PFC: Prevádzka PSU s aktívnym PFC v spojení s lacným, krok za krokom UPS napájaným z batérie môže spôsobiť poruchu počítača. Ako funguje PFC (Power Factor Correction).

Dobrý deň, priatelia! Keď prejdeme do technických charakteristík komponentov, môžete vidieť možnosť PFC v napájacom zdroji, čo to je, prečo je to potrebné a ako to funguje, poviem vám v dnešnej publikácii. Choď.

Spomeňme si na školský kurz fyziky

Tí, ktorí dobre študovali fyziku v škole, si pamätajú, že sila môže byť aktívna alebo reaktívna. Aktívny výkon je výkon, ktorý vykonáva užitočnú prácu – zahreje žehličku, rozsvieti žiarovku alebo aktivuje komponenty počítača.

V reaktívnych obvodoch môže sila prúdu zaostávať za napätím alebo pred ním, čo je určené parametrom cos φ (kosínus phi). Pri indukčnej záťaži prúd zaostáva za napätím (induktívna záťaž) alebo pred napätím (kapacitná záťaž).

Ten sa často nachádza v zložitých elektrických obvodoch, kde sa používajú kondenzátory, vrátane počítačových zdrojov.

Reaktívny výkon nenesie žiadnu užitočnú záťaž, „blúdi“ po elektrických obvodoch a zahrieva ich. Z tohto dôvodu je poskytnutá rezerva prierezu drôtu. Čím viac cos φ, tým viac energie sa rozptýli v okruhu vo forme tepla.

Jalový výkon počítača PSU

Pretože sa v počítačových zdrojoch zvyčajne používajú veľkokapacitné kondenzátory, je v takomto obvode zrejmá aj reaktívna zložka. Našťastie to nepočíta domáci elektromer, takže užívateľ nebude musieť preplácať elektrinu.

Hodnota cos φ pre takéto zariadenia zvyčajne dosahuje 0,7. To znamená, že výkonová rezerva elektroinštalácie musí byť minimálne 30 %. Ale keďže prúd preteká napájacím obvodom v krátkych impulzoch s meniteľnou amplitúdou, skracuje sa tým životnosť kondenzátorov a diód.

Ak tieto nemajú hranicu prúdu a sú zladené (ako je to často v prípade lacných napájacích zdrojov), životnosť takéhoto zariadenia sa znižuje.

Na boj proti týmto reaktívnym javom sa používa Power Factor Correction (PFC).

Čo je typ PFC

Existujú dva typy zariadení s modulom Power Factor Correction:

• S pasívnou - tlmivkou zahrnutou v obvode medzi kondenzátormi a usmerňovačom;
• S aktívnym - prídavným spínaným zdrojom pre zvýšenie napätia.

Induktor je zariadenie s komplexným odporom, ktorého charakter je symetricky opačný ako reaktancia kondenzátorov. To do určitej miery umožňuje kompenzovať negatívne faktory, avšak cos φ sa zvyšuje nevýznamne.

Vstupné napätie hlavného bloku stabilizátorov je navyše čiastočne stabilizované.

Aktívny PFC, teda aktívny okruh (APFC), dokáže tento parameter zvýšiť na 0,95, teda priblížiť sa k ideálu. Takáto napájacia jednotka je menej náchylná na krátkodobé "poklesy" prúdu, čo jej umožňuje pracovať na nabití kondenzátorov, čo je nesporná výhoda.

Treba mať na pamäti, že takéto konštrukčné vlastnosti ovplyvňujú cenu zariadenia.

Dnes nájdete v predaji PSU vo formáte ATX, s korekciou účinníka aj bez PFC. Či je PFC potrebné alebo nie, by sa malo rozhodnúť na základe špecifík používania počítača. Napríklad v hernom počítači je jeho prítomnosť žiaduca, no vôbec nie nevyhnutná.

Chcel by som upriamiť vašu pozornosť na nasledujúci bod. Okrem iného PFC znižuje úroveň vysokofrekvenčného šumu na výstupných linkách. Odporúča sa používať takýto napájací zdroj v spojení s periférnymi zariadeniami na spracovanie analógových video a audio signálov - napríklad v nahrávacom štúdiu.

Ale aj keď ste obyčajný kutil pripájajúci elektrickú gitaru k počítaču s nainštalovaným Guitar Rig, odporúča sa použiť PSU s korektorom účinníka.

Ak hľadáte obrovský výber podobných zariadení, môžete sa pozrieť na toto internetový obchod, len odporúčam. Tiež vám radím prečítať a ako. Nájdete tu informácie o certifikátoch.

Okamžite musím povedať, že článok je určený pre jednoduchého používateľa PC, aj keď bolo možné ponoriť sa do akademických detailov.
Napriek tomu, že schémy nie sú moje, uvádzam popis výhradne „od seba“, ktorý sa netvári, že nie je jediný správny, ale má za cieľ vysvetliť „na prstoch“ fungovanie tak potrebného zariadenia ako je napr. napájací zdroj počítača.

