主动PFC电源越重越好 主动PFC电源会更省电吗?

电子说

1.2w人已加入

描述

  本文主要是关于主动PFC电源的相关介绍,并着重对主动PFC电源的省电进行了详尽的阐述。

  PFC

  PFC的英文全称为“Power Factor Correction”,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。功率因数是用来衡量用电设备用电效率的参数,低功率因数代表低电力效能。为了提高用电设备功率因数的技术就称为功率因数校正。

  计算机开关电源是一种电容输入型电路,其电流和电压之间的相位差会造成交换功率的损失,此时便需要PFC电路提高功率因数。目前的PFC有两种,一种为被动式PFC(也称无源PFC)和主动式PFC(也称有源式PFC)。

  被动式PFC

  被动式PFC一般分“电感补偿式”和“填谷电路式(Valley Fill Circuit)”

  “电感补偿式”是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,“电感补偿式”包括静音式和非静音式。“电感补偿式”的功率因数只能达到0.7~0.8,它一般在高压滤波电容附近。

  “填谷电路式”属于一种新型无源功率因数校正电路,其特点是利用整流桥后面的填谷电路来大幅度增加整流管的导通角,通过填平谷点,使输入电流从尖峰脉冲变为接近于正弦波的波形,将功率因数提高到0.9左右,显著降低总谐波失真。与传统的电感式无源功率因数校正电路相比,其优点是电路简单,功率因数补偿效果显著,并且在输入电路中不需要使用体积大重量沉的大电感器。

  主动式PFC

  而主动式PFC则由电感电容及电子元器件组成,体积小、通过专用IC去调整电流的波形,对电流电压间的相位差进行补偿。主动式PFC可以达到较高的功率因数──通常可达98%以上,但成本也相对较高。此外,主动式PFC还可用作辅助电源,因此在使用主动式PFC电路中,往往不需要待机变压器,而且主动式PFC输出直流电压的纹波很小,这种电源不必采用很大容量的滤波电容。

  PFC电源的选择

  PFC是功率因数校正的缩写,它主要被用来表示电能得有效利用率。PFC的数值越大,就说明其对电能的利用率越高。目前,只要是市面上通过了我国安规认证的的电源,都必须安装PFC电路。也就是说,如果想要将产品推向市场,那么就必须熟悉PFC电路的设计。本篇文章就将为大家介绍如何选择合适的PFC。

  通常,在电源设计当中,PFC电路都会被安装在第二层滤波之后于全桥整流电路之前。PFC有能够被细分为两种,一种是无源PFC,也就是常说的被动式PFC,一种是有源PFC,即主动式PFC。

  被动式PFC采用的是电感补偿方法使交流输入的基波电流,也就是交流电与电压之间相位差减小来提高功率因数,被动式PFC又分静音式被动PFC和非静音式被动PFC。被动式PFC的功率因数只能达到0.7~0.8,它一般在高压滤波电容附近。

  主动式PFC则是由电感电容及电子元器件两部分所组成,它体积较小、需要通过专用的IC去调整电流的波形,对电流和电压之间的相位差进行补偿。相对于被动式PFC来说,主动式PFC可以达到较高的功率因数通常可达98%以上,但它的成本就被动式PFC来说也相对较高。此外,主动式PFC还可用作辅助电源,所以在使用主动式PFC的电路当中,往往不需要待机变压器,而且主动式PFC输出直流电压的纹波很小,这种电源不必采用很大容量的滤波电容。

  这里有一个有趣的现象,很多人在在购买电源时,都喜欢购买带有主动式PFC的电源。虽然在使用上主动式PFC具有一定的优点,但是还是要看情况而言。

  主动PFC和被动PFC的优势

  PFC的诞生是因为传统的二极管整流电路会对电网形成干扰,并且攻略也会降低浪费电网的容量。为了解决这个问题,引入了PFC.简单说被动PFC是一个工频电感器,利用电感中电流不能突变的原理,可以大幅降低电网干扰,同时提升功率因数。

