ توجه کن!

PFC چیست؟

PFC مخفف Power Factor Correction است. قبل از رمزگشایی این اصطلاح، بیایید به یاد بیاوریم که چه نوع قدرتی وجود دارد.

توان اکتیو و راکتیو

حتی در درس فیزیک مدرسه به ما گفته شد که توان می تواند فعال و واکنشی باشد.

توان اکتیو کار مفیدی انجام می دهد، به ویژه اینکه به شکل گرما آزاد می شود.

نمونه های کلاسیک آهن و لامپ رشته ای هستند. آهن و لامپ تقریباً یک بار کاملاً فعال هستند، ولتاژ و جریان در چنین باری در فاز هستند.

اما باری با واکنش پذیری نیز وجود دارد - القایی (موتورهای الکتریکی) و خازنی (خازن). در مدارهای راکتیو، یک تغییر فاز بین جریان و ولتاژ وجود دارد که به آن کسینوس φ (Phi) می گویند.

جریان می تواند ولتاژ را (در بار القایی) کند یا آن را هدایت کند (در بار خازنی).

توان راکتیو تولید نمی کند کار مفید، اما فقط از ژنراتور به بار و عقب آویزان است، سیم های گرمایش بی فایده .

یعنی سیم کشی باید حاشیه داشته باشد.

هرچه تغییر فاز بین جریان و ولتاژ بیشتر باشد، توان بیشتری در سیم‌ها تلف می‌شود.

توان راکتیو در منبع تغذیه

اما در ساختمانی که صد یا هزار کامپیوتر در آن نصب شده است باید توان راکتیو را در نظر گرفت!

مقدار معمولی کسینوس Phi برای منابع تغذیه کامپیوتر بدون اصلاح حدود 0.7 است. یعنی سیم کشی باید با 30 درصد حاشیه برق محاسبه شود.

با این حال، موضوع به بار بیش از حد بر روی سیم ها محدود نمی شود!

در خود منبع تغذیه، جریان از طریق ولتاژ بالا ورودی به صورت پالس های کوتاه عبور می کند. عرض و دامنه این پالس ها بسته به بار می تواند متفاوت باشد.

دامنه جریان زیاد بر خازن ها و دیودهای ولتاژ بالا تأثیر منفی می گذارد و عمر مفید آنها را کاهش می دهد. اگر دیودهای یکسو کننده"پشت به پشت" انتخاب می شوند (که اغلب در مدل های ارزان وجود دارد)، سپس قابلیت اطمینان کل منبع تغذیه کاهش می یابد.

تصحیح ضریب توان چگونه انجام می شود؟

برای مبارزه با همه این پدیده ها از وسایلی استفاده می شود که ضریب توان را افزایش می دهند.

آنها به فعال و غیرفعال تقسیم می شوند.

مدار PFC غیرفعال یک چوک است که بین یکسو کننده و خازن های ولتاژ بالا متصل می شود.

چوک یک اندوکتانسی است که دارای مقاومت واکنشی (به طور دقیق تر، پیچیده) است.

ماهیت واکنش پذیری آن مخالف است ظرفیتخازن ها، بنابراین مقداری جبران رخ می دهد. اندوکتانس سلف از افزایش جریان جلوگیری می کند، پالس های جریان کمی کشیده می شوند، دامنه آنها کاهش می یابد.

با این حال، کسینوس φ کمی افزایش می یابد و پیروزی عظیمتوان راکتیو رخ نمی دهد.

برای غرامت قابل توجه تر، درخواست دهید مدارهای فعال PFC.

مدار فعال کسینوس φ را به 0.95 و بالاتر می برد. مدار فعال شامل یک مبدل تقویت کننده مبتنی بر سلف (چوک) و عناصر کلید برق است که توسط یک کنترل کننده جداگانه کنترل می شود. سلف به صورت دوره ای انرژی را ذخیره می کند، سپس آن را می دهد.

در خروجی PFC، یک خازن الکترولیتی فیلتر وجود دارد، اما ظرفیت کمتری دارد. منبع تغذیه با PFC فعال حساسیت کمتری به "افت" های کوتاه مدت در ولتاژ منبع تغذیه دارد i که یک مزیت است. با این حال، استفاده از یک مدار فعال هزینه طراحی را افزایش می دهد.

در پایان، توجه می کنیم که وجود PFC در یک واحد تامین خاص را می توان با حروف "PFC" یا "PFC فعال" شناسایی کرد. با این حال، ممکن است مواردی وجود داشته باشد که کتیبه ها درست نباشد.

قطعا در مورد در دسترس بودن قضاوت کنید مدار غیرفعالبا وجود یک دریچه گاز نسبتاً سنگین و فعال - با حضور رادیاتور دیگری با عناصر قدرت (در مجموع باید سه عدد باشد) امکان پذیر است.

همین، دوستان! حیله گری بلوک کامپیوترقدرت مرتب شده است، اینطور نیست؟

بهترین ها!

شما را در وبلاگ می بینم!

PFC- این تصحیح ضریب قدرت است که از انگلیسی ترجمه می شود. به عنوان "تصحیح ضریب توان"، نام "جبران توان راکتیو" نیز یافت می شود.
در مورد منابع تغذیه سوئیچینگ، این اصطلاح به معنای وجود مجموعه عناصر مدار مربوطه در منبع تغذیه است که به آن "PFC" نیز می گویند. این دستگاه ها برای کاهش توان راکتیو مصرف شده توسط منبع تغذیه طراحی شده اند. منابع تغذیه بدون PFC نویز ضربه ای قدرتمندی را در شبکه برق برای وسایل برقی متصل موازی ایجاد می کند.
برای کمی سازیمعرفی اعوجاج و تداخل، یک ضریب توان (KM یا ضریب قدرت) وجود دارد. در واقع، ضریب (یا ضریب توان) نسبت توان فعال (توان مصرف شده توسط منبع تغذیه به طور غیرقابل برگشت) به کل است، یعنی. به مجموع بردار توان فعال و راکتیو. در واقع ضریب توان (با بازده اشتباه نشود!) نسبت توان مفید و دریافتی است و هر چه به وحدت نزدیکتر باشد بهتر است.

انواع PFC ها

PFC در دو نوع منفعل و فعال وجود دارد.
ساده ترین و در نتیجه رایج ترین به اصطلاح است PFC غیرفعال. PFC های غیرفعال بر روی یک عنصر واکنشی - یک خفه ساخته می شوند. متاسفانه برای به دست آوردن راندمان قابل قبول، ابعاد آن متناسب با ابعاد نسخه ترانسفورماتور این منبع تغذیه می باشد که از نظر اقتصادی مقرون به صرفه نیست. ابعاد هندسی بزرگ سلف به این دلیل به دست می آید که باید در فرکانس 50 هرتز (به طور دقیق تر، 100 هرتز به دلیل دو برابر شدن فرکانس پس از یکسو شدن) کار کند و به هیچ وجه نمی تواند برای همان توان از ترانسفورماتور مربوطه کوچکتر باشد. اغلب، در یک منبع تغذیه، در زیر علامت "PFC منفعل"، یک خفه بسیار کوچک پنهان می شود. به طور دقیق تر، به دلیل فضای بسیار محدود در مورد این PSU، نمی توان یک چوک با اندازه کافی وجود داشت. چنین PFC تزئینی می تواند عملکرد دینامیکی PSU را خراب کند یا باعث عملکرد ناپایدار شود.

PFC فعالدیگری را نشان می دهد منبع پالستامین و افزایش ولتاژ
علاوه بر این واقعیت که PFC فعال ضریب توان نزدیک به ایده آل را فراهم می کند، بر خلاف غیرفعال، عملکرد منبع تغذیه را بهبود می بخشد - علاوه بر این ولتاژ ورودی تثبیت کننده اصلی واحد را تثبیت می کند - واحد به طور قابل توجهی نسبت به آن حساس می شود. کاهش ولتاژ شبکه، همچنین هنگام استفاده از بلوک های PFC فعال با منبع تغذیه جهانی 110 ... 230 ولت بسیار آسان است، که نیازی به تعویض دستی ولتاژ شبکه ندارد.
همچنین، استفاده از PFC فعال پاسخ منبع تغذیه را در هنگام افت ولتاژ شبکه کوتاه مدت (کسری از ثانیه) بهبود می بخشد - در چنین لحظاتی، واحد به دلیل انرژی خازن های یکسو کننده ولتاژ بالا، راندمان کار می کند. که بیش از دو برابر شده است. مزیت دیگر استفاده از PFC فعال، سطح پایین تداخل فرکانس بالا در خطوط خروجی است. چنین منابع تغذیه برای استفاده در رایانه شخصی با تجهیزات جانبی طراحی شده برای کار با مواد صوتی / تصویری آنالوگ توصیه می شود.