Potreba pochopiť ako funguje APFC ma napadla v roku 2005, keď som mal problém so svojvoľným reštartom počítača. Kúpil som si počítač v "mydlovej" firme bez toho, aby som sa príliš vŕtal v zložitostiach. Nepomohli v službe: funguje to vo firme, ale reštartuje sa mi. Uvedomil som si, že som na rade, aby som sa namáhal... Vyskytol sa problém v domácej sieti, ktorá večer skokovo klesala až na 160V! Začal som hľadať obvod, zväčšovať kapacitu vstupných kondenzátorov, nechal som to trochu ísť, ale problém sa nevyriešil. V procese hľadania informácií som v cenníkoch videl v názvoch blokov nezrozumiteľné písmená APFC a PPFC. Neskôr som zistil, že mám PPFC a rozhodol som sa kúpiť si jednotku s APFC, potom som si zobral aj neprerušiteľný zdroj. Začali sa ďalšie problémy - pri zapnutí systémovej jednotky a strate siete vypadne neprerušiteľný zdroj napájania, pokrčia ramenami v službe. Vrátil som ho, kúpil 3x výkonnejší, funguje dodnes bez problémov.

Podelím sa s vami o svoje skúsenosti a dúfam, že budete mať záujem dozvedieť sa niečo viac o komponente systému - napájacej jednotke, ktorá je nespravodlivo prisudzovaná takmer poslednej úlohe v prevádzke počítača.

Zdroje FSP Epsilon 1010 sú kvalitné a spoľahlivé zariadenia, ktoré však vzhľadom na problémy našich sietí a iné havárie občas zlyhajú. Je škoda vyhodiť takýto blok a opravy sa môžu blížiť nákladom na nový. Existujú však aj maličkosti, ktorých odstránením ho môžete priviesť späť k životu.

Ako vyzerá FSP Epsilon 1010:

Najdôležitejšie je pochopiť, ako to funguje a rozbiť blok.

Uvediem príklad fragmentov obvodov typického bloku FSP Epsilon, ktoré som vyhrabal v sieti. Diagramy boli zostavené ručne veľmi usilovnou a kompetentnou osobou, ktorá ich láskavo vložila pre všeobecný prístup:

1. Základná schéma:
Obrázok 1:
Odkaz v plnej veľkosti: s54.radikal.ru/i144/1208/d8/cbca90320cd9.gif

2. Schéma regulátora APFC:
Obrázok 2:
Odkaz v plnej veľkosti: i082.radikal.ru/1208/88/0f01a4c58bfc.gif

Úpravy napájacích zdrojov tejto série sa líšia počtom prvkov (sú dodatočne spájkované do rovnakej dosky), ale princíp fungovania je rovnaký.

Čo to teda APFC vlastne je?

PFC- ide o korekciu účinníka (PFC) - proces uvedenia spotreby koncového zariadenia s nízkym účinníkom pri napájaní zo siete AC do stavu, v ktorom účinník spĺňa uznávané normy. Ak to ukážete na troch prstoch, vyzerá to takto:

Spustili sme napájanie, kondenzátory sa začali nabíjať - vrchol spotreby prúdu stúpal, zhodujúci sa s vrcholom sínusoidy striedavého prúdu 220V 50Hz (príliš lenivý na kreslenie). Prečo je to rovnaké? A ako sa budú nabíjať pri „0“ voltoch bližšie k časovej osi? V žiadnom prípade! V každej polvlne sínusoidy budú špičky, pretože pred kondenzátorom je diódový mostík.
- záťaž jednotky stiahla prúd a vybila kondenzátory;
- kondenzátory sa začali nabíjať a špičky odberu prúdu sa opäť objavili na špičkách sínusoidy.

A okrem toho vidíme „ježka“, ktorým prerástla sínusoida, a ktorý namiesto neustáleho odberu „ťahá“ prúd v krátkych skokoch v úzkych chvíľach. Prečo je to také strašné, poďme sa vytiahnuť, hovoríš. A tu sa baskervillský pes hrabal: tieto vrcholy preťažujú elektrické vedenie a môžu dokonca viesť k požiaru pri nominálne vypočítanom priereze vodičov. A ak si uvedomíte, že v sieti je viac ako jeden blok? A elektronickým zariadeniam pracujúcim v rovnakej sieti sa takáto „odpílená“ sieť s rušením pravdepodobne nebude páčiť. Navyše s deklarovaným menovitým výkonom PSU zaplatíte viac za svetlo, pretože vaše sieťové káble v byte (kancelárii) sú už záťažou. Úloha vyvstáva včas znížiť špičky odberu prúdu na stranu poklesov sínusoidy, to znamená priblížiť sa zdanie linearity a odľahčiť zapojenie.

PPFC- pasívna korekcia účinníka. To znamená, že pred jedným sieťovým vodičom napájacieho zdroja je umiestnená masívna tlmivka, ktorej úlohou je včas zraziť špičky odberu prúdu pri nabíjaní kondenzátorov s prihliadnutím na nelineárne vlastnosti tlmivky. (to znamená, že prúd cez ňu zaostáva za napätím, ktoré je na ňu privedené - pamätajte na školu). Vyzerá to takto: na maximum sínusoidy by sa mal kondenzátor nabiť a on na to čaká, no smola - dali pred neho tlmivku. Ale tlmivka nie je úplne znepokojená tým, čo kondenzátor potrebuje - na ňu sa aplikuje napätie a vzniká samoindukčný prúd, ktorý je nasmerovaný opačným smerom. Tlmivka teda zabráni nabitiu kondenzátora na špičke vstupnej sínusoidy - v špičke siete a kondenzátor sa vybije. Zvláštne, však? Nie je to to, čo sme chceli? Teraz sínusoida klesá, ale tlmivka sa správa ako väčšina ľudí aj tu: (máme - nevážime, strácame - ľutujeme) opäť je tu samoindukčný prúd len už sa zhoduje s klesajúcim prúdom, ktorý nabíja kondenzátor. Čo máme: na vrchole - nič, na poklesoch - nabíjanie! Misia splnená!
Presne takto funguje obvod PPFC sprísňovaním špičiek spotreby prúdu na poklesoch sínusoidy (horná a dolná časť) len pomocou jednej tlmivky. Účinník sa blíži k 0,6. Nie zlé, ale nie dokonalé.