  被动PFC的优势是:电路简单,成本低,电磁干扰小。

  主动PFC的优势是:电压适应范围宽,功率因数高。功率因数和转换效率是两个不同的指标。功率因数是电路的参数,交流电路中的一个指标,和线路损耗有一定的关系。功率因数的范围是 0 1.0,1.0是最理想的,0在实际电路中其实不存在。供电局对这个指标比较重视,对于一般家用没有实际意义。转换效率是关于能量转换的,直接决定电源的损耗大小。转换效率的范围是 0% 100%,100%是理想的状态,0%是最差劲的极端。这才是我们应该关心的,转换效率越低,电源损耗越大,浪费的电越多。功率因数不影响电表走字,0.1和1.0都是一样的走法。转换效率要影响电表走字,转换效率越低,损耗的电能越多,电表也会多走些。高功率因数,是在给供电局省钱。

  高转换效率,是在给自己省钱。

  主动PFC和电源转换效率并没有必然联系就目前市面上的产品来看,大部分高转换效率的电源都是主动PFC的,也同时拥有很高的功率因数。

  这有很大一部分是市场造成的:

  由于低端产品对成本的要求过于严格,所以几乎不可能使用主动PFC设计。而购买这种商品的人同样不会关心功率因数及转换效率究竟如何。因此低端电源普遍采用了传统的电路设计,效率低,功率因数也低。高端电源主要针对电脑玩家和专业场合设计,功率普遍很大,成本可以放宽,本身卖得也很贵。被动PFC在功率超过400W以后,损耗变大,效率变低,体积太大,重量也大。

  主动PFC在400W功率以上效率有优势,虽然价格贵,但是高端用户不会在乎这一点价格。高端电源通常都不会沿用传统的电路设计,而是厂家精心研发的先进电路,效率自然提高很多。最终的结果就是:高端电源几乎全都是主动PFC,功率因数很高,效率也很高。

  实际上,主动PFC在低功率时,自身损耗大于被动PFC.毕竟它是一个复杂的电路,工作起来要消耗电能;而被动PFC就是一个电感。不过很少有人让高端电源工作的低负载下,这个问题也就不明显了。

  主动PFC还有一个最麻烦的缺点:电磁干扰大

  为了搞定电磁干扰,EMI滤波电路要加强,电路更加复杂。有些电源在待机时发出高频噪音,也是因为主动PFC。

  总结:

  高端电源(400W或更高),首选主动PFC,在大功率的场合,主动PFC优势明显,高端产品成本上不受限制,电路设计优秀,完全可以弥补主动PFC的缺点。高效率高性能的产品谁都喜欢。

  低端电源(350W或更低),根据自己的需求选择,不必苛求主动PFC,在成本受限的情况下,主动PFC的缺点开始暴露,电磁干扰,高频噪音。在300W这个等级,主动PFC已经完全没有优势了。在给大家举几个例子:

  用几台电脑分别使用额定400W、450W、500W的电源。

  首先说额定400W的电源,主动PFC,两级EMI滤波,电路设计比较前卫,转换效率很高,自身发热小,因为开关频率很高,超过了人能听见的范围,听不到高频噪音。

  400W;主动PFC;三级EMI滤波;传统的主动PFC设计,转换效率不高,自身发热一般;开关频率不算高,有明显的高频噪音。

  450W;主动PFC;三级EMI滤波;传统的主动PFC设计,转换效率偏低,自身发热大,开关频率应该比较高,没有明显的高频噪音。

  500W;被动PFC;两级EMI滤波;传统的被动PFC设计,转换效率糟糕,发热巨大。没有任何高频噪音,不过风扇的噪音很大。

  400W这个电源,也都是名厂产品。主动PFC效率明显占优,不过在EMI滤波器方面,主动PFC却更为实用。在选电源的时候,很消费者都还很纠结该选择被

  主动PFC电源会更省电吗?

