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能华直流稳压电源加PFC是什么?
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能华直流稳压电源加PFC是什么?

作者:能华电源   发布日期:2020-02-28 09:28   信息来源:能华电源

   PFC的英文全称为“PowerFactorCorrecTIon”,意思是“功率因数校正”,功率因数指的是有效功率与总耗电量(视在功率)之间的关系,也就是有效功率除以总耗电量(视在功率)的比值。基本上功率因数可以衡量电力被有效利用的程度,当功率因数值越大,代表其电力利用率越高。

什么是PFC?
PFC是电脑电源中的一个非常重要的参数,全称是电脑功率因素,简称为PFC,等于“视在功率乘以功率因素”,即:功率因素=实际功率/视在功率

功率因素:功率因数表征着电脑电源输出有功功率的能力。功率是能量的传输率的度量,在直流电路中它是电压V和电流A和乘积。在交流系统里则要复杂些:即有部分交流电流在负载里循环不传输电能,它称为电抗电流或谐波电流,它使视在功率(电压Volt乘电流Amps)大于实际功率。视在功率和实际功率的不等引出了功率因素,功率因素等于实际功率与视在功率的比值。

视在功率:即交流电压和交流电流的乘积,用公式表示为:S=UI。上式中,S是额定输出功率,单位是VA(伏安),U是额定输出电压,单位是V,如220V、380V等;I是额定输出电流,单位是A。视在功率包括两部分:有功功率(P)和无功功率(Q),有功功率是指直接做功的部分。比如使灯发亮,使电机转动,使电子电路工作等。因为这个功率做功后都变成了热量,可以直接被人们感觉到,所以有些人就产生一个错觉,即把有功功率当成了视在功率,孰不知有功功率只是视在功率的一部分,用式表示:P=SCOS0θ=UICOSθ=UI?F上式中,P是有功功率,单位是W(瓦),F=COSθ被称为功率因数,而θ是在非线性负载时电压电流不同相时的相位差。无功功率是储藏在电路中但不直接做功的那部分功率,用式表示:Q=Ssinθ=UIsinθ。上式中,Q为无功功率,单位是var(乏)。

对于计算机和其它一切靠直流电压工作的电子电路,离开无功功率是根本无法工作的。一般用户都认为计算机之类的设备只需要有功功率,而不需要无功功率。既然无功功率不做功,要它何用!于是他们当然就认为功率因数为1的电源最好。因为它能给出最大输出功率。然而,实际情况并非如此。假如有一台计算机,当交流市电输入后进行整流,就得到脉动直流电压,若不将脉动电压进行任何工,就直接提供给计算机电路,毫无疑问,电路根本无法正常工作。虽然这时计算机的功率因数接近于1,可这又有何用呢。为了让计算机电路能正常工作,必须向其提供平滑了的直流电压。这个“平滑”工作必须由接在计算机电源整流器后面的滤波电容器C来完成。这个滤波器就像一个水库,电容器里面必须储存足够数量的电荷,在整流半波之间的空白时,使电路上的工作电压仍不间断,能保持正常电平。换句话说,即使在两个脉动半波之间无输入电能时,UC的电压电平也无显著的变化,这个功能是靠电容器内的储能来实现的,储存在电容器内的这部分能量就是无功功率。所以说,计算机是靠无功功率的支持,才能保证电路正确运用有功功率实现正常运行的。

因此可以说,计算机不但需要有功功率,也需要无功功率,两者缺一不可。

一、什么是主动PFC?
主动式PFC,也称有源PFC。主动式PFC使用主动组件[控制线路及功率型开关式组件(powersineconductorOn/Offswitch),基本运作原理为调整输入电流波型使其与输入电压波形尽可能相似,功率因素校正值可达近乎100%。此外主动式PFC有另一项重要附加价值,即电源供应器输入电压范围可扩增为90Vdc到264Vdc的全域电压,电源供应器不需要像以往一般需切换电压。相对地,因为其优异功能,主动式PFC价格也较高。另外消费者还要注意,一般而言很多被动式的设计,在115V的系统上是没有置入的,因为厂商只作230V的部分,所以需请在115V电压系统下的消费者,留意此问题,可能多花了钱却买到在115V下没有PFC作用的电源供应器。

二、什么是被动PFC?
被动式PFC,不论静音与否,他们都可以被称作无源PFC。无源PFC一般采用电感补偿方法使交流输入的基波电流与电压之间相位差减小来提高功率因数,但无源PFC的功率因数不是很高,只能达到0.7~0.8。静音型被动PFC相比非静音型被动PFC,无论是成本上还是制造工艺上要求都比较高。这里还要说明的是,PFC会产生噪声的原因。从原理上讲,我们在上面看到的部分结构上和电感类似,在对电流和电压补偿的过程中,始终进行着充放电的过程,因而产生了磁性,最终会和周边的金属元件产生震动进而发出噪音。静音型PFC相当于两个非静音型PFC的叠加,达到震动互相抵消的目的。但是,在消除噪音的手段中,安装是否得当也是对静音效果影响较大的因素。在本次横测中就有因安装位置和安装方式不得当造成的静音型PFC不静音的现象。总体上来说,非静音型被动PFC与静音型被动PFC所能达到的效果大致相当,但都要低于主动式PFC的功因校正效果。

关于PFC稳压直流电源
在PFC当中,开关稳压电源是非常重要的一个组成部分。PFC当中的开关稳压电源功能和普通的开关稳压电源的区别并不巨大,只是在供电上有所区别。普通的开关稳压电源需要220V整流供电,而PFC稳压直流电源是由B+PFC供电。本文就将针对PFC电源进行简单的介绍。

整流以后不加滤波电容器,把未经滤波的脉动正半周电压作为斩波器的供电源,由于斩波器的一连串的做“开关”工作脉动的正电压被“斩”成电流波形,其波形的特点是:
1、电流波形是断续的,其包络线和电压波形相同,并且包络线和电压波形相位同相。
2、由于斩波的作用,半波脉动的直流电变成高频(由斩波频率决定,约100KHz)“交流”电,该高频“交流”电要再次经过整流才能被后级PWM使用。
3、从外供电总的看该用电系统做到了交流电压和交流电流同相并且电压波形和电流波形均符合正弦波形,既解决了功率因素补偿问题,也解决电磁兼容(EMC)和电磁干扰(EMI)问题。

该高频“交流”电在经过整流二极管整流并经过滤波变成直流电压(电源)向后级的PWM直流电源供电。该直流电压在某些资料上把它称为:B+PFC(TPW-4211即是如此),在斩波器输出的B+PFC电压一般高于原220交流整流滤波后的+300V,其原因是选用高电压,其电感的线径小、线路压降小、滤波电容容量小,且滤波效果好,对后级PWM开关管要求低等诸多好处。

目前PFC直流电源部分,起到开关作用的斩波管(K)有两种工作方式:
1、连续导通模式(CCM):开关管的工作频率一定,而导通的占空比(系数)随被斩波电压的幅度变化而变化。

2、不连续导通模式(DCM):斩波开关管的工作频率随被斩波电压的大小变化(每一个开关周期内“开”与“关”时间相等)。
功率因素校正直流电源中的PFC直流电源部分和PWM直流电源部分的激励部分均由一块集成电路完成,一块IC可以完成设计。 
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