APFC- aktívna korekcia účinníka. To znamená použitie elektronických komponentov, ktoré vyžadujú napájanie. V tomto zdroji sú vlastne dva zdroje: prvý je 410V stabilizátor, druhý je klasický klasický spínaný zdroj. Toto zvážime nižšie.

APFC a princíp fungovania.

Obrázok 3:

Práve sme sa dostali k princípu aktívnej korekcie účinníka, takže niektoré body si určíme hneď sami. Okrem hlavného účelu (aproximácia lineárnosti spotreby prúdu v čase) APFC rieši trojaký problém a má nasledujúce vlastnosti:

Napájacia jednotka s APFC pozostáva z dvoch blokov: prvý je 410V stabilizátor (v skutočnosti APFC), druhý je klasický klasický spínaný zdroj.
- APFC poskytuje účinník približne 0,9. To je to, k čomu smerujeme - "1".
- APFC pracuje na frekvencii približne 200 kHz. Súhlasíte, sťahovanie prúdu 200 000 krát za sekundu vo vzťahu k 50 Hz je prakticky v každom okamihu, to znamená lineárne.
- Obvod APFC poskytuje stabilné konštantné napätie na výstupe cca 410V a pracuje od 110 do 250V (v praxi od 40V). To znamená, že priemyselná sieť prakticky neovplyvňuje činnosť vnútorných stabilizátorov.

Práca na schéme:

Princíp činnosti APFC je založený na akumulácii energie v tlmivke a jej následnom návrate do záťaže.
Keď je napájanie dodávané cez tlmivku, jej prúd zaostáva za napätím. Po odstránení napätia nastáva fenomén samoindukcie. Napájací zdroj to teda žerie a keďže samoindukčné napätie sa môže priblížiť k dvojnásobku priloženého - tu je vaša práca od 110 V! Úlohou obvodu APFC je dávkovať prúd cez tlmivku s danou presnosťou tak, aby na výstupe bolo vždy napätie 410V bez ohľadu na záťaž a vstupné napätie.

Na obrázku 3 vidíme jednosmerný prúd - zdroj konštantného napätia za mostíkom (nestabilizovaný), akumulačnú tlmivku L1, tranzistorový spínač SW1, ktorý je riadený komparátorom a PWM. Obvod je na prvý pohľad robený dosť odvážne, keďže kľúč v momente otvorenia skutočne urobí skrat vo vývode, ale to si odpustíme, vzhľadom na to, že k obvodu dochádza mikrosekundy s frekvenciou 200 000-krát za sekundu. Ale v prípade porúch ovládacieho obvodu kľúča budete určite počuť a ​​dokonca aj cítiť a možno uvidíte, ako v podobnej schéme vyhoria vypínače.

1. Tranzistor SW1 je otvorený, prúd tečie do záťaže ako predtým cez tlmivku z "+ DC" - "L1" - "SW2" - "RL" do "-DC". Ale tlmivka odoláva pohybu prúdu (samoindukcia je začiatok), pričom v tlmivke L1 dochádza k akumulácii energie - napätie na nej rastie takmer na jednosmerné napätie, keďže ide o skrat (aj keď napr. zlomok času (kým je všetko v poriadku).Dióda SW2 zabraňuje vybitiu kondenzátora C1 v momente otvorenia tranzistora.
2. Tranzistor SW1 sa zatvoril ... napätie na záťaži sa bude rovnať súčtu napätí zdroja DC1 a tlmivky L1, ktorá sa práve pripojila k zdroju bez kyseliny a vyhodila samoindukčný prúd s obrátenou polaritou . Magnetické pole tlmivky, ktoré mizne, ju prekročí a vyvolá na nej EMF samoindukcie opačnej polarity. Teraz má samoindukčný prúd jeden smer so stratou zdrojového prúdu (koniec samoindukcie). Samoindukcia je fenomén indukcie EMF v elektrickom obvode v dôsledku zmeny sily prúdu.
Takže v momente samoindukcie po zatvorení tranzistora sa náš prídavok na 410V získa v dôsledku pridania energie z tlmivky. Prečo doplnok? Spomeňte si na školu, koľko bude na výstupe mostíka s kondenzátorom, ak je vstup 220v? Správne, vynásobte 220 V odmocninou z dvoch (1,41421356) = 311 V. Bolo by to bez fungovania schémy APFC. Je to tak v bode, kde čakáme na 410V, pričom funguje iba pracovná miestnosť + 5V a samotná jednotka nebeží. Teraz nemá zmysel jazdiť APFC, obsluha bude mať dosť svojich 2 Ampérov.
Toto všetko je prísne kontrolované 410V spätnoväzbovým riadiacim obvodom. Úroveň samoindukcie je regulovaná časom otvorenia tranzistorov, to znamená, že čas akumulácie energie L1 je stabilizácia šírky impulzu. Úlohou APFC je stabilne udržiavať 410V na výstupe pri zmene vonkajších faktorov siete a záťaže.

Ukazuje sa teda, že napájacia jednotka s APFC má dva napájacie zdroje: 410V stabilizátor a samotné klasické napájanie.