سازمان های بین المللی و PFC

کمیسیون بین‌المللی الکتروتکنیکی (IEC) یا IEC (کمیسیون بین‌المللی الکتروتکنیکی) و سازمان بین‌المللی استاندارد یا ISO (سازمان بین‌المللی استاندارد)، محدودیت‌هایی را برای محتوا و سطوح هارمونیک‌ها در جریان ورودی منابع تغذیه ثانویه تعیین می‌کنند. استفاده از تجهیزات الکتریکی که با استانداردهای این سازمان ها مطابقت ندارند در بسیاری از کشورها ممنوع است، بنابراین توسعه دهندگان تجهیزات جدی باید از این موضوع آگاه باشند.

کمی در مورد قدرت

نگران نباشید، برای درک نحوه عملکرد آن نیازی به مدرک دانشگاهی در فیزیک ندارید. ما فقط توضیح می دهیم که چه چیزی متفاوت است بلوک خوبتغذیه از بد اگر اصول اولیه کار را بدانید، بعید است که خرید ناموفقی انجام دهید. پس بیایید ادامه دهیم.

جریان راکتیو و توان راکتیو

یکی از مسائل مهم در مورد مصرف برق هنگام استفاده از منابع تغذیه سوئیچینگ، جریان "راکتیو" ناشی از اندوکتانس است. لطفا توجه داشته باشید که مصرف انرژی در حالت آماده به کار هیچ ارتباطی با حالت بیکار ندارد. علاوه بر این، بار در این حالت با توان مصرفی در بار کامل همپوشانی ندارد، بلکه از همان قطعات استفاده می کند. توان راکتیو باید به میزان قابل توجهی کاهش یابد (در بهترین موردبه هیچ وجه نباید وجود داشته باشد) تا منجر به از دست دادن انرژی در مقاومت نشود که به صورت گرما آزاد می شود. چنین مصرف بی فایده انرژی باید توسط مدارهای داخلی منابع تغذیه سوئیچینگ تقریباً به صفر کاهش یابد.

قدرت مؤثر و قدرت ظاهری

توان موثر برعکس توان راکتیو است زیرا مصرف واقعی انرژی را منعکس می کند. توان ظاهری مجموع توان فعال و راکتیو است.

ضریب قدرت

این شاخص به عنوان نسبت بین توان موثر و توان ظاهری محاسبه می شود و بین 0 (بدترین نتیجه) و 1 (نتیجه ایده آل) است. بنابراین، هنگام خرید منبع تغذیه، باید مطمئن شوید که ضریب توان بالایی دارد: این یکی از شاخص های کیفیت کلیدی برای منابع تغذیه است.

PFC فعال

تصحیح ضریب توان فعال (PFC) به معنای اصلاح ضریب توان فعال است. ضریب توان است مشخصه مهمبرای منبع تغذیه، زیرا نسبت بین توان فعال و ظاهری را منعکس می کند.

مزایای:

• توان فعال حدود 99% را می توان ایده آل در نظر گرفت.
• راندمان بالا (کمتر در بارهای کم)؛
• منبع تغذیه بسیار پایدار؛
• مصرف برق کمتر؛
• اتلاف حرارت کمتر؛
• وزن کمتر.

ایرادات:

• هزینه بیشتر؛
• احتمال شکست زیاد.

PFC غیرفعال

با تصحیح ضریب توان غیرفعال جریان های راکتیورا می توان با استفاده از سلف های بزرگ کاهش داد. این روش ساده تر و ارزان تر است، اما موثرترین نیست.

مزایای:

• هزینه کمتر؛
• غیبت تداخل الکترومغناطیسی.

ایرادات:

• به خنک کننده بهتر نیاز دارد.
• برای بارهای زیاد مناسب نیست؛
• مصرف انرژی بالا (اتلاف انرژی)؛
• سنگین تر؛
• توان اکتیو کم (حدود 70% تا 80%).

چگونه بازده منبع تغذیه را تعیین کنیم؟

اصول، قوانین و مقررات اساسی

یکی از شاخص های کلیدی عملکرد یک منبع تغذیه این است که آیا مطابق با آن است یا خیر استانداردهای انرژی Star 5.0 و 80 PLUS. دومی اولویت خواهد داشت علوم کامپیوترو یک استاندارد پذیرفته شده جهانی است. علاوه بر این، اگر در مورد کشورهای اروپایی صحبت می کنیم، باید مطابقت با استانداردهای CE و ErP را نیز بررسی کنید.

منابع تغذیه 80 PLUS کارآمدتر هستند.

اصول و مشخصات به طور طبیعی بر کارایی و کیفیت تغذیه تاثیر می گذارد. یک منبع تغذیه دارای گواهی 80 PLUS الزامات خاصی را برآورده می کند که از طریق مجموعه ای از آزمایشات ایجاد می شود. لازم به ذکر است که شرایط تست استرس 80 PLUS مستقیماً با مشخصات ATX مطابقت ندارد، اما تحت ایالات متحده انجام می شود. شبکه های الکتریکیمنابع تغذیه با ولتاژ پایین تر کار می کنند. در شرایط روسیه و اروپا، با شبکه های 230 ولت، بازده 80 منبع تغذیه PLUS کمی بیشتر از ایالات متحده خواهد بود.

کانسپت 80 PLUS گسترش یافته است تا سطوح عملکردی مختلفی را شامل شود، پلاتینیوم، طلایی، نقره ای و برنزی، و هر یک از این استانداردها مجموعه ای از مشخصات خاص خود را دارند. بنابراین، منبع تغذیه "80 PLUS Platinum" یا "80 PLUS Gold" کارآمدتر از بلوک معمولیتغذیه. در عین حال، این منابع تغذیه گران تر هستند.

با استفاده از جدول زیر، می توانید ببینید که چگونه سطح مشخصات یک دستگاه بر عملکرد آن تحت یک بار مشخص تأثیر می گذارد و هر سطح مشخصات خاص را ارزیابی می کنید.

مصرف برق کامپیوتر

وقتی کامپیوتر خود را خاموش می کنید؟ منبع تغذیه معمولاً به کار خود ادامه می دهد. این برای پشتیبانی از برخی ویژگی‌ها مانند Wake-on-LAN لازم است. منبع تغذیه حتی زمانی که کامپیوتر خاموش است مقداری برق مصرف می کند. بلوک های مدرنمنابع تغذیه، به ویژه آنهایی که در اروپا فروخته می شوند، طبق گفته سازندگان، بیش از 1 وات در این حالت صرف نمی کنند. اگر صرفه جویی واقعا برای شما مهم است، پس این تصمیم درست خواهد بود.

منابع تغذیه خطی و سوئیچینگ

بیایید با اصول اولیه شروع کنیم. منبع تغذیه در کامپیوتر سه عملکرد را انجام می دهد. ابتدا، جریان متناوب از منبع تغذیه خانگی باید به جریان مستقیم تبدیل شود. وظیفه دوم PSU کاهش ولتاژ 110-230 ولت است که برای الکترونیک رایانه اضافی است، به مقادیر استاندارد مورد نیاز مبدل های برق برای اجزای رایانه شخصی - 12 ولت، 5 ولت و 3.3 ولت (به عنوان مثال و همچنین ولتاژهای منفی که کمی بعد در مورد آنها صحبت خواهیم کرد) . در نهایت، PSU نقش تثبیت کننده ولتاژ را ایفا می کند.

دو نوع اصلی از منابع تغذیه وجود دارد که این عملکردها را انجام می دهند - خطی و سوئیچینگ. ساده ترین PSU خطی مبتنی بر یک ترانسفورماتور است که بر روی آن ولتاژ وجود دارد جریان متناوببه مقدار لازم کاهش می یابد و سپس جریان توسط یک پل دیودی اصلاح می شود.

با این حال، PSU نیز برای تثبیت ولتاژ خروجی مورد نیاز است که هم به دلیل ناپایداری ولتاژ در شبکه خانگی و هم افت ولتاژ در پاسخ به افزایش جریان در بار است.

