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實(shí)例分析:如何選擇PFC電源

發(fā)布時(shí)間:2014-09-06 責(zé)任編輯:echolady

【導(dǎo)讀】PFC是功率因數(shù)校正的縮寫,用來表示電能得有效利用率。PFC的數(shù)值越大,說明其對(duì)電能的利用率越高。目前,只要是市面上通過了我國安規(guī)認(rèn)證的的電源,都必須安裝PFC電路。本篇文章就將為大家介紹如何選擇合適的PFC。在電源設(shè)計(jì)當(dāng)中,PFC電路都會(huì)被安裝在第二層濾波之后于全橋整流電路之前。PFC有能夠被細(xì)分為兩種,一種是無源PFC,也就是常說的被動(dòng)式PFC,一種是有源PFC,即主動(dòng)式PFC。

被動(dòng)式PFC采用的是電感補(bǔ)償方法使交流輸入的基波電流,也就是交流電與電壓之間相位差減小來提高功率因數(shù),被動(dòng)式PFC又分靜音式被動(dòng)PFC和非靜音式被動(dòng)PFC。被動(dòng)式PFC的功率因數(shù)只能達(dá)到0。7~0。8,它一般在高壓濾波電容附近。
 
主動(dòng)式PFC則是由電感電容及電子元器件兩部分所組成,它體積較小、需要通過專用的IC去調(diào)整電流的波形,對(duì)電流和電壓之間的相位差進(jìn)行補(bǔ)償。相對(duì)于被動(dòng)式PFC來說,主動(dòng)式PFC可以達(dá)到較高的功率因數(shù)通??蛇_(dá)98%以上,但它的成本就被動(dòng)式PFC來說也相對(duì)較高。此外,主動(dòng)式PFC還可用作輔助電源,所以在使用主動(dòng)式PFC的電路當(dāng)中,往往不需要待機(jī)變壓器,而且主動(dòng)式PFC輸出直流電壓的紋波很小,這種電源不必采用很大容量的濾波電容。
 
這里有一個(gè)有趣的現(xiàn)象,很多人在在購買電源時(shí),都喜歡購買帶有主動(dòng)式PFC的電源。雖然在使用上主動(dòng)式PFC具有一定的優(yōu)點(diǎn),但是還是要看情況而言。

主動(dòng)PFC和被動(dòng)PFC的優(yōu)勢(shì)
 
PFC的誕生是因?yàn)閭鹘y(tǒng)的二極管整流電路會(huì)對(duì)電網(wǎng)形成干擾,并且攻略也會(huì)降低浪費(fèi)電網(wǎng)的容量。為了解決這個(gè)問題,引入了PFC。簡單說被動(dòng)PFC是一個(gè)工頻電感器,利用電感中電流不能突變的原理,可以大幅降低電網(wǎng)干擾,同時(shí)提升功率因數(shù)。
 
被動(dòng)PFC的優(yōu)勢(shì)是:電路簡單,成本低,電磁干擾小。主動(dòng)PFC的優(yōu)勢(shì)是:電壓適應(yīng)范圍寬,功率因數(shù)高。

功率因數(shù)和轉(zhuǎn)換效率是兩個(gè)不同的指標(biāo)。功率因數(shù)是電路的參數(shù),交流電路中的一個(gè)指標(biāo),和線路損耗有一定的關(guān)系。功率因數(shù)的范圍是 0 1。0,1。0是最理想的,0在實(shí)際電路中其實(shí)不存在。供電局對(duì)這個(gè)指標(biāo)比較重視,對(duì)于一般家用沒有實(shí)際意義。轉(zhuǎn)換效率是關(guān)于能量轉(zhuǎn)換的,直接決定電源的損耗大小。轉(zhuǎn)換效率的范圍是 0% 100%,100%是理想的狀態(tài),0%是最差勁的極端。這才是我們應(yīng)該關(guān)心的,轉(zhuǎn)換效率越低,電源損耗越大,浪費(fèi)的電越多。功率因數(shù)不影響電表走字,0。1和1。0都是一樣的走法。轉(zhuǎn)換效率要影響電表走字,轉(zhuǎn)換效率越低,損耗的電能越多,電表也會(huì)多走些。高功率因數(shù),是在給供電局省錢。
高轉(zhuǎn)換效率,是在給自己省錢。
 