Znižovanie závislosti špičiek odberu prúdu na špičkách sínusoidy je zabezpečené prenosom týchto špičiek na pracovnú frekvenciu obvodu APFC - 200 000-krát za sekundu, ktorá sa približuje lineárnej spotrebe prúdu v každom časovom bode sínusoidy 50Hz 220V. Q.E.D.

Výhody APFC:
- účinník asi 0,9;
- práca z akejkoľvek rozmarnej siete 110 - 250 V, vrátane nestabilnej vidieckej;
- odolnosť proti hluku:
- vysoký koeficient stabilizácie výstupných napätí vďaka stabilnému vstupu 410V;
- nízky faktor zvlnenia výstupných napätí;
- malé veľkosti filtrov, pretože frekvencia je asi 200 kHz.
- vysoká celková účinnosť jednotky.
- malé rušenie spôsobené priemyselnou sieťou;
- vysoký ekonomický efekt pri platbe za svetlo;
- elektrické vedenie je vyložené;
- v podnikoch a telekomunikačných organizáciách, ktoré majú 60V staničné batérie, sa môžete zaobísť bez UPS na napájanie kritických serverov - jednoducho zapojte jednotku do 60V garantovaného napájacieho obvodu bez toho, aby ste čokoľvek menili a nerešpektovali polaritu (ktorá nie je prítomná) . To vám umožní dostať sa z tých nešťastných 15 minút práce z UPS na 10 hodín zo staničných batérií, aby vám v prípade nenaštartovania naftového motora nespadol celý riadiaci systém. A mnohí tomu nevenujú pozornosť alebo o tom nepremýšľali, kým sa dieselový motor raz nejako neurazí ... Všetko zariadenie bude naďalej fungovať a nebude čo ovládať, pretože počítače budú odrezané o 15 minút. Výrobca uvádza prevádzkový rozsah 90 - 265 V kvôli absencii takého štandardu napájania ako premenné 60 V, ale praktický limit prevádzky bol získaný pri 40 V, nemalo zmysel kontrolovať nižšie.
Ešte raz si pozorne prečítajte odsek a zhodnoťte možnosti vášho UPS pre kritické servery!

Nevýhody APFC:
- cena;
- Ťažkosti s diagnostikou a opravou;
- drahé diely (tranzistory - asi 5 USD za kus a niekedy ich je až 5), náklady na opravu sa často neospravedlňujú;
- problémy spoločnej práce so zdrojmi neprerušiteľného napájania (UPS) v dôsledku veľkého nárazového prúdu. Musíte si vybrať UPS s dvojnásobnou výkonovou rezervou.

Teraz sa pozrime na napájací obvod FSP Epsilon 1010 na obr. 12.

Na FSP Epsilon 1010 výkonovú časť APFC predstavujú tri paralelne stojace tranzistory HGTG20N60C3 s prúdom 45A a napätím 600V: www.fairchildsemi.com/ds/HG/HGT1S20N60C3S.pdf
V našom typickom diagrame sú 2 z nich Q10, Q11, ale to nič nemení na podstate. Náš blok je len silnejší. Signál FPC OUT ide z 12. vetvy mikroobvodu CM6800G na 12. pin riadiaceho modulu na obr.2. Ďalej cez odpor R8 pre brány kľúčov. Takto sa riadi APFC. Riadiaci obvod APFC je napájaný z + 15V prevádzkovej miestnosti cez optočlen M5, odpor R82 - 8pin CB (A). Štartuje však až po spustení jednotky do záťaže signálom PW-ON (zelený vodič 24-pinového konektora k zemi).

Typické poruchy:

Symptómy:
- poistka fúka bavlnou;
- blok "nedýcha" ani po výmene poistky, čo je ešte horšie. To znamená, že poškodenie hrozí, že sa premení na drahšie opravy.

Diagnóza: Zlyhanie schémy APFC.

Liečba:
Je ťažké urobiť chybu pri diagnostike zlyhania APFC.
Všeobecne sa uznáva, že jednotku s APFC je možné spustiť bez APFC, ak zlyhá. A budeme si to myslieť, ba dokonca si to overíme, najmä pokiaľ ide o nebezpečné experimenty s drahými tranzistormi HGT1S20N60C3S. Spájkujeme tranzistory.
Jednotka funguje dobre, ak bol problém iba v schéme APFC, ale musíte pochopiť, že napájací zdroj stratí energiu až o 30% a nedá sa uviesť do prevádzky - stačí skontrolovať. No, potom už meníme tranzistory na nové, ale jednotku zapíname sériovo cez 220V 100W žiarovku. Blok načítame napríklad na starý HDD. Ak lampa vyhorí na podlahu a HDD sa spustí (dotknite sa ho prstami), na jednotke sa točí ventilátor - existuje šanca, že oprava je u konca. Začíname bez lampy s veľkosťou poistky zmenšenou 3-krát. Nevyhorelo to teraz? No, potom zaspájkujeme natívnu F1 a ideme na hodinový test pri ekvivalentnej záťaži 300-500 wattov! Lampa horiaca plným žiarením vám povie o úplnom otvorení kľúčových tranzistorov alebo ich vykúpenom stave, hľadáme pred nimi problém.
Ak sme v niektorej fáze nemali šťastie, vraciame sa k novému nákupu tranzistorov, pričom nezabudneme dokúpiť aj radič CM6800G. Zmena detailov, robiť to všetko odznova. Nezabudnite vizuálne skontrolovať celú dosku!