برای جبران افت ولتاژ، در یک منبع تغذیه خطی، ترانسفورماتور به گونه ای اندازه می شود که توان اضافی را تامین کند. سپس در جریان زیاد در بار، ولتاژ مورد نیاز مشاهده خواهد شد. با این حال، اضافه ولتاژی که بدون هیچ وسیله ای برای جبران در جریان کم در محموله رخ می دهد نیز غیرقابل قبول است. ولتاژ بیش از حد با وارد کردن بار غیر مفید در مدار حذف می شود. در ساده ترین حالت، این یک مقاومت یا ترانزیستور است که از طریق دیود زنر متصل شده است. در یک ترانزیستور پیشرفته تر، ترانزیستور توسط یک میکرو مدار با مقایسه کننده کنترل می شود. همانطور که ممکن است، نیروی اضافی به سادگی به شکل گرما از بین می رود، که بر کارایی دستگاه تأثیر منفی می گذارد.

در مدار منبع تغذیه سوئیچینگ، متغیر دیگری ظاهر می شود که ولتاژ خروجی به آن بستگی دارد، علاوه بر دو مورد موجود: ولتاژ ورودی و مقاومت بار. در سری با بار یک کلید (که در مورد مورد علاقه ما یک ترانزیستور است) وجود دارد که توسط یک میکروکنترلر در حالت مدولاسیون عرض پالس (PWM) کنترل می شود. هر چه مدت زمان حالت های باز ترانزیستور نسبت به دوره آنها بیشتر باشد (این پارامتر چرخه وظیفه نامیده می شود، در اصطلاح روسی از مقدار معکوس استفاده می شود - چرخه کار)، ولتاژ خروجی بالاتر است. به دلیل وجود کلید، منبع تغذیه سوئیچینگ را Switched-Mode نیز می گویند منبع تغذیه(SMPS).

هیچ جریانی از ترانزیستور بسته عبور نمی کند و مقاومت ترانزیستور باز در حالت ایده آل ناچیز است. در واقع، یک ترانزیستور باز دارای مقاومت است و مقداری از توان را به صورت گرما از بین می برد. همچنین، انتقال بین حالت های ترانزیستور کاملاً گسسته نیست. با این حال، راندمان منبع جریان پالسی می تواند از 90٪ تجاوز کند، در حالی که بازده یک PSU خطی با یک تثبیت کننده در بهترین حالت به 50٪ می رسد.

مزیت دیگر منابع تغذیه سوئیچینگ، کاهش شدید اندازه و وزن ترانسفورماتور در مقایسه با منابع تغذیه خطی با همان توان است. مشخص است که هرچه فرکانس جریان متناوب در سیم پیچ اولیه ترانسفورماتور بیشتر باشد، اندازه هسته مورد نیاز و تعداد دور سیم پیچ کمتر می شود. بنابراین، ترانزیستور کلید در مدار نه بعد از ترانسفورماتور، بلکه قبل از ترانسفورماتور قرار می گیرد و علاوه بر تثبیت ولتاژ، برای تولید جریان متناوب با فرکانس بالا استفاده می شود (برای PSU های کامپیوتر، این از 30 تا 100 کیلوهرتز و بالاتر است. و معمولاً حدود 60 کیلوهرتز). یک ترانسفورماتور که در فرکانس 50-60 هرتز کار می کند، برای توان مورد نیاز یک کامپیوتر استاندارد، ده برابر بزرگتر خواهد بود.

PSU های خطی امروزه عمدتاً در مورد دستگاه های کم توان استفاده می شوند، زمانی که الکترونیک نسبتاً پیچیده مورد نیاز برای منبع تغذیه سوئیچینگ در مقایسه با ترانسفورماتور هزینه حساس تری است. اینها، به عنوان مثال، منابع تغذیه 9 ولتی هستند که برای پدال های جلوه های گیتار استفاده می شوند، و یک بار برای کنسول های بازیاما شارژرهای تلفن های هوشمند در حال حاضر کاملاً پالس شده اند - در اینجا هزینه ها توجیه می شود. با توجه به دامنه بسیار پایین تر ریپل ولتاژ در خروجی، منابع تغذیه خطی نیز در مناطقی که این کیفیت مورد تقاضا است استفاده می شود.

⇡ طرح کلی منبع تغذیه استاندارد ATX

BP کامپیوتر رومیزیمنبع تغذیه سوئیچینگ است که ورودی آن با ولتاژ شبکه برق خانگی با پارامترهای 110/230 ولت 50-60 هرتز تامین می شود و تعدادی خط در خروجی وجود دارد. جریان مستقیمکه ولتاژ اصلی آنها 12، 5 و 3.3 ولت است. علاوه بر این، PSU ولتاژ -12 ولت و گاهی اوقات ولتاژ -5 ولت مورد نیاز برای باس ISA را فراهم می کند. اما دومی در مقطعی از استاندارد ATX به دلیل خاتمه پشتیبانی از خود ISA حذف شد.

در نمودار ساده شده یک منبع تغذیه سوئیچینگ استاندارد ارائه شده در بالا، چهار مرحله اصلی قابل تشخیص است. به همین ترتیب، اجزای منبع تغذیه را در بررسی ها در نظر می گیریم، یعنی:

1. فیلتر EMI - تداخل الکترومغناطیسی (فیلتر RFI)؛
2. مدار اولیه - یکسو کننده ورودی (یکسو کننده)، ترانزیستورهای کلیدی (سوئیچر) که جریان متناوب فرکانس بالا را در سیم پیچ اولیه ترانسفورماتور ایجاد می کنند.
3. ترانسفورماتور اصلی؛
4. مدار ثانویه - یکسو کننده های جریان از سیم پیچ ثانویه ترانسفورماتور (یکسو کننده ها)، صاف کردن فیلترها در خروجی (فیلتر کردن).

⇡ فیلتر EMI

فیلتر در ورودی PSU برای سرکوب دو نوع تداخل الکترومغناطیسی عمل می کند: دیفرانسیل (حالت دیفرانسیل) - زمانی که جریان تداخل در جهات مختلف در خطوط برق جریان می یابد، و حالت مشترک (حالت مشترک) - زمانی که جریان در جریان است. یک جهت.

نویز دیفرانسیل توسط یک خازن CX (خازن فیلم زرد بزرگ در عکس بالا) که به موازات بار متصل شده است، سرکوب می شود. گاهی اوقات یک چوک اضافه بر روی هر سیم آویزان می شود که همان عملکرد را انجام می دهد (نه در نمودار).

فیلتر حالت مشترک توسط خازن های CY (خازن های سرامیکی قطره ای آبی رنگ در عکس)، در نقطه مشترک اتصال خطوط برق به زمین و به اصطلاح تشکیل شده است. چوک حالت معمولی (چوک حالت معمولی، LF1 در نمودار)، جریان در دو سیم پیچ آن در یک جهت جریان دارد که در برابر نویز حالت معمول مقاومت ایجاد می کند.

در مدل های ارزان قیمت نصب می کنند حداقل مجموعهقطعات فیلتر، در مدارهای توصیف شده گران تر، پیوندهای تکرار شونده (کلا یا جزئی) را تشکیل می دهند. در گذشته، دیدن PSU ها بدون فیلتر EMI اصلا غیر معمول نبود. اکنون این یک استثنای عجیب است، اگرچه هنگام خرید یک PSU بسیار ارزان، هنوز هم می توانید با چنین شگفتی روبرو شوید. در نتیجه، نه تنها و نه چندان خود رایانه آسیب می بیند، بلکه سایر تجهیزات موجود در شبکه خانگی - منابع تغذیه پالسی منبع قدرتمندی از تداخل هستند.

در قسمت فیلتر یک PSU خوب، می توانید چندین جزئیات را پیدا کنید که از خود دستگاه یا صاحب آن در برابر آسیب محافظت می کند. تقریبا همیشه یک فیوز ساده برای حفاظت از اتصال کوتاه وجود دارد (F1 در نمودار). توجه داشته باشید که وقتی فیوز منفجر می شود، جسم محافظت شده دیگر منبع تغذیه نیست. اگر اتصال کوتاه رخ داده باشد، به این معنی است که ترانزیستورهای کلیدی قبلاً شکسته اند و مهم است که حداقل از احتراق سیم کشی برق جلوگیری شود. اگر فیوز به طور ناگهانی در PSU منفجر شود، به احتمال زیاد تغییر آن به یک فیوز جدید بی معنی است.

