Apfc блок питания что это
Не каждый источник бесперебойного питания способен корректно работать с блоком питания APFC. При выборе ИБП важно правильно подобрать мощность устройства.
Если блок питания имеет в своем составе активный корректор мощности (APFC) — это накладывает определенные обременения на питающий источник (ИБП). При работе корректора мощности мгновенные токи значительно превышают расчетное значение выходных токов ИБП в режиме инвертора. Из-за этого может срабатывать токовая защита ИБП. Вариант выхода из ситуации — использование ИБП с значительным запасом по мощности (току).
В момент пропадания или резкого уменьшения уровня напряжения входной сети импульсный блок питания (БП) с корректором мощности (КМ или PFC) кратковременно потребляет большой ток. Это вызывает перегрузку ИБП и его отключение. Во время переключения в режим работы от батарей и выхода инвертора в установившийся режим работы мощность нагрузки не должна превышать 70% от номинала. Это ключевой момент при подборе необходимой модели ИБП.
По международным стандартам все импульсные блоки питания мощностью свыше 300 Ватт, включая компьютерные, обязаны строиться по схеме с корректором мощности. Он позволяет разгрузить ИБП от бесполезного расхода реактивной мощности, которая не совершает полезной работы, а только рассеивает мощность в тепло.
Нужно также учитывать, что питаться от ИБП могут другие периферийные устройства — например, монитор, акустика, адаптеры. К тому же, у ПК мощность потребления зависит от выполняемых в данный момент задач, реализованы разные режимы энергосбережения. Мощность БП всегда должна выбираться с запасом.
Что такое DC-DC, LLC, APFC, ATX?
Данные абревиатуры вы встречаете на упаковке БП или на интернет странице изделия, где они преподносятся как важные достоинства модели. И отчасти это так.
DC-DC преобразователь (DC – английская аббревиатура, Direct Current – постоянный ток) – данный конвертер преобразует постоянный ток в постоянный ток. В компьютерных боках питания таких преобразователя два: один преобразует +12В в +5В, другой из той же +12В линии в +3,3В. Данный конвертер пришел на смену устаревшей схемы групповой стабилизации напряжений, что позволило обеспечить более стабильные напряжения на выходе под нагрузкой, не оказывающие выраженного взаимного влияния. Наличие такого преобразователя несомненный плюс, в последние годы он применяется даже в бюджетных решениях.
LLC резонансный преобразователь – две L в названии указывает на две резонансных частоты, С – это емкость или конденсатор. На сегодня это самый эффективный преобразователь, используемый в блоках питания. Он обеспечивает высокий КПД и низкие помехи.
Наличие LLC-преобразователя можно опознать по дополнительному крупному дросселю (или двум) и конденсатору, образующим колебательный контур.
APFC (Active Power Factor Correction) – активная коррекция коэффициента мощности. На сегодня это обязательная составляющая блока питания, без такого корректора реактивное напряжение или неиспользуемая мощность будут значительно нагружать проводку, разъемы и контакты электросетей, а установка подобного корректора уменьшает количество незадействованной энергии исключая её бесполезный оборот.
Это дает свои преимущества и непосредственно для БП: увеличение КПД, работа с нестабильным напряжением на входе, снижение помех, передающихся в сеть, снижение пульсаций на выходе.
ATX (Advanced Technology Extended) – это стандарт созданный в 1995 году для совместимости компьютерных комплектующих, в том числе и по электрическим характеристикам. Стандарт определяет геометрические и электрические параметры блоков питания, их способов подключения к материнским платам и взаимодействия с ними.
Наиболее актуальным на сегодня для БП является стандарт ATX12V v2.4. В стандарт входит размер корпуса, количество коннекторов, отклонения напряжений, виды защиты и т.д.
Устройство импульсных блоков питания, APFC
Некоторое время назад мне задавали вопрос по поводу корректора коэффициента мощности импульсных блоков питания, попробую кратко рассказать что это такое и зачем надо.
Так уж сложилось, что в обычной жизненной ситуации вы скорее всего встретите корректор коэффициента мощности (ККМ) в блоке питания компьютера.
Нет, конечно они встречаются и в других блоках питания, даже чаще, чем в компьютерных. Но обычно это промышленные блоки питания и в быту попадаются крайне редко.
Думаю что большинство читателей моего блога и зрителей моего канала, как минимум немного ориентируются в радиоэлектронике, потому скорее всего видели компьютерный блок питания «изнутри».
Блок питания с активным корректором выглядит на первый взгляд почти также как и обычный.
Но если посмотреть внимательнее, то на «горячей» стороне можно заметить большой дроссель. Его магнитопровод может иметь разную форму, но чаще всего попадаются с кольцевыми, как и вариант на фото.