Symptómy:
- jednotka sa spustí každý druhý raz alebo keď je zapojená do siete na 5 minút;
- máte z ničoho nič chybný HDD;
- ventilátory sa točia, ale systém sa nespustí, BIOS pri štarte nepípa;
- opuchnuté kondenzátory na základnej doske, grafickej karte;
- systém sa náhodne reštartuje, zamrzne.

Diagnóza: suché elektrolytické kondenzátory.

Liečba:
- rozoberte jednotku a vizuálne nájdite opuchnuté kondenzátory;
- najlepším riešením je vymeniť všetko za nové, a nie len nafúknuté;

Nenaštartuje sa v dôsledku vyschnutých kondenzátorov v prevádzke C43, C44, C45, C49;
K poruchám komponentov dochádza v dôsledku zvýšeného zvlnenia v obvode + 5V, + 12V v dôsledku vysychania filtračných kondenzátov.

Symptómy:
- jednotka píska alebo pípa;
- tón ​​píšťalky sa mení pri zaťažení;
- jednotka píska len vtedy, keď je studená alebo horúca.

Diagnóza: Prasknutá DPS alebo chýbajúce prvky.

Liečba:
- rozoberieme blok;
- vizuálne skontrolujte dosku plošných spojov v miestach spájkovania kľúčových tranzistorov a filtračných tlmiviek na oválne trhliny v mieste spájkovania;
- ak sa nič nenašlo, potom ešte spájkujeme nohy výkonových prvkov.
- skontrolujte a vychutnajte si ticho.

Existuje mnoho ďalších porúch, až po vnútorné zlomy alebo poruchy medzi závitmi, praskliny v doske a častiach atď. Poruchy teploty sú obzvlášť nepríjemné, keď funguje, kým sa nezahreje alebo nevychladne.
Napájacie zdroje od iných výrobcov majú podobný princíp fungovania, čo vám umožní problém vyriešiť a opraviť.

Na záver pár tipov týkajúcich sa PSU:
1.Nikdy neodpájajte napájací zdroj s APFC zo zásuvky! Najprv zaparkujte systém a potom odpojte alebo vypnite napájací kábel - inak skončíte pri hraní ...
Ak dôjde k strate napätia v čase prevádzky jednotky, natiahne sa oblúk a objaví sa oblúk, čo vedie k hromade iných harmonických ako 50 Hz - tentoraz napätie klesá a klávesy APFC sa snažia udržiavať stabilné napätie na výstup, pričom sa úplne a na dlhší čas otvorí, čo spôsobí ešte väčší prúd a oblúk je dva. To vedie k rozpadu otvorených tranzistorov obrovskými prúdmi a nekontrolovaným napätím harmonických - to sú tri. Ak chcete, je ľahké to skontrolovať. Osobne som už skontroloval ... teraz som napísal tento článok a minul som 25 dolárov na opravy. Môžete napísať aj svoj vlastný. Mimochodom, pri FSP Epsilon 1010 tlačidlo na puzdre neodpája napájací kábel, ale riadiaci systém, pričom všetky napájacie prvky zostávajú pod napätím - pozor! Preto, ak skutočne potrebujete počítač naliehavo vypnúť, urobte to pomocou tlačidla napájania na jednotke - tu je všetko premyslené.

2. Ak vopred viete, že budete pracovať s neprerušiteľným zdrojom, potom si kúpte napájací zdroj s PPFC. Ušetríte si tak zbytočné problémy.

V príbehu som sa snažil nedávať zbytočné grafy, schémy, vzorce a odborné výrazy, aby som neodstrašil bežného trýzniteľa jeho PC na piatom riadku, hlbšie pochopenie základov napájania, ktoré mu predĺži uptime.

Teraz je čas rozobrať systémovú jednotku a určiť model vášho napájacieho zdroja a zároveň z neho vytriasť prach. Jednej poruche ste už zabránili. Čistá, vďačne poslúži dlhšie. Namažte ventilátor, to sa tiež odporúča.

Kto prečítal článok až do konca - ďakujem všetkým!
Váš PSU je teraz v bezpečí.

PFC je Power Factor Correction, ktorý je preložený z angličtiny. ako "Korekcia účinníka", označuje sa aj ako "Kompenzácia jalového výkonu".
Pokiaľ ide o spínané zdroje, tento termín znamená prítomnosť zodpovedajúcej sady prvkov obvodu v napájacom zdroji, ktorá sa tiež nazýva "PFC". Tieto zariadenia sú navrhnuté tak, aby znížili jalový výkon spotrebovaný napájacím zdrojom. Zdroje bez PFC vytvárajú vysokovýkonný nárazový šum na sieťovom zdroji pre elektrické spotrebiče zapojené paralelne.
Na kvantifikáciu zavedeného skreslenia a rušenia existuje účinník (KM alebo účinník). Skutočný faktor (alebo účinník) je pomer činného výkonu (výkonu nenávratne spotrebovaného zdrojom) k celkovému, t.j. na vektorový súčet činného a jalového výkonu. Faktor výkonu (nezamieňať s účinnosťou!) Je v skutočnosti pomer užitočného a prijatého výkonu a čím bližšie je k jednote, tým lepšie.