به طور جداگانه، محافظت در برابر کوتاه مدتافزایش ولتاژ با استفاده از وریستور (MOV - Metal Oxide Varistor). اما هیچ وسیله ای برای محافظت در برابر افزایش طولانی مدت ولتاژ در منابع تغذیه رایانه وجود ندارد. این عملکرد توسط تثبیت کننده های خارجی با ترانسفورماتور خود در داخل انجام می شود.

خازن در مدار PFC بعد از یکسو کننده می تواند پس از قطع شدن از منبع تغذیه، بار قابل توجهی را حفظ کند. برای اینکه فردی بی احتیاطی که انگشت خود را داخل کانکتور برق می کند شوکه نشود، یک مقاومت تخلیه با ارزش بالا (مقاومت بلیدر) بین سیم ها نصب می شود. در یک نسخه پیچیده تر - همراه با یک مدار کنترل که از نشت شارژ در هنگام کار دستگاه جلوگیری می کند.

به هر حال، وجود فیلتر در منبع تغذیه رایانه شخصی (و در منبع تغذیه مانیتور و تقریباً هر فناوری رایانهآن نیز وجود دارد) به این معنی است که خرید جداگانه " فیلتر شبکه” به جای سیم کشی معمولی، به طور کلی، فایده ای ندارد. درونش همین را دارد. تنها شرط در هر صورت سیم کشی سه پین ​​معمولی با اتصال به زمین است. در غیر این صورت، خازن های CY متصل به زمین به سادگی نمی توانند عملکرد خود را انجام دهند.

⇡ یکسو کننده ورودی

پس از فیلتر، جریان متناوب با استفاده از یک پل دیودی به جریان مستقیم تبدیل می شود - معمولاً به شکل یک مجموعه در یک محفظه مشترک. رادیاتور جداگانه برای خنک کردن پل به شدت مورد استقبال قرار می گیرد. پل مونتاژ شده از چهار دیود مجزا یکی از ویژگی های منبع تغذیه ارزان است. همچنین می‌توانید بپرسید که پل با چه جریانی طراحی شده است تا مشخص شود که آیا با قدرت خود PSU مطابقت دارد یا خیر. اگر چه این پارامتر، به عنوان یک قاعده، حاشیه خوبی وجود دارد.

⇡ بلوک PFC فعال

در یک مدار AC با بار خطی (مانند لامپ رشته ای یا اجاق برقی)، جریان جاری از همان سینوسی ولتاژ پیروی می کند. اما این مورد در مورد دستگاه هایی که دارای یکسو کننده ورودی هستند، مانند منبع تغذیه سوئیچینگ، صدق نمی کند. منبع تغذیه جریان را با پالس های کوتاه عبور می دهد، تقریباً همزمان با پیک های موج سینوسی ولتاژ (یعنی حداکثر ولتاژ لحظه ای)، زمانی که خازن صاف کننده یکسو کننده شارژ می شود.

سیگنال جریان تحریف شده در مجموع با یک سینوسی با دامنه معین به چندین نوسان هارمونیک تجزیه می شود (سیگنال ایده آلی که با بار خطی رخ می دهد).

توان مورد استفاده برای انجام کار مفید (که در واقع گرم کردن اجزای رایانه شخصی است) در مشخصات PSU نشان داده شده است و فعال نامیده می شود. بقیه توان تولید شده توسط نوسانات جریان هارمونیک، توان راکتیو نامیده می شود. هیچ کار مفیدی انجام نمی دهد، اما سیم ها را گرم می کند و به ترانسفورماتورها و سایر تجهیزات برق فشار وارد می کند.

مجموع بردار توان راکتیو و اکتیو توان ظاهری نامیده می شود. و نسبت توان اکتیو به توان کامل را ضریب توان (ضریب توان) می نامند - نباید با راندمان اشتباه شود!

یک PSU سوئیچینگ در ابتدا ضریب توان نسبتاً کمی دارد - حدود 0.7. برای یک مصرف کننده خصوصی توان راکتیومشکلی ایجاد نمی کند (خوشبختانه توسط کنتورهای برق در نظر گرفته نمی شود) مگر اینکه از یو پی اس استفاده کند. فقط روی بی وقفه می افتد قدرت کاملبارها در مقیاس یک اداره یا یک شبکه شهری، توان راکتیو اضافی تولید شده توسط سوئیچینگ منابع تغذیه به طور قابل توجهی کیفیت منبع تغذیه را کاهش می دهد و باعث هزینه می شود، بنابراین به طور فعال با آن مبارزه می شود.

به طور خاص، اکثریت قریب به اتفاق PSU های رایانه مجهز به مدارهای تصحیح ضریب توان فعال (PFC فعال) هستند. واحد با PFC فعال به راحتی توسط یک خازن بزرگ و سلف نصب شده بعد از یکسو کننده شناسایی می شود. در اصل Active PFC یکی دیگر از مبدل های سوئیچینگ است که شارژ ثابتی در حدود 400 ولت بر روی خازن نگه می دارد.در این حالت جریان از شبکه برق توسط پالس های کوتاه مصرف می شود که عرض آن ها به گونه ای انتخاب می شود که سیگنال تقریبی شود. یک سینوسی - که برای شبیه سازی یک بار خطی مورد نیاز است. برای همگام سازی سیگنال تقاضای فعلی با موج سینوسی ولتاژ، کنترل کننده PFC دارای منطق خاصی است.

مدار فعال PFC شامل یک یا دو ترانزیستور کلیدی و یک دیود قدرتمند است که با ترانزیستورهای کلید مبدل منبع تغذیه اصلی روی یک رادیاتور قرار می گیرند. به عنوان یک قاعده، کنترل کننده PWM کلید مبدل اصلی و کلید فعال PFC یک تراشه (PWM/PFC Combo) هستند.

ضریب توان منابع تغذیه سوئیچینگ با PFC فعال به 0.95 و بالاتر می رسد. علاوه بر این، آنها یک مزیت اضافی دارند - نیازی به کلید اصلی 110/230 ولت و دو برابر کننده ولتاژ مربوطه در داخل PSU ندارند. بیشتر مدارهای PFC ولتاژهای 85 تا 265 ولت را هضم می کنند. علاوه بر این، حساسیت PSU به افت ولتاژ کوتاه مدت کاهش می یابد.

به هر حال، علاوه بر اصلاح فعال PFC، یک غیرفعال نیز وجود دارد که شامل نصب یک سلف اندوکتانس بالا به صورت سری با بار است. کارایی آن کم است و بعید است که در یک PSU مدرن آن را پیدا کنید.

⇡ مبدل اصلی

اصل کلی عملکرد همه منابع تغذیه پالسی یک توپولوژی ایزوله (با یک ترانسفورماتور) یکسان است: ترانزیستور کلیدی (یا ترانزیستورها) جریان متناوب را در سیم پیچ اولیه ترانسفورماتور ایجاد می کند و کنترل کننده PWM چرخه وظیفه را کنترل می کند. تغییر آنها مدارهای خاص، با این حال، هم از نظر تعداد ترانزیستورهای کلیدی و سایر عناصر و هم در تعداد متفاوت هستند ویژگی های کیفی: کارایی، شکل موج، تداخل، و غیره. اما در اینجا بیش از حد به پیاده سازی خاص بستگی دارد که ارزش تمرکز روی آن را داشته باشد. برای علاقه مندان، مجموعه ای از نمودارها و جدولی را ارائه می دهیم که به آنها امکان می دهد در دستگاه های خاص با ترکیب قطعات شناسایی شوند.

علاوه بر توپولوژی های فوق، در PSU های گران قیمت، نسخه های تشدید کننده (رزونانسی) Half Bridge وجود دارد که به راحتی توسط یک سلف بزرگ اضافی (یا دو) و یک خازن که یک مدار نوسانی را تشکیل می دهد، شناسایی می شوند.

⇡ مدار ثانویه

مدار ثانویه هر چیزی است که پس از سیم پیچ ثانویه ترانسفورماتور قرار دارد. در اکثر منابع تغذیه مدرن، ترانسفورماتور دارای دو سیم پیچ است: 12 ولت از یکی از آنها جدا می شود و 5 ولت از دیگری خارج می شود. جریان ابتدا با استفاده از مجموعه ای از دو دیود شاتکی - یک یا چند دیود در هر باس (روشن) اصلاح می شود. بیشترین بارگذاری اتوبوس - 12 ولت - چهار مجموعه در منابع تغذیه قدرتمند وجود دارد). از نظر بازده کارآمدتر یکسو کننده های سنکرون هستند که به جای دیودها از ترانزیستورهای اثر میدانی استفاده می کنند. اما این حق امتیاز PSUهای واقعاً پیشرفته و گران قیمتی است که مدعی گواهی 80 PLUS Platinum هستند.