Кроме того подобные блоки питания отличаются еще и тем, что обычно в них установлен один фильтрующий конденсатор на 450-500 Вольт, а не два по 200-250. Обусловлено это тем, что часто такие блоки питания имеют широкий диапазон входного напряжения от 100-115 Вольт и переключение входного напряжения им не нужно.
Не стоит путать дроссель АККМ (активный корректор коэффициента мощности) с выходным дросселем групповой стабилизации, хотя внешне они весьма похожи. Отличие в том, что обычно дроссель корректора имеет только одну обмотку, а ДГС (дроссель групповой стабилизации), несколько.
Вообще корректор может быть не только активным, а и пассивным. В этом случае вы увидите на верхней крышке блока питания «железный» дроссель с парой проводов, внешне похожий на 50Гц трансформатор мощностью 10-20 Ватт.
Такой вариант также жизнеспособен, но заменить полноценный активный корректор он не может.
Теперь немного о том, зачем это вообще все надо. Думаю вы знаете, что ток в сети имеет форму синусоиды, действующее напряжение 220-230 Вольт (у нас), амплитудное — 310-320 Вольт. Не буду сейчас рассказывать чем отличается действующее от амплитудного, сделаю это в другой раз, но кто еще не видел, синусоида выглядит так, как показано на этом рисунке.
Дальше переменный ток выпрямляется и фильтруется конденсаторами. Чаще всего применяется такая схема, представляющая из себя диодный мост и пару (иногда один) конденсаторов.
Конечно там есть еще входной фильтр, предохранитель, но в данном случае они нас не касаются.
При нормальной напряжение на конденсаторах будет примерно 280-320 Вольт в зависимости от их емкости и мощности нагрузки, я об этом уже рассказывал в своем видео посвященному устройству блоков питания.
Но так как напряжение в сети по сути 100 раз в секунду меняется от нуля до 320 Вольт и опять до нуля, а в цепи есть диодный мост, то ток заряда конденсаторов фильтра течет не всегда, а только когда амплитудное напряжение превысит напряжение на конденсаторах.
При этом ток в цепи 220-230 Вольт будет выглядеть как показано вверху этой картинки. Получается, что блок питания потребляет энергию не постоянно, а только на пиках синусоиды. Если предположить, что БП потребляет в итоге энергию всего 20% времени, то ток в момент когда идет заряд конденсаторов, будет в 5 раз больше среднего тока потребления. Например ток 1 Ампер, мощность 220 Ватт, значит пики тока будут доходить до 5 Ампер.
Проблема эта вылезла «в полный рост» тогда, когда количество импульсных блоков питания превысило некую «критическую массу». В итоге было придумано довольно простое и эффективное решение. Кстати, в развитых странах все мощные блоки питания должны иметь корректор коэффициента мощности, но так как это недешево, то производители недорогих блоков питания на этом экономят в первую очередь.
Как я сказал, решение проблемы простое и по сути лежит на поверхности. А базой для этого решения является обычный степ-ап преобразователь напряжения. На схеме виден дроссель, транзистор, диод, ШИМ контроллер и конденсатор.
При открывании транзистора в дросселе накапливается энергия, которая при закрытии транзистора суммируется с входным напряжением и поступает в нагрузку, подзаряжая выходной конденсатор. Такая схема часто используется в повербанках для получения 5 Вольт из 3.7.
Но если скрестить обычный блок питания и эту схему, то мы получим активный корректор коэффициента мощности.
При этом важно то, что фильтрующий конденсатор после диодного моста не ставится, его роль выполняет конденсатор небольшой емкости, обычно 0.47-1.0мкФ, он нужен только для компенсации импульсного характера потребления корректора.
В итоге преобразователь пытается «высосать» из сети все что можно в диапазоне уже не 220-230 Вольт, а 40-80. Кстати, мощные блоки питания далеко не всегда могут работать в широком диапазоне, хотя и могут при этом содержать в своем составе АККМ. Просто в таких режимах корректору приходится тяжело и работу в широком диапазоне они не обеспечивают, хотя и продолжают корректно работать.
Здесь я попробовал наглядно показать разницу в работе обычного БП и БП с корректором.
Красным выделен вариант работы обычного блока питания, заштрихованная часть отображает зону, где есть потребление тока. Видно что зона довольно узкая, соответственно ток будет большим. Причем чем больше емкость конденсаторов фильтра, тем уже будет эта зона и тем ниже будет коэффициент мощности.
Синим и зеленым я показал пару вариантов работы активного корректора, один начинает работу примерно от 100 Вольт амплитудной составляющей, второй примерно от 50 Вольт. Видно что зона стала шире, соответственно ток пропорционально падает и растет коэффициент мощности.
В общем-то данная зона может начинаться почти от нуля, тогда коэффициент будет равен единице, но обычно он составляет 0.98-1, этого более чем достаточно.
Чем же чреват этот пресловутый коэффициент мощности.