PFC odrody

PFC prichádza v dvoch príchutiach – pasívna a aktívna.
Najjednoduchší a teda aj najrozšírenejší je tzv pasívne PFC... Pasívne PFC sú vyrobené na reaktívnom prvku - tlmivke. Bohužiaľ, aby sa dosiahla prijateľná účinnosť, jeho rozmery sa získajú úmerne rozmerom transformátorovej verzie konštrukcie tohto zdroja, čo nie je ekonomicky výhodné. Veľké geometrické rozmery tlmivky sú získané, pretože musí pracovať na frekvencii 50 Hz (presnejšie 100 Hz kvôli zdvojnásobeniu frekvencie po usmernení) a nemôže byť menšia ako zodpovedajúci transformátor pre rovnaký výkon. Pomerne často je veľmi malá tlmivka ukrytá v PSU pod názvom "pasívne PFC". Presnejšie povedané, v prípade tohto zdroja nemôže byť dostatočne veľká tlmivka z dôvodu veľmi obmedzeného priestoru. Takéto dekoratívne PFC môže pokaziť dynamický výkon zdroja alebo spôsobiť nepravidelnú prevádzku.

Aktívny PFC je ďalší spínaný zdroj so stúpajúcim napätím.
Okrem toho, že aktívny PFC poskytuje účinník blízky ideálnemu, na rozdiel od pasívneho zlepšuje aj chod napájacieho zdroja - dodatočne stabilizuje vstupné napätie hlavného stabilizátora bloku - blok sa stáva citeľne menej citlivé na znížené sieťové napätie, aj pri použití aktívneho PFC je celkom jednoduché navrhnúť bloky s univerzálnym napájaním 110 ... 230 V, ktoré nevyžadujú manuálne prepínanie sieťového napätia.
Použitie aktívneho PFC tiež zlepšuje odozvu napájacieho zdroja pri krátkodobých (zlomky sekundy) poklesoch sieťového napätia - v takýchto momentoch jednotka pracuje na úkor energie vysokonapäťových usmerňovacích kondenzátorov, ktorých účinnosť sa viac ako zdvojnásobuje. Ďalšou výhodou použitia aktívneho PFC je nižšia úroveň vysokofrekvenčného šumu na výstupných vedeniach, t.j. Tieto PSU sa odporúčajú na použitie v PC s periférnymi zariadeniami navrhnutými na prácu s analógovým audio/video materiálom.

Medzinárodné organizácie a PFC

Medzinárodná elektrotechnická komisia (IEC) alebo IEC (Medzinárodná elektrotechnická komisia) a Medzinárodná organizácia pre normalizáciu (ISO) stanovujú limity pre obsah a úrovne harmonických vo vstupnom prúde sekundárnych napájacích zdrojov. Používanie elektrických spotrebičov, ktoré nespĺňajú normy týchto organizácií, je v mnohých krajinách zakázané, takže dizajnéri serióznych zariadení to musia mať na pamäti.

Čo je napájací zdroj s aktívnym modulom na korekciu účinníka PFC?

1. PFC (Korekcia účinníka)

   Obvyklý, klasický, 220V AC obvod na usmernenie napätia pozostáva z diódového mostíka a vyhladzovacieho kondenzátora. Problém je v tom, že nabíjací prúd kondenzátora má impulzný charakter (trvanie je asi 3 mS) a v dôsledku toho ide o veľmi veľký prúd. Napríklad pre napájací zdroj so záťažou 200W bude priemerný prúd zo siete 220V 1A a impulzný prúd bude 4-krát vyšší. Ak je takýchto zdrojov veľa a (alebo) sú výkonnejšie? ..potom tie prúdy budú len šialené - neustoja rozvody, zásuvky a budete musieť platiť viac za elektrinu, pretože sa veľmi prihliada na kvalitu odberu prúdu. Napríklad veľké továrne majú špeciálne kondenzátorové banky na kompenzáciu „kosínusu“. V modernej výpočtovej technike čelili rovnakým problémom, ale nikto nebude inštalovať viacpodlažné konštrukcie a išiel na druhú stranu - v napájacích zdrojoch je inštalovaný špeciálny prvok na zníženie "impulzu" spotrebovaného prúdu - PFC. Je zabudovaný medzi usmerňovač a kondenzátor, čím obmedzuje amplitúdu prúdu a časom sa naťahuje. PFC sú pasívne a aktívne, čo je určené tlmiacim prvkom.