ریل 3.3 ولتی معمولاً از همان سیم پیچی ریل 5 ولتی مشتق می شود، فقط ولتاژ با یک چوک قابل اشباع (مگ آمپر) کاهش می یابد. سیم پیچ خاص روی ترانسفورماتور 3.3 ولت یک گزینه عجیب و غریب است. از ولتاژهای منفی در استاندارد فعلی ATX، تنها 12- ولت باقی می ماند که از سیم پیچ ثانویه زیر گذرگاه 12 ولت از طریق دیودهای مجزای جریان کم حذف می شود.

کنترل کلید PWM مبدل ولتاژ سیم پیچ اولیه ترانسفورماتور و در نتیجه تمام سیم پیچ های ثانویه را به یکباره تغییر می دهد. در عین حال، مصرف جریان توسط کامپیوتر به هیچ وجه به طور مساوی بین اتوبوس های PSU توزیع نمی شود. در سخت افزار مدرن، پر بارترین باس 12 ولت است.

اقدامات اضافی برای تثبیت ولتاژ جداگانه در اتوبوس های مختلف مورد نیاز است. روش کلاسیک شامل استفاده از یک چوک تثبیت کننده گروهی است. سه لاستیک اصلی از سیم پیچ های آن عبور داده می شود و در نتیجه اگر جریان در یک اتوبوس افزایش یابد، ولتاژ در سایر اتوبوس ها کاهش می یابد. فرض کنید جریان در باس 12 ولت افزایش یافته است و به منظور جلوگیری از افت ولتاژ، کنترل کننده PWM چرخه وظیفه ترانزیستورهای کلیدی را کاهش می دهد. در نتیجه، ولتاژ در شین 5 ولت می تواند از حد مجاز فراتر رود، اما توسط سلف تثبیت کننده گروه سرکوب شد.

ولتاژ ریل 3.3 ولت نیز توسط یک چوک قابل اشباع دیگر تنظیم می شود.

در نسخه پیشرفته تر، تثبیت جداگانه باس های 5 و 12 ولت به دلیل چوک های اشباع پذیر ارائه شده است، اما اکنون این طراحی در PSU های گران قیمت و با کیفیت جای خود را به مبدل های DC-DC داده است. در مورد دوم، ترانسفورماتور دارای یک سیم پیچ ثانویه با ولتاژ 12 ولت است و ولتاژهای 5 ولت و 3.3 ولت به لطف مبدل های DC به دست می آید. این روش برای پایداری ولتاژ بسیار مطلوب است.

فیلتر خروجی

مرحله آخر در هر باس فیلتری است که موج ولتاژ ناشی از ترانزیستورهای کلید را صاف می کند. علاوه بر این، ضربان های یکسو کننده ورودی، که فرکانس آن برابر با دو برابر فرکانس شبکه است، به یک درجه یا درجه دیگر به مدار ثانویه PSU نفوذ می کند.

فیلتر ریپل شامل یک چوک و خازن های بزرگ است. منبع تغذیه باکیفیت با ظرفیت حداقل 2000 میکروفاراد مشخص می شود، اما سازندگان مدل های ارزان قیمت در هنگام نصب خازن ها، به عنوان مثال، به نصف مقدار، ذخیره ای برای صرفه جویی دارند که به طور اجتناب ناپذیری بر دامنه موج دار شدن تأثیر می گذارد.

⇡ منبع تغذیه آماده به کار +5VSB

توضیحات اجزای منبع تغذیه بدون ذکر ولتاژ آماده به کار 5 ولت ناقص خواهد بود، که باعث می شود رایانه شخصی به حالت خوابیده و عملکرد همه دستگاه هایی را که باید همیشه روشن باشند، تضمین می کند. "اتاق وظیفه" توسط یک مبدل پالس جداگانه با یک ترانسفورماتور کم مصرف تغذیه می شود. در برخی از منابع تغذیه، ترانسفورماتور سوم نیز در مدار استفاده می شود بازخوردبرای جداسازی کنترلر PWM از مدار اولیه مبدل اصلی. در موارد دیگر، این عملکرد توسط اپتوکوپلرها (LED و فوتوترانزیستور در یک بسته) انجام می شود.

⇡ روش تست منبع تغذیه

یکی از پارامترهای اصلی PSU پایداری ولتاژ است که به اصطلاح منعکس می شود. مشخصه بار متقاطع KHX نموداری است که در آن جریان یا توان باس 12 ولت بر روی یک محور و کل جریان یا توان گذرگاه های 3.3 و 5 ولت در محور دیگر رسم می شود. معانی مختلفهر دو متغیر انحراف ولتاژ از ولتاژ اسمی را در یک شین خاص تعیین می کنند. بر این اساس، ما دو KNX مختلف را منتشر می کنیم - برای باس 12 ولت و برای گذرگاه 5 / 3.3 ولت.

رنگ نقطه به معنای درصد انحراف است:

• سبز: ≤ 1%؛
• سبز روشن: ≤ 2%؛
• زرد: ≤ 3%؛
• نارنجی: ≤ 4%؛
• قرمز: ≤ 5%.
• سفید: > 5% (با استاندارد ATX مجاز نیست).

برای به دست آوردن CNC از یک میز تست منبع تغذیه سفارشی استفاده می شود که به دلیل اتلاف گرما روی ترانزیستورهای قدرتمند اثر میدان بار ایجاد می کند.

یکی دیگر از تست های به همان اندازه مهم تعیین محدوده امواج در خروجی PSU است. استاندارد ATX امکان امواج در محدوده 120 میلی ولت را برای باس 12 ولت و 50 میلی ولت برای گذرگاه 5 ولتی را فراهم می کند. ).

ما این پارامتر را با استفاده از اسیلوسکوپ USB Hantek DSO-6022BE اندازه گیری می کنیم حداکثر باردر PSU مشخص شده توسط مشخصات. در اسیلوگرام زیر، نمودار سبز رنگ مربوط به یک گذرگاه 12 ولتی، زرد - 5 ولتی است. مشاهده می شود که امواج در محدوده نرمال و حتی با یک حاشیه هستند.

برای مقایسه، تصویری از امواج در خروجی PSU یک کامپیوتر قدیمی را ارائه می دهیم. این بلوک در ابتدا عالی نبود، اما واضح است که با گذشت زمان بهتر نشده است. با قضاوت بر اساس دامنه امواج فرکانس پایین (توجه داشته باشید که تقسیم پایه ولتاژ به 50 میلی ولت افزایش یافته است تا نوسانات روی صفحه نمایش داده شود)، خازن صاف کننده در ورودی قبلاً غیر قابل استفاده شده است. ریپل فرکانس بالا در باس 5 ولت در آستانه 50 میلی ولت قابل قبول است.

آزمایش زیر کارایی دستگاه را در هنگام بارگیری از 10 تا 100 درصد توان نامی (با مقایسه توان خروجی با توان ورودی اندازه گیری شده با وات متر خانگی) تعیین می کند. برای مقایسه، نمودار معیارهای دسته بندی های مختلف 80 PLUS را نشان می دهد. با این حال، این روزها علاقه چندانی برانگیخته نمی شود. نمودار نتایج PSU برتر Corsair را در مقایسه با Antec بسیار ارزان نشان می دهد و تفاوت آنچنان زیاد نیست.

مسئله مهمتر برای کاربر، نویز ناشی از فن داخلی است. اندازه گیری مستقیم آن در نزدیکی پایه آزمایش منبع تغذیه خروشان غیرممکن است، بنابراین ما سرعت چرخش پروانه را با سرعت سنج لیزری اندازه گیری می کنیم - همچنین در قدرت از 10 تا 100٪. در نمودار زیر می بینید که در بار کم در این PSU، فن 135 میلی متری دور در دقیقه پایینی دارد و به سختی قابل شنیدن است. در حداکثر بار، نویز از قبل قابل تشخیص است، اما سطح آن هنوز کاملا قابل قبول است.