  电源的PFC电路最大作用就是提升电源的功率因素,进而提高电力利用率,主动PFC 》98%功率因素,明显要比被动PFC 60~75%要高得多,主动式PFC方案无疑对电能的利用率更高,更为省电。通过以上的测试,这一说法也获得了证实。那么主动PFC是否就是一个能为用户节省电费的完美方案呢?其实并不尽然。

  主动PFC节能但不一定省钱

  我们需要知道的是功率因素所产生损耗是由电力部门来承担的,而我们日常使用的电表是根本无法计算电能从电网至电源之间的损耗,所以这些电能损耗并不需要用户自己掏腰包;也就是说:在相同的前提下,无论是主动式PFC还是被动PFC的电源,在输入同样功率电能的时候,用户所缴纳的用电费用是完全相同的;不同的是主动式PFC能为电网节省更多电能。当然,任何电能都是地球的、大家的资源,无论是否省自己钱包的钱,节约能源都是我们应该尽力去实现的义务和责任。

  真心省电费的80PLUS电源必采用主动PFC

  那为什么上面的测试结果中主动PFC的电源更省电呢?其实很大一部分原因是由于大多数的被动PFC电源都属于低端产品,采用的是老旧的半桥拓扑和廉价的二极管元件,转换率只有75%左右。而主动式PFC的产品大多都配搭更为先进的双管正激电路和优质元件,转换率自然比被动PFC电源要高,从而更省电达到节省用户电费的效果。而本次测试价格越高的产品效能越强、表现越好的结果中,也从侧面证实了这个结论。

  如今80PLUS认证已经被大家所熟悉,这个认证标准规定了电源在满载时功率因数不低于0.9,这就限制了功率因素较低的被动式PFC电源无法跨越80PLUS的门槛,让不少人产生了电源节能是因为使用了主动式PFC电路的错觉。而近年来,有源箝位、相移全桥、LLC等多种高效结构正在逐渐普及,转换率达到90%以上已经不再困难,正是由于这些先进高效的拓扑多与主动式PFC电路配搭的关系,造成了主动式PFC电源比大部分被动式PFC电源要省电的“现实”情况。

  

  如今主动式PFC电源已经成为了消费者的首选,特别是在主流市场上,它能带给用户更优秀的输出质量和更高效的转换效率,这些都是老旧的被动PFC电源所不能相比的。但如果你的配置功耗较低,平时也比较少使用电脑,那么并不必强求主动式PFC的电源,因为在目前来看主动式PFC电源在低瓦数的级别上并没有优势,反而价格更高。但相信在不久的将来,主动式PFC配搭高效结构的电源将会逐步平民化,在成本降低的同时主动式PFC的弊端也会得到解决,主动式PFC搭配更先进高效的方案将会成为未来市场的趋势。

  最后,由于近几年来各种硬件的功耗越来越大,不少消费者都对电源的重要性有了更加深刻的了解,大家在装机时已经不再只关注CPU、显卡等的主要硬件有多么强大,还会细心去选择一款品质更优效率更高的电源产品。本次评测我们对比了主动式PFC电源和被动式PFC电源的功耗高低,通过评测的结果去探讨了两种PFC电源的购买价值和未来趋势,希望通过这个评测能让广大消费者对主动式PFC和被动式PFC电源有着更深入的了解。

  结语

  关于主动PFC电源的相关介绍就到这了,如有不足之处欢迎指正。

相关阅读推荐:被动式pfc电路和主动式PFC电路的介绍及区别

相关阅读推荐:pfc电路的作用及组成

打开APP阅读更多精彩内容
声明:本文内容及配图由入驻作者撰写或者入驻合作网站授权转载。文章观点仅代表作者本人,不代表电子发烧友网立场。文章及其配图仅供工程师学习之用,如有内容侵权或者其他违规问题,请联系本站处理。 举报投诉

全部0条评论

快来发表一下你的评论吧 !

×
20
完善资料,
赚取积分