2. Neviem to s istotou, ale toto je vstavaný filter šumu v elektrickej sieti. To znamená, že takýto počítač nepotrebuje prepäťovú ochranu.
3. PFC (Power Factor Correction) sa prekladá ako Power Factor Correction, nazývaná aj kompenzácia jalového výkonu.
4. Bežná pulzná napájacia jednotka je napájaná sínusoidou (rovnakou 220V) cez usmerňovač (most) s kapacitnou záťažou. Preto spotrebovaný prúd nie je ani zďaleka sínusový, vyzerá ako krátke vrcholy umiestnené na vrcholoch sínusoidy. To znamená, že z hľadiska teórie obvodov je to nelineárny prvok a spôsobuje silné rušenie (harmonické 50 Hz) vysielané do siete. Pri veľkom počte takýchto záťaží je narušená aj bežná prevádzka transformovne - straty sa zvyšujú, účinnosť klesá. PFC je prídavný menič, ktorý je napájaný z usmerňovača bez kapacitnej záťaže (zvlnenie napätia s frekvenciou 100Hz) a vydáva konštantné napätie, z ktorého je už napájaný hlavný menič. Výhodou takejto schémy je, že spotrebovaný prúd je blízko sínusoidu, hladina hluku je znížená a transformátor pracuje v normálnom režime. Nevýhodou je zložitosť a cena. Typicky sa takéto obvody nachádzajú vo vysokovýkonných napájacích zdrojoch, v rozsahu stoviek W, vrátane teraz populárnych meničov pre asynchrónne motory.
5. PFC (Power Factor Correction) sa prekladá ako Power Factor Correction, nazývaná aj kompenzácia jalového výkonu. Najjednoduchšia a teda najbežnejšia je takzvaná pasívna PFC, čo je klasická tlmivka s relatívne veľkou indukčnosťou zapojená do siete sériovo s napájaním.
   Aktívny PFC je ďalší spínaný zdroj so zvyšujúcim sa napätím.
   aktívny PFC na rozdiel od pasívneho zlepšuje činnosť napájacieho zdroja - dodatočne stabilizuje vstupné napätie hlavného stabilizátora bloku, blok sa stáva citeľne menej citlivým na nízke sieťové napätie a pri použití aktívneho PFC bloky s univerzálnym výkonom 110 ... 230V sú ľahko vyvinuté, nevyžadujú ručné prepínanie sieťového napätia. (Takéto PSU majú v spojení s lacným UPS (neprerušiteľné napájanie) špecifickú funkciu, vydávanie krokového signálu pri napájaní z batérie môže viesť k poruchám počítača, preto výrobcovia odporúčajú v takýchto prípadoch použiť Smart UPS)
   Použitie aktívneho PFC tiež zlepšuje odozvu napájacieho zdroja pri krátkodobých (zlomky sekundy) poklesoch sieťového napätia v takýchto momentoch, jednotka pracuje na úkor energie vysokonapäťových usmerňovacích kondenzátorov, ktorých účinnosť sa viac ako zdvojnásobuje. Ďalšou výhodou použitia aktívneho PFC je nižšia úroveň vysokofrekvenčného šumu na výstupných linkách, t.j. takéto napájacie zdroje sa odporúčajú na použitie v PC s perifériami určenými na prácu s analógovým audio/video materiálom.

Čo je PFC a prečo je to potrebné

Elektronické zariadenia

PFC ( skratka z Korekcia účinníka)- v preklade "Korekcia účinníka", existuje aj názov "kompenzácia jalového výkonu".

Faktor alebo účinník je vlastne pomer činného výkonu (výkon spotrebovaný zdrojom nenávratne) k plnému výkonu, t.j. na vektorový súčet činného a jalového výkonu. Faktor výkonu (nezamieňať s účinnosťou!) Je v skutočnosti pomer užitočného a prijatého výkonu a čím bližšie je k jednote, tým lepšie.

PFC prichádza v dvoch príchutiach - pasívne a aktívne.
Počas prevádzky spínaný zdroj bez akéhokoľvek dodatočného PFC spotrebúva energiu zo siete v krátkych impulzoch, ktoré sa približne zhodujú s vrcholmi sínusoidy sieťového napätia.

Najjednoduchší a teda aj najrozšírenejší je tzv pasívne PFC, čo je konvenčná tlmivka s relatívne veľkou indukčnosťou, zapojená do siete v sérii s napájacím zdrojom.

Pasívne PFC trochu vyhladzuje prúdové impulzy, predlžuje ich v čase - pre vážny vplyv na účinník je však potrebná veľká indukčná tlmivka, ktorej rozmery neumožňujú inštaláciu do zdroja (nie je rozdiel medzi počítačom resp. TV). Typický účinník PSU s pasívnym PFC je len asi 0,75.

Aktívny PFC je ďalší spínaný zdroj so stúpajúcim napätím.
Veľmi často sa to nazýva aj „swap“ alebo „predpoklad“
Ako vidíte, tvar prúdu spotrebovaného napájacím zdrojom s aktívnym PFC, veľmi málo sa líši od spotreby bežnej odporovej záťaže - výsledný účinník takejto jednotky môže pri prevádzke pri plnom zaťažení dosiahnuť 0,95 ... 0,98.

Je pravda, že s klesajúcim zaťažením sa účinník znižuje minimálne na približne 0,7 ... 0,75 - to znamená na úroveň blokov s pasívne PFC... Treba však poznamenať, že špičkové hodnoty aktuálnej spotreby pre jednotky s aktívny PFC napriek tomu, dokonca aj pri nízkom výkone, citeľne menej ako všetky ostatné bloky.

okrem toho aktívny PFC poskytuje takmer ideálny účinník, takže na rozdiel od pasívneho tiež zlepšuje chod zdroja - dodatočne stabilizuje vstupné napätie hlavného stabilizátora bloku - blok sa stáva citeľne menej citlivým na nízke sieťové napätie, a pri použití aktívneho PFC bloky s univerzálnym napájaním 110 ... 230V, ktoré nevyžadujú ručné prepínanie sieťového napätia.

Takéto PSU majú špecifickú vlastnosť - ich prevádzka v spojení s lacnými UPS, ktoré poskytujú krokový signál pri prevádzke na batériu, môže viesť k poruchám počítača, preto výrobcovia odporúčajú v takýchto prípadoch používať Smart UPS, ktoré vždy vydávajú sínusový signál.

Tiež pomocou aktívneho PFC zlepšuje odozvu napájacieho zdroja pri krátkodobých (zlomky sekundy) poklesoch sieťového napätia - v takýchto momentoch jednotka pracuje na úkor energie vysokonapäťových usmerňovacích kondenzátorov, ktorých účinnosť sa viac ako zdvojnásobuje. Ďalšou výhodou použitia aktívneho PFC je nižšia úroveň vysokofrekvenčného rušenia na výstupných linkách, t.j. Tieto PSU sa odporúčajú na použitie v PC s periférnymi zariadeniami navrhnutými na prácu s analógovým audio/video materiálom.