فوراً باید بگویم که مقاله برای یک کاربر ساده رایانه شخصی طراحی شده است ، اگرچه می توان جزئیات آکادمیک را بررسی کرد.
علیرغم این واقعیت که نمودارها مال من نیستند، من توصیفی را منحصراً "به تنهایی" ارائه می دهم که وانمود نمی کند که تنها درست نیست، بلکه هدف آن توضیح "روی انگشتان" کار چنین مواردی است. دستگاه مورد نیازمانند منبع تغذیه کامپیوتر

نیاز به کندوکاو در کار APFC در سال 2005 ظاهر شد، زمانی که من با راه اندازی مجدد خودسرانه کامپیوتر مشکل داشتم. من یک کامپیوتر را در یک شرکت "صابونی" خریداری کردم بدون اینکه به جزئیات آن بپردازم. این سرویس کمکی نکرد: در شرکت کار می کند، اما برای من راه اندازی مجدد می شود. فهمیدم که نوبت به خودم فشار آورد... معلوم شد که مشکل در آنجاست شبکه خانگی، که در شب در جهش تا 160 ولت غرق شد! من شروع به جستجوی مدار کردم، ظرفیت خازن های ورودی را افزایش دادم، آن را کمی رها کردم، اما مشکل حل نشد. در روند جستجوی اطلاعات، حروف عجیب APFC و PPFC را در نام بلوک های موجود در لیست قیمت ها مشاهده کردم. بعداً متوجه شدم که PPFC دارم و تصمیم گرفتم یک واحد با APFC بخرم، سپس یک منبع تغذیه اضطراری هم گرفتم. مشکلات دیگر شروع شد - منبع تغذیه بدون وقفه هنگامی که واحد سیستم روشن می شود و شبکه ناپدید می شود قطع می شود، آنها شانه های خود را در سرویس بالا می اندازند. تحویلش دادم 3 برابر قدرتمندتر خریدم هنوز هم بدون مشکل کار می کند.

من تجربه خود را با شما به اشتراک می گذارم و امیدوارم که شما علاقه مند به یادگیری کمی بیشتر در مورد مولفه واحد سیستم - واحد منبع تغذیه باشید که به طور ناعادلانه تقریباً آخرین نقش در عملکرد یک رایانه به آن اختصاص داده شده است.

پاورهای FSP Epsilon 1010 از کیفیت بالایی برخوردار هستند و دستگاه های قابل اعتماد، اما با توجه به مشکلات شبکه های ما و سایر حوادث، گاهی اوقات آنها نیز شکست می خورند. حیف است که چنین بلوکی را بیرون بیاندازیم و تعمیرات می تواند به هزینه بلوک جدید نزدیک شود. اما چیزهای کوچکی وجود دارد که با از بین بردن آنها می توانید آن را به زندگی بازگردانید.

FSP Epsilon 1010 چگونه به نظر می رسد:

مهمترین چیز درک اصل عملکرد و تجزیه بلوک به استخوان است.

من نمونه ای از قطعات نمودارهای یک بلوک معمولی FSP Epsilon را که در شبکه حفر کردم، ارائه خواهم کرد. نمودارها به صورت دستی و توسط فردی بسیار کوشا و باصلاحیت گردآوری شده است که با مهربانی آنها را برای دسترسی عموم قرار داده است:

1. طرح اصلی:
تصویر 1:
پیوند به اندازه کامل: s54.radikal.ru/i144/1208/d8/cbca90320cd9.gif

2. نمودار کنترلر APFC:
شکل 2:
لینک به اندازه کامل: i082.radikal.ru/1208/88/0f01a4c58bfc.gif

تغییرات منابع تغذیه این سری از نظر تعداد عناصر متفاوت است (آنها علاوه بر این به همان برد لحیم می شوند) ، اما اصل کار یکسان است.

بنابراین APFC چیست؟

PFCتصحیح ضریب توان (PFC) فرآیندی است برای رساندن مصرف یک دستگاه پایانی با ضریب توان پایین هنگام تغذیه از شبکه AC به حالتی که در آن ضریب توان مطابق با استانداردهای پذیرفته شده باشد. اگر آن را روی سه انگشت نشان دهید، به نظر می رسد:

ما منبع تغذیه را شروع کردیم، خازن ها شروع به شارژ شدن کردند - اوج مصرف فعلی با اوج موج سینوسی AC 220 ولت 50 هرتز همزمان بود (برای کشیدن خیلی تنبل است). چرا تطبیق؟ و چگونه آنها در "0" ولت نزدیکتر به محور زمان شارژ خواهند شد؟ به هیچ وجه! پیک ها در هر نیم موج سینوسی خواهد بود، زیرا یک پل دیودی در جلوی خازن وجود دارد.
- بار واحد جریان را کشید و خازن ها را تخلیه کرد.
- خازن ها شروع به شارژ شدن کردند و پیک های مصرف جریان دوباره در پیک های سینوسی ظاهر شدند.

و آن، ما یک "جوجه تیغی" را می بینیم که سینوسی پیدا کرده است و به جای مصرف ثابت، جریان را در جهش های کوتاه در نقاط باریکی از زمان "کشش" می کند. و چه وحشتناک است، به خودت اجازه بده خودت را بکشی. و در اینجا سگ شکاری باسکرویل ها را زیر و رو کرد: این قله ها سیم کشی برق را بیش از حد بار می کنند و حتی می توانند منجر به آتش سوزی با مقطع سیم محاسبه شده اسمی شوند. و اگر در نظر بگیریم که بیش از یک بلوک در شبکه وجود دارد؟ بله، و کار در همان شبکه لوازم برقیبعید است که چنین شبکه "اره شده" با تداخل مورد پسند قرار گیرد. علاوه بر این، با رتبه بندی قدرت اعلام شده PSU، هزینه بیشتری برای نور پرداخت خواهید کرد، زیرا سیم های شبکه شما در آپارتمان (دفتر) از قبل بارگذاری شده اند. وظیفه پایین آوردن پیک های مصرف جریان به موقع در جهت شیب سینوسی است، یعنی نزدیک شدن به ظاهر خطی بودن و تخلیه سیم کشی.

PPFC - تصحیح غیرفعالضریب قدرت این بدان معنی است که یک چوک عظیم در جلوی یک سیم شبکه PSU وجود دارد که وظیفه آن پایین آوردن پیک های مصرف جریان در هنگام شارژ خازن ها با در نظر گرفتن ویژگی های غیر خطی چوک است (یعنی جریان عبوری از آن از ولتاژ اعمال شده به آن عقب است - مدرسه را به خاطر بسپارید). به نظر می رسد: در حداکثر سینوسی، خازن باید شارژ شود و منتظر این است، اما بدشانسی - آنها یک خفه را جلوی آن قرار می دهند. اما سلف کاملاً نگران نیاز خازن نیست - ولتاژی به آن اعمال می شود و جریان خود القایی ایجاد می شود که در جهت مخالف هدایت می شود. بنابراین، سلف از شارژ خازن در اوج سینوسی ورودی - در پیک شبکه جلوگیری می کند و خازن تخلیه می شود. عجیبه، درسته؟ آیا این چیزی نیست که ما می خواستیم؟ اکنون سینوسی در حال فروکش است، اما خفگی نیز مانند اکثر مردم اینجا رفتار می کند: (ما داریم - قدر آن را نمی دانیم، آن را از دست می دهیم - پشیمان هستیم) جریان خود القایی دوباره ظاهر می شود، فقط قبلاً با جریان کاهشی منطبق شده است. ، که خازن را شارژ می کند. آنچه ما داریم: در اوج - هیچ چیز، در شکست - شارژ! ماموریت انجام شد!
مدار PPFC دقیقاً با کشیدن پیک های جریان مصرفی به داخل شیب سینوسی (بخش صعودی و نزولی) تنها با یک چوک کار می کند. ضریب توان نزدیک به 0.6 است. بد نیست، اما کامل نیست.

APFC- تصحیح ضریب توان فعال این به معنای استفاده است قطعات الکترونیکیکه نیاز به غذا دارند در واقع دو منبع تغذیه در این منبع تغذیه وجود دارد: اولی یک تثبیت کننده 410 ولت است، دومی یک منبع تغذیه سوئیچینگ کلاسیک معمولی است. در زیر به این موضوع خواهیم پرداخت.