主動(dòng)PFC和電源轉(zhuǎn)換效率并沒有必然聯(lián)系就目前市面上的產(chǎn)品來看,大部分高轉(zhuǎn)換效率的電源都是主動(dòng)PFC的,也同時(shí)擁有很高的功率因數(shù)。
這有很大一部分是市場(chǎng)造成的:由于低端產(chǎn)品對(duì)成本的要求過于嚴(yán)格,所以幾乎不可能使用主動(dòng)PFC設(shè)計(jì)。而購買這種商品的人同樣不會(huì)關(guān)心功率因數(shù)及轉(zhuǎn)換效率究竟如何。因此低端電源普遍采用了傳統(tǒng)的電路設(shè)計(jì),效率低,功率因數(shù)也低。高端電源主要針對(duì)電腦玩家和專業(yè)場(chǎng)合設(shè)計(jì),功率普遍很大,成本可以放寬,本身賣得也很貴。被動(dòng)PFC在功率超過400W以后,損耗變大,效率變低,體積太大,重量也大。
 
主動(dòng)PFC在400W功率以上效率有優(yōu)勢(shì),雖然價(jià)格貴,但是高端用戶不會(huì)在乎這一點(diǎn)價(jià)格。高端電源通常都不會(huì)沿用傳統(tǒng)的電路設(shè)計(jì),而是廠家精心研發(fā)的先進(jìn)電路,效率自然提高很多。最終的結(jié)果就是:高端電源幾乎全都是主動(dòng)PFC,功率因數(shù)很高,效率也很高。
實(shí)際上,主動(dòng)PFC在低功率時(shí),自身損耗大于被動(dòng)PFC。畢竟它是一個(gè)復(fù)雜的電路,工作起來要消耗電能;而被動(dòng)PFC就是一個(gè)電感。不過很少有人讓高端電源工作的低負(fù)載下,這個(gè)問題也就不明顯了。
 
主動(dòng)PFC還有一個(gè)最麻煩的缺點(diǎn):電磁干擾大
為了搞定電磁干擾,EMI濾波電路要加強(qiáng),電路更加復(fù)雜。有些電源在待機(jī)時(shí)發(fā)出高頻噪音,也是因?yàn)橹鲃?dòng)PFC。
高端電源(400W或更高),首選主動(dòng)PFC,在大功率的場(chǎng)合,主動(dòng)PFC優(yōu)勢(shì)明顯,高端產(chǎn)品成本上不受限制,電路設(shè)計(jì)優(yōu)秀,完全可以彌補(bǔ)主動(dòng)PFC的缺點(diǎn)。高效率高性能的產(chǎn)品誰都喜歡。
 
低端電源(350W或更低),根據(jù)自己的需求選擇,不必苛求主動(dòng)PFC,在成本受限的情況下,主動(dòng)PFC的缺點(diǎn)開始暴露,電磁干擾,高頻噪音。在300W這個(gè)等級(jí),主動(dòng)PFC已經(jīng)完全沒有優(yōu)勢(shì)了。在給大家舉幾個(gè)例子:
 
用幾臺(tái)電腦分別使用額定400W、450W、500W的電源。
首先說額定400W的電源,主動(dòng)PFC,兩級(jí)EMI濾波,電路設(shè)計(jì)比較前衛(wèi),轉(zhuǎn)換效率很高,自身發(fā)熱小,因?yàn)?a target="_blank" style="text-decoration:none;" >開關(guān)頻率很高,超過了人能聽見的范圍,聽不到高頻噪音。
400W;主動(dòng)PFC;三級(jí)EMI濾波;傳統(tǒng)的主動(dòng)PFC設(shè)計(jì),轉(zhuǎn)換效率不高,自身發(fā)熱一般;開關(guān)頻率不算高,有明顯的高頻噪音。
450W;主動(dòng)PFC;三級(jí)EMI濾波;傳統(tǒng)的主動(dòng)PFC設(shè)計(jì),轉(zhuǎn)換效率偏低,自身發(fā)熱大,開關(guān)頻率應(yīng)該比較高,沒有明顯的高頻噪音。
500W;被動(dòng)PFC;兩級(jí)EMI濾波;傳統(tǒng)的被動(dòng)PFC設(shè)計(jì),轉(zhuǎn)換效率糟糕,發(fā)熱巨大。沒有任何高頻噪音,不過風(fēng)扇的噪音很大。
400W這個(gè)電源,也都是名廠產(chǎn)品。主動(dòng)PFC效率明顯占優(yōu),不過在EMI濾波器方面,主動(dòng)PFC卻更為實(shí)用。
 
在文章當(dāng)中,我們通過對(duì)主動(dòng)式和被動(dòng)式兩種PFC電路的介紹和對(duì)比,來幫助大家分析如何選擇適合自己的PFC。從結(jié)論上來看,主動(dòng)式的PFC更加適合配置較齊全的高成本電源,而在一般情況下我們?nèi)绻胧褂肞FC,那么選擇被動(dòng)式PFC就可以滿足需求。

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