電腦電源小知識——PFC的作用及選擇

2020-11-24 太平洋電腦網

  最近一個詞語被DIYER們越來越多地提起和認識。那就是PFC。它是電腦電源中的一個部件。PFC,是Power Factor Correction的英文縮寫。翻譯成中文是功率因數校正。其作用是:用來表徵電子產品對電能的利用效率。也就是衡量電子產品是否浪費電的標準。如果功率因數越高,那就說明電子產品對電能的利用效率也越高。

  國家規定,市場上通過了CCC認證,也就是常說的3C認證的的電腦電源,都必須安裝PFC電路。安裝位置在第二層濾波之後,全橋整流電路之前。PFC有兩種,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採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。相對於被動式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,這種電源不必採用很大容量的濾波電容。

  現在許多朋友朋友買電源都有一個趨勢,就是買電源的時候,大家都喜歡買主動PFC的產品。

  這當然是一件好事情,不過也要看場合而定。

  主動PFC和被動PFC簡介:

  傳統的二極體整流電路會造成電網幹擾,功率因數也很低,浪費電網容量。(但是並不浪費電能)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,可以大幅降低電網幹擾,同時提升功率因數。

  被動PFC的優勢是:電路簡單,成本低,電磁幹擾小。

  主動PFC其實也需要電感器:高頻感應線圈,由大功率開關管控制,動態反饋跟蹤,實現很高的功率因數。

  主動PFC的優勢是:電壓適應範圍寬,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係。功率因數的範圍是 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,對於一般家用沒有實際意義。轉換效率 是關於能量轉換的,直接決定電源的損耗大小。轉換效率的範圍是 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。功率因數不影響電錶走字,0.1和1.0都是一樣的走法。轉換效率要影響電錶走字,轉換效率越低,損耗的電能越多,電錶也會多走些。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和電源轉換效率並沒有必然聯繫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:

  低端電源在成本上要求太嚴,不可能用主動PFC;買低端電源的人通常也不會關心轉換效率和功率因數。

  因此低端電源普遍採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以後,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,自身損耗大於被動PFC。

  畢竟它是一個複雜的電路,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:電磁幹擾大

  為了搞定電磁幹擾,EMI濾波電路要加強,電路更加複雜。

  有些電源在待機時發出高頻噪音,也是因為主動PFC。

總結:

  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,電磁幹擾,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:

  我們用幾臺電腦,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,超過了人能聽見的範圍,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效率明顯佔優,不過在EMI濾波器方面,主動PFC卻更為實用。在選電源的時候,很消費者都還很糾結該選擇被

  PFC還是主動PFC。簡單一點說,在高配置需要高端電源的時候應該選擇主動PFC,在一般情況下我們一般的電源的被動PFC也是一個不錯的選擇。

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