Типичные блоки питания компьютера опережают или отстают?

Блоки питания компьютера часто имеют функции «коррекции коэффициента мощности», которые повышают коэффициент использования до уровня, близкого к резистивным нагрузкам (1). Мне любопытно, что в отсутствие коррекции коэффициента мощности нагрузки на источник питания были бы. (В импульсных источниках питания используются как катушки индуктивности, так и конденсаторы; хотя я не уверен, как выглядит их нагрузка на стороне переменного тока)

power-supply switch-mode-power-supply power-factor-correction

— Билли ОНил
источник

Без PFC они были бы совершенно другим источником питания, то есть PFC является неотъемлемой частью поставки, а не усовершенствованием другой конструкции.

— Игнасио Васкес-Абрамс

@ IgnacioVazquez-Abrams: Это не просто большой конденсатор или индуктор на конце?

— Билли ОНил

Нет. В источниках питания используется активный PFC, который представляет собой преобразователь постоянного тока в постоянный ток, который отслеживает форму волны напряжения переменного тока и делает нагрузку резистивной по отношению к электросети, заставляя переменный ток быть синусоидальным и синфазным с напряжением.

— Адам Лоуренс

Я думаю, что хороший ответ на этот вопрос должен касаться разницы между коэффициентом мощности смещения и коэффициентом мощности искажения .

— Ли Аунг Ип

Ответы:

Это не столько случай опережающего или запаздывающего. В источнике питания без PFC схема состоит из мостового выпрямителя, за которым следует большой объемный конденсатор. Колпачок заряжается и падает между циклами линии переменного тока. Во время потенциально большой части цикла линии переменного тока мост не проводит, потому что напряжение на крышке все еще выше выпрямленного напряжения линии переменного тока. Прямо возле пика линии линейное напряжение превышает напряжение на крышке, и весь ток течет в крышку в течение этого небольшого угла проводимости.

Так что он не выглядит строго индуктивным или емкостным, но он генерирует большие линейные гармоники. Это действительно то, что регламентируют стандарты «коррекции коэффициента мощности». Это не фактор мощности, а гармоники. Огромные пиковые токи по сравнению со средним потреблением тока являются проблемой для коммунальных служб.

— Джон Д
источник

Я бы предложил пойти в Википедию для более глубокого объяснения, у них есть формулы и хороший график. Кроме того, «на самом деле это не коэффициент мощности», в некотором смысле неверно: обычно коэффициент мощности определяется как сочетание коэффициента мощности смещения и коэффициента мощности искажения.

— FrancoVS

Извините, но этот ответ вообще не описывает блок питания для ПК, даже без PFC. Он описывает линейный блок питания. В SMPS (используется во всех блоках питания ПК) зарядка и разрядка общей емкости происходит на частоте переключения блока питания, а не на частоте линии переменного тока.

— Джейми Ханрахан

@JamieHanrahan Как зарядка крышки может происходить на частоте переключения? Зарядка может происходить только в том случае, если линия переменного тока находится выше уровня максимального напряжения. Аналогичным образом, разряд происходит, когда линия переменного тока находится ниже общего напряжения крышки.

— Джон Д

@JohnD Там нет массовой крышки, где вы думаете, что это! SMPS типа ПК имеет двухполупериодный выпрямитель, за которым следует прерыватель, который превращает нефильтрованный постоянный ток в 30 кГц или около того прямоугольную волну. Это вход для понижающего трансформатора, результат выпрямлен FW, затем идет крышка фильтра. В секции freq line нет полной заглавной буквы. (Да, старые блоки питания без PFC с переключателем 110/220 действительно использовали колпачок, но он был в удвоителе напряжения перед выпрямителем FW. Он обойден в положении 220.) Черт, часть всей точки SMPS заключается в том, чтобы избежать гораздо большей крышки, которая была бы необходима при 50 или 60 Гц.

— Джейми Ханрахан

@JamieHanrahan В Q или A не был указан возраст блока питания ПК. У каждого открытого источника питания ATX был мостовой выпрямитель -> массовые заглушки -> переключающая часть переключения. Некоторые из них имели автоматическое переключение напряжения, некоторые ручные, а некоторые типичные современные 90-260 В переменного тока. Эти последние, конечно, нуждаются в чрезмерно ограниченных входных данных. Случайно я не думаю, что открыл блок питания PFC ATX, даже чтобы сменить вентилятор (это означает, что я не открывал последние модели).

— Крис Х

Введите описание изображения здесь

На изображении выше показан простой источник питания без переключателя PFC. Этот, вероятно, не будет использоваться в качестве блока питания компьютера, так как он маломощный, но этого достаточно, чтобы проиллюстрировать это.

Сеть заряжается для зарядки конденсатора, а затем эта высоковольтная шина постоянного тока используется для питания преобразователя, который в данном случае представляет собой простой преобразователь с обратной связью, но существует несколько других конструкций.

Конденсатор выбран достаточно большим, чтобы на нем было мало пульсаций: в результате выпрямитель может проводить только вблизи пика сети.

Результатом этого является не то, что ток опережает или отстает от напряжения, а то, что ток несинусоидален с пиками тока вблизи пиков напряжения. Это вносит существенные гармонические искажения.

Чтобы добавить PFC на большинстве источников питания, перед этим конденсатором добавляется вторая ступень, которая формирует ток в соответствии с формой сетевого напряжения. Как правило, это повышающий преобразователь, как показано ниже.

Введите описание изображения здесь

— Уоррен Хилл
источник