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      實例分析:如何選擇PFC電源

      發布時間:2014-09-06 責任編輯:echolady

      【導讀】PFC是功率因數校正的縮寫,用來表示電能得有效利用率。PFC的數值越大,說明其對電能的利用率越高。目前,只要是市面上通過了我國安規認證的的電源,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。在電源設計當中,PFC電路都會被安裝在第二層濾波之后于全橋整流電路之前。PFC有能夠被細分為兩種,一種是無源PFC,也就是常說的被動式PFC,一種是有源PFC,即主動式PFC。

      被動式PFC采用的是電感補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,被動式PFC又分靜音式被動PFC和非靜音式被動PFC。被動式PFC的功率因數只能達到0。7~0。8,它一般在高壓濾波電容附近。
       
      主動式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去調整電流的波形,對電流和電壓之間的相位差進行補償。相對于被動式PFC來說,主動式PFC可以達到較高的功率因數通常可達98%以上,但它的成本就被動式PFC來說也相對較高。此外,主動式PFC還可用作輔助電源,所以在使用主動式PFC的電路當中,往往不需要待機變壓器,而且主動式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。
       
      這里有一個有趣的現象,很多人在在購買電源時,都喜歡購買帶有主動式PFC的電源。雖然在使用上主動式PFC具有一定的優點,但是還是要看情況而言。

      主動PFC和被動PFC的優勢
       
      PFC的誕生是因為傳統的二極管整流電路會對電網形成干擾,并且攻略也會降低浪費電網的容量。為了解決這個問題,引入了PFC。簡單說被動PFC是一個工頻電感器,利用電感中電流不能突變的原理,可以大幅降低電網干擾,同時提升功率因數。
       
      被動PFC的優勢是:電路簡單,成本低,電磁干擾小。主動PFC的優勢是:電壓適應范圍寬,功率因數高。

      功率因數和轉換效率是兩個不同的指標。功率因數是電路的參數,交流電路中的一個指標,和線路損耗有一定的關系。功率因數的范圍是 0 1。0,1。0是最理想的,0在實際電路中其實不存在。供電局對這個指標比較重視,對于一般家用沒有實際意義。轉換效率是關于能量轉換的,直接決定電源的損耗大小。轉換效率的范圍是 0% 100%,100%是理想的狀態,0%是最差勁的極端。這才是我們應該關心的,轉換效率越低,電源損耗越大,浪費的電越多。功率因數不影響電表走字,0。1和1。0都是一樣的走法。轉換效率要影響電表走字,轉換效率越低,損耗的電能越多,電表也會多走些。高功率因數,是在給供電局省錢。
      高轉換效率,是在給自己省錢。
       
      主動PFC和電源轉換效率并沒有必然聯系就目前市面上的產品來看,大部分高轉換效率的電源都是主動PFC的,也同時擁有很高的功率因數。
      這有很大一部分是市場造成的:由于低端產品對成本的要求過于嚴格,所以幾乎不可能使用主動PFC設計。而購買這種商品的人同樣不會關心功率因數及轉換效率究竟如何。因此低端電源普遍采用了傳統的電路設計,效率低,功率因數也低。高端電源主要針對電腦玩家和專業場合設計,功率普遍很大,成本可以放寬,本身賣得也很貴。被動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PFC在400W功率以上效率有優勢,雖然價格貴,但是高端用戶不會在乎這一點價格。高端電源通常都不會沿用傳統的電路設計,而是廠家精心研發的先進電路,效率自然提高很多。最終的結果就是:高端電源幾乎全都是主動PFC,功率因數很高,效率也很高。
      實際上,主動PFC在低功率時,自身損耗大于被動PFC。畢竟它是一個復雜的電路,工作起來要消耗電能;而被動PFC就是一個電感。不過很少有人讓高端電源工作的低負載下,這個問題也就不明顯了。
       
      主動PFC還有一個最麻煩的缺點:電磁干擾大
      為了搞定電磁干擾,EMI濾波電路要加強,電路更加復雜。有些電源在待機時發出高頻噪音,也是因為主動PFC。
      高端電源(400W或更高),首選主動PFC,在大功率的場合,主動PFC優勢明顯,高端產品成本上不受限制,電路設計優秀,完全可以彌補主動PFC的缺點。高效率高性能的產品誰都喜歡。
       
      低端電源(350W或更低),根據自己的需求選擇,不必苛求主動PFC,在成本受限的情況下,主動PFC的缺點開始暴露,電磁干擾,高頻噪音。在300W這個等級,主動PFC已經完全沒有優勢了。在給大家舉幾個例子:
       
      用幾臺電腦分別使用額定400W、450W、500W的電源。
      首先說額定400W的電源,主動PFC,兩級EMI濾波,電路設計比較前衛,轉換效率很高,自身發熱小,因為開關頻率很高,超過了人能聽見的范圍,聽不到高頻噪音。
      400W;主動PFC;三級EMI濾波;傳統的主動PFC設計,轉換效率不高,自身發熱一般;開關頻率不算高,有明顯的高頻噪音。
      450W;主動PFC;三級EMI濾波;傳統的主動PFC設計,轉換效率偏低,自身發熱大,開關頻率應該比較高,沒有明顯的高頻噪音。
      500W;被動PFC;兩級EMI濾波;傳統的被動PFC設計,轉換效率糟糕,發熱巨大。沒有任何高頻噪音,不過風扇的噪音很大。
      400W這個電源,也都是名廠產品。主動PFC效率明顯占優,不過在EMI濾波器方面,主動PFC卻更為實用。
       
      在文章當中,我們通過對主動式和被動式兩種PFC電路的介紹和對比,來幫助大家分析如何選擇適合自己的PFC。從結論上來看,主動式的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如果想使用PFC,那么選擇被動式PFC就可以滿足需求。

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