APFC و نحوه کار آن

شکل 3:

ما به تازگی به اصل اصلاح ضریب توان فعال رسیده ایم، بنابراین فوراً نکاتی را برای خود تعیین می کنیم. علاوه بر هدف اصلی (تقریبا به خطی بودن مصرف جریان در طول زمان)، APFC یک مشکل سه گانه را حل می کند و دارای ویژگی های زیر است:

منبع تغذیه با APFC از دو بلوک تشکیل شده است: اولی یک تثبیت کننده 410 ولت (خود APFC)، دومی یک منبع تغذیه سوئیچینگ کلاسیک معمولی است.
- طرح APFC ضریب توان حدود 0.9 را ارائه می دهد. این همان چیزی است که ما برای آن تلاش می کنیم - به "1".
- مدار APFC در فرکانس حدود 200 کیلوهرتز کار می کند. موافقم، برای کشیدن جریان 200000 بار در ثانیه نسبت به 50 هرتز - این تقریباً در هر لحظه از زمان است، یعنی به صورت خطی.
- مدار APFC یک ولتاژ ثابت پایدار در خروجی حدود 410 ولت فراهم می کند و از 110 تا 250 ولت (در عمل از 40 ولت) کار می کند. این بدان معنی است که شبکه صنعتی عملاً بر عملکرد تثبیت کننده های داخلی تأثیر نمی گذارد.

عملکرد مدار:

اصل عملکرد APFC بر اساس تجمع انرژی در سلف و بازگشت بعدی آن به بار است.
وقتی برق از طریق سلف اعمال می شود، جریان آن از ولتاژ عقب می ماند. هنگامی که ولتاژ حذف می شود، پدیده خود القایی رخ می دهد. بنابراین منبع تغذیه آن را می خورد و از آنجایی که ولتاژ خود القایی می تواند به ولتاژ دوگانه نزدیک شود - در اینجا شما از 110 ولت کار دارید! وظیفه مدار APFC این است که جریان را از سلف با دقت مشخصی دوز کند تا خروجی بدون توجه به بار و ولتاژ ورودی همیشه ولتاژ 410 ولت داشته باشد.

در شکل 3 منبع DC را می بینیم ولتاژ ثابتبعد از پل (تثبیت نشده)، سلف ذخیره سازی L1، سوئیچ ترانزیستور SW1، که توسط مقایسه کننده و PWM کنترل می شود. مدار در نگاه اول کاملاً جسورانه ساخته می شود، زیرا کلید در واقع در لحظه باز شدن یک اتصال کوتاه در سوکت ایجاد می کند، اما با توجه به اینکه مدار برای میکروثانیه با فرکانس 200000 بار در ثانیه اتفاق می افتد، آن را می بخشیم. اما در صورت خرابی مدار کنترل کلید قطعا آن را می شنوید و حتی آن را بو می کنید یا شاید ببینید که چگونه کلیدهای پاور در چنین مداری می سوزند.

1. ترانزیستور SW1 باز است، جریان مانند قبل از طریق سلف از "+ DC" - "L1" - "SW2" - "RL" به "-DC" به بار می رود. اما سلف در برابر حرکت جریان مقاومت می کند (خود القایی شروع می شود) ، در حالی که انرژی در سلف L1 انباشته می شود - ولتاژ روی آن تقریباً تا ولتاژ DC افزایش می یابد ، زیرا این یک اتصال کوتاه است (البته برای کسری از زمان) در حالی که همه چیز مرتب است) دیود SW2 از تخلیه خازن C1 هنگام باز شدن ترانزیستور جلوگیری می کند.
2. ترانزیستور SW1 بسته ... ولتاژ در بار برابر با مجموع ولتاژهای منبع DC1 و سلف L1 خواهد بود که به تازگی به منبع اعمال شده و جریان خود القایی با قطبیت معکوس را به بیرون پرتاب کرده است. میدان مغناطیسی سلف که ناپدید می شود، از آن عبور می کند و باعث القای EMF خود القای قطب مخالف بر روی آن می شود. اکنون جریان خود القایی با جریان ناپدید شدن منبع (پایان خود القایی) یک جهت دارد. خود القایی - پدیده وقوع EMF القایی در یک مدار الکتریکی در نتیجه تغییر در قدرت جریان.
بنابراین، در لحظه خود القایی پس از بسته شدن ترانزیستور، به دلیل اضافه شدن انرژی از سلف، ولتاژ ما به 410 ولت به دست می آید. چرا مکمل؟ مدرسه رو یادتون باشه اگه ورودی 220 ولت باشه در خروجی پل با خازن چقدر میشه؟ درست است، 220 ولت برابر ریشه دو (1.41421356) = 311 ولت. این همان چیزی است که بدون اجرای طرح APFC خواهد بود. در نقطه ای که ما منتظر 410 ولت هستیم، در حالی که فقط اتاق وظیفه +5 ولت کار می کند و خود دستگاه کار نمی کند، چنین است. حالا رانندگی APFC معنی ندارد، افسر وظیفه به هر حال 2 آمپر او را به اندازه کافی خواهد داشت.
همه اینها به شدت توسط مدار کنترل با استفاده از بازخورد از نقطه 410 ولت کنترل می شود. سطح خود القایی با زمان باز شدن ترانزیستورها تنظیم می شود، یعنی در زمان انباشت انرژی L1 تثبیت عرض پالس است. وظیفه APFC ثابت نگه داشتن 410 ولت در خروجی هنگام تغییر عوامل خارجی شبکه و بار است.

بنابراین معلوم می شود که در منبع تغذیه با APFC دو منبع تغذیه وجود دارد: یک تثبیت کننده 410 ولت و خود منبع تغذیه کلاسیک.

از بین بردن وابستگی پیک های مصرف جریان به پیک های سینوسی با انتقال این پیک ها به فرکانس مدار APFC - 200000 بار در ثانیه تضمین می شود که به مصرف جریان خطی در هر زمان سینوسی 50 هرتز 220 ولت نزدیک می شود. Q.E.D.

مزایای APFC:
- ضریب توان حدود 0.9؛
- کار از هر شبکه هوس انگیز 110 - 250 ولت، از جمله روستایی ناپایدار.
- ایمنی سر و صدا:
- ضریب بالای تثبیت ولتاژهای خروجی به دلیل ورودی پایدار 410 ولت.
- ضریب ریپل ولتاژ خروجی کم؛
- اندازه های کوچک فیلترها، زیرا فرکانس حدود 200 کیلوهرتز است.
- راندمان کلی بالای واحد
- تداخل کوچک داده شده در شبکه صنعتی;
- اثر اقتصادی بالا در پرداخت برق؛
- سیم کشی برق تخلیه شده است.
- در شرکت ها و سازمان های مخابراتی که دارای باتری ایستگاه 60 ولت هستند، می توانید بدون UPS به هیچ وجه سرورهای حیاتی را تامین کنید - فقط کافی است واحد را بدون تغییر چیزی و رعایت نکردن قطبیت (که اینطور نیست) به یک مدار منبع تغذیه تضمینی 60 ولت وصل کنید. این کار باعث می شود تا از 15 دقیقه کارکرد تاسف بار یو پی اس تا 10 ساعت از باتری های ایستگاه دور شوید تا در صورت روشن نشدن دیزل، کل سیستم کنترل سقوط نکند. و بسیاری به این توجه نمی کنند یا به آن فکر نمی کنند تا زمانی که یک بار موتور دیزل به نوعی توهین شود ... همه تجهیزات به کار خود ادامه می دهند ، اما چیزی برای کنترل وجود نخواهد داشت ، زیرا رایانه ها در 15 دقیقه قطع می شوند. . تولید کننده محدوده عملیاتی 90 - 265 ولت را به دلیل عدم وجود استاندارد برق مانند متغیرهای 60 ولت ارائه می دهد، اما حد عملی عملکرد در 40 ولت به دست آمد، هیچ نکته ای برای بررسی زیر وجود نداشت.
دوباره پاراگراف را با دقت بخوانید و قابلیت های منابع تغذیه اضطراری خود را برای سرورهای حیاتی ارزیابی کنید!

معایب APFC:
- قیمت؛
- مشکل در تشخیص و تعمیر.
- قطعات گران قیمت (ترانزیستور - حدود 5 دلار در هر قطعه، و گاهی اوقات تا 5 مورد از آنها وجود دارد)، اغلب هزینه تعمیرات خود را توجیه نمی کند.
- چالش ها و مسائل کار مشترکبا منبع تغذیه اضطراری (UPS) به دلیل جریان راه اندازی زیاد. شما باید یو پی اس با ذخیره توان دو برابر را انتخاب کنید.

و اکنون به مدار منبع تغذیه FSP Epsilon 1010 در شکل نگاه می کنیم. 12.

