【導讀】電路設計中,PFC掌管著電能利用率的“生殺大權”,這就意味著要想有高效率的電能轉換,就要充分了解PFC電路的設計。本篇文章從實例出發(fā),將為大家對主動PFC電源進行分析。通過對主動式和被動式PFC的對比,幫大家充分掌握關于這兩種PFC的區(qū)別,并能選擇分析出適合自己的PFC。
在電子電路的設計過程當中,若想要得知電能的有效利用率,就需要借助PFC(功率因數校正)。PFC的數值越大,就越說明電能被有效利用。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,并且功率也會降低浪費電網的容量。為了解決這個問題,引入了PFC。目前市場上合格的并且擁有安規(guī)認證的電源,都加裝了PFC電路。這就意味著,如果想要讓產品順利進入市場,就要充分了解PFC電路的設計,本篇文章從實例出發(fā),將為大家對主動PFC電源進行分析。
主動PFC的優(yōu)勢
主動PFC的優(yōu)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(tài),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。
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。之所以目前市場上大多數電源都是主動式PFC,是由于以下幾點原因。
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(yè)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(yōu)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(fā)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(fā)出高頻噪音,也是因為主動PFC。
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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(yōu)勢明顯,高端產品成本上不受限制,電路設計優(yōu)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(yōu)勢了。
實例分析 如何選擇PFC
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(wèi),轉換效率很高,自身發(fā)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(fā)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(fā)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(fā)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(yōu),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什么。
通過對主動式和被動式PFC的對比,相信大家已經充分掌握了關于這兩種PFC的區(qū)別,并能選擇分析出適合自己的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。