Teraz trocha teórie

Obvyklý, klasický, 220V AC obvod na usmernenie napätia pozostáva z diódového mostíka a vyhladzovacieho kondenzátora. Problém je v tom, že nabíjací prúd kondenzátora má impulzný charakter (trvanie je asi 3 mS) a v dôsledku toho ide o veľmi veľký prúd.

Napríklad pre napájací zdroj so záťažou 200W bude priemerný prúd zo siete 220V 1A a impulzný prúd bude 4-krát vyšší. Ak je takýchto zdrojov veľa a (alebo) sú výkonnejšie? ... potom tie prúdy budú len šialené - neustoja rozvody, zásuvky a budete musieť platiť viac za elektrinu, pretože sa veľmi prihliada na kvalitu odberu prúdu.

Napríklad veľké továrne majú špeciálne kondenzátorové banky na kompenzáciu „kosínusu“. V modernej výpočtovej technike čelili rovnakým problémom, ale nikto nebude inštalovať viacpodlažné konštrukcie a išiel na druhú stranu - v napájacích zdrojoch je inštalovaný špeciálny prvok na zníženie "impulzu" spotrebovaného prúdu - PFC.

Jednotlivé typy sú oddelené farbami:

• červená - bežný napájací zdroj bez PFC,
• žltá - bohužiaľ, "obyčajný napájací zdroj s pasívnym PFC",
• zelená - PSU s pasívnym PFC s dostatočnou indukčnosťou.

Model zobrazuje procesy pri zapnutí napájania a krátkodobú poruchu po 250 mS. K veľkému rázu v prítomnosti pasívneho PFC dochádza, pretože pri nabíjaní vyhladzovacieho kondenzátora sa v induktore nahromadí príliš veľa energie. Na boj proti tomuto efektu sa napájacia jednotka postupne zapína - najprv sa do série s tlmivkou zapojí odpor, aby sa obmedzil štartovací prúd, potom sa skratuje.

Pre napájaciu jednotku bez PFC alebo s ozdobným pasívnym PFC túto úlohu plní špeciálny termistor s kladným odporom, t.j. jeho odpor sa pri zahrievaní výrazne zvyšuje. Pri veľkom prúde sa takýto prvok veľmi rýchlo zahreje a prúd klesá, následne poklesom prúdu ochladzuje a nemá vplyv na obvod. Termistor teda plní svoje obmedzujúce funkcie len pri veľmi vysokých rozbehových prúdoch.

Pri pasívnych PFC nie je prúdový impulz pri zapnutí taký veľký a termistor často neplní svoju obmedzujúcu funkciu. V bežných veľkých pasívnych PFC je okrem termistora inštalovaný aj špeciálny obvod, ale v „tradičných“, dekoratívnych, nie je.

A to podľa samotných tabuliek. Dekoratívny pasívny PFC dáva napäťový ráz, ktorý môže viesť k poruche napájacieho obvodu, priemerné napätie je o niečo menšie ako v prípade bez_PFC a pri krátkodobom výpadku napájania klesne napätie o väčšiu hodnotu ako bez_PFC. Na prvý pohľad jasné zhoršenie dynamických vlastností. Normálny pasívny PFC má tiež svoje vlastné charakteristiky. Ak neberieme do úvahy počiatočný impulz, ktorý musí byť nevyhnutne kompenzovaný spínacou sekvenciou, potom môžeme povedať nasledovné:

Výstupné napätie sa znížilo. Je to správne, pretože sa nerovná špičkovému príkonu ako pri prvých dvoch typoch napájacích jednotiek, ale „prevádzkovému“. Rozdiel medzi vrcholom a pôsobením sa rovná odmocnine z dvoch.
Zvlnenie výstupného napätia je oveľa menšie, pretože niektoré funkcie vyhladzovania sa prenášajú na tlmivku.
- Pokles napätia počas krátkodobých výpadkov napájania je tiež menší z rovnakého dôvodu.
- Po zlyhaní nasleduje šplechnutie. Toto je veľmi významná nevýhoda a je to hlavný dôvod, prečo pasívne PFC nie sú bežné. K tomuto prepätiu dochádza, pretože k nemu dochádza, keď je zapnutý, ale v prípade prvého zapnutia môže špeciálny obvod niečo opraviť, potom je to oveľa ťažšie urobiť v prevádzke.
- Pri krátkodobej strate vstupného napätia sa výstup nemení tak prudko ako u iných verzií zdroja. To je veľmi cenné, pretože pomalá zmena napätia, obvod riadenia napájacieho zdroja funguje veľmi úspešne a na výstupe napájacieho zdroja nedôjde k rušeniu.

Pri iných verziách napájacej jednotky s takýmito poruchami na výstupoch napájacej jednotky určite dôjde k rušeniu, čo môže ovplyvniť spoľahlivosť prevádzky. Ako časté sú krátkodobé výpadky elektriny? Podľa štatistík 90% všetkých neštandardných situácií pri 220V sieti pripadá práve na takýto prípad. Hlavným zdrojom výskytu je spínanie v napájacom systéme a pripojenie výkonných spotrebiteľov.

Obrázok ukazuje účinnosť PFC pri znižovaní prúdových impulzov:

U PSU bez PFC dosahuje prúd 7,5A, pasívny PFC ho znižuje 1,5-krát a normálny PFC znižuje prúd oveľa viac.