در FSP Epsilon 1010، بخش قدرت APFC توسط سه ترانزیستور HGTG20N60C3 با جریان 45 آمپر و ولتاژ 600 ولت به صورت موازی نشان داده شده است: www.fairchildsemi.com/ds/HG/HGT1S20N60C3S.pdf.
در نمودار معمولی ما 2 Q10، Q11 وجود دارد، اما این ماهیت را تغییر نمی دهد. بلوک ما به سادگی قدرتمندتر است. سیگنال FPC OUT از پایه دوازدهم تراشه CM6800G به پایه دوازدهم ماژول کنترل در شکل 2 می آید. بیشتر از طریق مقاومت R8 برای دروازه های کلیدها. این نحوه مدیریت APFC است. مدار کنترل APFC توسط اتاق وظیفه +15 ولت از طریق اپتوکوپلر M5، مقاومت R82 - 8pin CB (A) تغذیه می شود. اما تنها پس از راه اندازی بلوک به بار توسط سیگنال PW-ON (سیم سبز اتصال 24 پین به زمین) شروع می شود.

خرابی های معمولی:

علائم:
- فیوز منفجر شده با پنبه؛
- بلوک حتی پس از تعویض فیوز به هیچ وجه "نفس نمی کشد" که حتی بدتر است. بنابراین آسیب به تعمیر گران‌تر تبدیل می‌شود.

تشخیص:خرابی مدار APFC

رفتار:
اشتباه کردن در تشخیص خرابی مدار APFC دشوار است.
به طور کلی پذیرفته شده است که یک بلوک با APFC در صورت شکست می تواند بدون APFC راه اندازی شود. و ما آن را می شماریم و حتی آن را بررسی می کنیم، به خصوص وقتی صحبت از آزمایش های خطرناک با ترانزیستورهای گران قیمت HGT1S20N60C3S باشد. ترانزیستورها را لحیم می کنیم.
اگر مشکل فقط در مدار APFC بود، دستگاه به خوبی کار می کند، اما باید بدانید که منبع تغذیه تا 30٪ برق را از دست می دهد و نمی توان آن را به کار انداخت - فقط بررسی کنید. خوب ، پس ما قبلاً ترانزیستورها را به ترانزیستورهای جدید تغییر می دهیم ، اما واحد را به صورت سری از طریق یک لامپ رشته ای 220 ولت 100 وات روشن می کنیم. بلوک، به عنوان مثال، بر روی یک HDD قدیمی بارگذاری می شود. اگر لامپ به زمین بسوزد و هارد دیسک راه اندازی شود (آن را با انگشتان خود لمس کنید)، فن روی دستگاه می چرخد ​​- این احتمال وجود دارد که تعمیر به پایان برسد. بدون لامپ با مقدار فیوز 3 برابر کاهش می یابد شروع می کنیم. و الان در آتش نیست؟ خوب، پس ما F1 بومی را لحیم می کنیم و برای یک ساعت تست زیر بار معادل 300-500 وات می رویم! لامپی که با تابش کامل می سوزد به شما می گوید باز شدن کاملترانزیستورهای کلیدی یا حالت مرده آنها، ما به دنبال مشکلی در مقابل آنها هستیم.
اگر در مرحله‌ای بدشانس بودیم، به آن بازمی‌گردیم خرید جدیدترانزیستورها، در حالی که خرید کنترلر CM6800G را فراموش نکنید. ما جزئیات را تغییر می دهیم، همه چیز را دوباره تکرار می کنیم. فراموش نکنید که کل تابلو را به صورت بصری بررسی کنید!

علائم:
- دستگاه هر بار یا زمانی که به مدت 5 دقیقه به شبکه وصل شده است راه اندازی می شود.
- شما یک هارد دیسک معیوب دارید.
- فن ها می چرخند، اما سیستم بوت نمی شود، BIOS هنگام راه اندازی بوق نمی دهد.
- کندانسور متورم شده است مادربرد، کارت گرافیک؛
- سیستم به طور تصادفی راه اندازی مجدد می شود، منجمد می شود.

تشخیص:خازن های الکترولیتی خشک

رفتار:
- واحد را جدا کنید و خازن های متورم را به صورت بصری پیدا کنید.
- بهترین تصمیمهمه چیز را به موارد جدید تغییر دهید، نه فقط موارد متورم.

شروع نشدن به دلیل خشک شدن کندانسور در اتاق وظیفه C43، C44، C45، C49 رخ می دهد.
خرابی قطعات به دلیل افزایش ریپل در مدار + 5 ولت + 12 ولت به دلیل خشک شدن میعانات فیلتر رخ می دهد.

علائم:
- واحد سوت می زند یا جیرجیر می کند.
- صدای سوت تحت بار تغییر می کند.
- دستگاه فقط زمانی که سرد یا گرم است سوت می زند.

تشخیص:ترک در برد مدار چاپی یا عناصر غیر لحیم کاری.

رفتار:
- بلوک را جدا کنید.
- بازرسی بصری تخته مدار چاپیدر نقاط لحیم کاری ترانزیستورهای کلیدی و چوک های فیلتر برای ترک های بیضی شکل در نقطه لحیم کاری.
- اگر چیزی پیدا نشد، ما هنوز پاهای عناصر قدرت را لحیم می کنیم.
- بررسی کنید و از سکوت لذت ببرید.

بسیاری از خرابی های دیگر وجود دارد، تا خرابی های داخلی یا خرابی بین چرخش، ترک در برد و قطعات و غیره. خرابی های دما به ویژه زمانی که کار می کند تا زمانی که گرم یا سرد شود آزار دهنده است.
منابع تغذیه از تولید کنندگان دیگر یک اصل عملکرد مشابه دارند که به شما امکان می دهد مشکل را پیدا کرده و برطرف کنید.

در پایان، چند نکته در مورد BP:
1.هرگز منبع تغذیه APFC در حال کار را از برق جدا نکنید!ابتدا سیستم را پارک کنید و سپس سیم کشش را از برق بکشید یا خاموش کنید - در غیر این صورت بازی را تمام خواهید کرد ...
در صورت قطع برق در حین کار دستگاه، یک قوس کشیده می شود و جرقه ایجاد می شود که منجر به ایجاد یک دسته هارمونیک به غیر از 50 هرتز می شود - این بار، ولتاژ کاهش می یابد و کلیدهای APFC سعی می کنند ولتاژ پایدار را حفظ کنند. خروجی، در حالی که به طور کامل و روشن باز می شود زمان بیشتر، باعث ایجاد جریان و قوس بیشتر می شود - این دو هستند. این منجر به شکست ترانزیستورهای باز با جریان های عظیم و ولتاژهای هارمونیک کنترل نشده می شود - این سه هستند. در صورت تمایل می توان این را بررسی کرد. شخصاً قبلاً بررسی کرده ام ... اکنون این مقاله را نوشتم و 25 دلار برای تعمیرات هزینه کردم. تو می توانی مال خودت را هم بنویسی. به هر حال، در FSP Epsilon 1010، دکمه روی کیس سیم برق را خاموش نمی کند، بلکه سیستم کنترل را خاموش می کند، در حالی که تمام عناصر برق فعال می مانند - مراقب باشید! بنابراین، اگر واقعاً نیاز به خاموش کردن فوری رایانه دارید، این کار را با دکمه پاور روی واحد انجام دهید - همه چیز در اینجا فکر شده است.

2. اگر از قبل می دانید که با یک منبع تغذیه اضطراری کار خواهید کرد، یک منبع تغذیه با PPFC خریداری کنید. این کار شما را از مشکلات غیر ضروری نجات می دهد.

در داستان ، سعی کردم نمودارها ، نمودارها ، فرمول ها و اصطلاحات فنی غیر ضروری را ارائه ندهم تا در خط پنجم شکنجه گر معمولی رایانه شخصی خود را نترسانم ، درک عمیق تر از اصول تغذیه که باعث گسترش آن می شود. زمان زمان کار.

اکنون زمان آن است که واحد سیستم را جدا کنید و مدل منبع تغذیه خود را تعیین کنید و همزمان گرد و غبار را از آن بیرون کنید. شما قبلاً از یک نقص جلوگیری کرده اید. تمیز، او با سپاسگزاری بیشتر خدمت خواهد کرد. فن را روغن کاری کنید، این هم خوش آمدید.

کسی که مقاله را تا آخر خواند - از همه شما متشکرم!
اکنون PSU شما ایمن است.