Из-за пиков тока происходит кратковременная перегрузка сети, в следствие чего могут начаться проблемы в старых и изношенных сетях. Возможно отгорание нулевого провода в трехфазных сетях с совсем печальными последствиями.
А вот схема входной части компьютерного блока питания имеющего в своем составе активный корректор мощности, он выделен синим цветом.
Не удивляйтесь что на схеме нет ШИМ контроллера, который им управляет, часто он расположен на отдельной плате, а иногда интегрирован в общий ШИМ контроллер. Т.е. помимо одного-двух штатных каналов имеется еще и выход для управления транзистором корректора. Такой вариант удобен для производителя, но далеко не всегда удобен для ремонтника. В самом начале я показал фото блока питания, там как раз вышел из строя узел корректора, а так как микросхема управляет всем, то выгорела и она. Найти замену я не смог, потому Бп лежит мертвым грузом и возможно будет разобран на запчасти, тем более что они весьма неплохого качества.
Что же дает нам корректор, сначала преимущества:
1. Характер потребления почти такой же как у активной нагрузки, соответственно нет пиковых перегрузок.
2. Часто такие БП имеют расширенный диапазон входного напряжения и лучше работают в плохих электросетях.
3. Емкость фильтрующего конденсатора нужна меньше, так как паузы без тока меньше.
4. Инвертору блока питания легче работать, ведь по сути он питается стабилизированным напряжением.
Теперь недостатки.
1. Выше цена.
2. Меньше надежность
3. Могут быть сложности при работе с некоторыми моделями UPS.
Иногда идут споры, по поводу КПД таких блоков питания. Я придерживаюсь мнения, что КПД одинаков, так как хоть корректор и имеет собственное потребление, но основному инвертору работать легче, потому то на ото и выходит.
Ну и конечно же видео, в качестве дополнения. А я как всегда жду ваших вопросов как в комментариях здесь, так и под видео.
Эту страницу нашли, когда искали:
можно ли обойти ккм в блоке питания , pfc atx схема , a.pfc обозначение , apfc статья , как работает apfc в блоке питания подробно , схема atx бп с apfc cwt , схема бп на ppfc , схема подключения дросселя ppfc , prosharp as 1001 схема платы блока питания , схема бп компьютера 500w s9 dual power с pfc , ef3pfc блок , реставрация синусоиды в сети , уроки ремонта импульсных блоков питания с pfc , схема pist1050-eps-12v pfc , корректор напряжения блока питания , ккм и мп в блоке питания , apfc as130-60 , схема 3 фазного импульсного блока питания , контроллер двухфазного apfc , apfc как выглядит , дроссель для пассивного корректора , apfc контроллером , маркировка блоков питания apfc , блоки питания для компьютера с пфс схемма , микросхема двухфазного apfc
xTechx.ru
Active PFC — активная коррекция коэффициента (фактора) мощности. Сравнение с пассивной PFC.
APFC (Active Power Factor Correction, Active PFC, APFC) – активный модуль коррекции коэффициента мощности.
Состоит из катушки индуктивности, силового транзистора, диода, собственного конденсатора и иногда собственного входящего фильтра. Управляющая электроника обычно располагается на отдельной плате.
К дросселю (к земле) подключен силовой транзистор, который при включении замыкает дроссель с землёй, заставляя дроссель накапливать энергию, которая впоследствии передаётся в конденсатор через диод, размыкающий конденсатор при соединении транзистора с землёй, предотвращая конденсатор от случайной разрядки. Этим процессом управляет специальный контроллёр, который максимально приближает синусоиду получаемой мощности к результирующему коэффициенту мощности.
Эффективность в среднем достигает 0.95 -0.98 при нагрузке выше половины мощности импульсного источника питания, и уменьшается с уменьшением нагрузки достигая 0.75 – уровня БП с пассивным PFC (Passive PFC).
Из плюсов активной PFC над пассивной PFC в компьютерных блоках питания можно отметить:
- Лучшая стабильность при кратковременных скачках напряжения (доли секунды), когда другой БП выключился бы.
- Возможность работать в большом диапазоне входящего напряжения ~ 100 – 240 V . Это делает блоки более стабильными и надёжными, а также позволяет им быть более универсальными для любых стандартов питающей сети принятыми в различных странах.
- Выходное питания практически лишено сетевых помех, что благоприятно сказывается работе высокоточной аудиовидео и вычислительной техники.
- В некоторых случаях уменьшается нагрев компонентов, идущих за APFC.
Для БП с Active PFC, не стоит использовать дешёвые ИБП со ступенчатым выходным сигналом, так как это может вывести из строя БП, сам ИБП, либо к сбоям в работе компьютера. Чтобы этого не происходило, для блоков питания с Active PFC стоит подбирать ИБП с синусоидальным выходным сигналом.
