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結(jié)合實例分析電路設(shè)計中PFC的優(yōu)缺點

發(fā)布時間:2014-10-19 責(zé)任編輯:mikeliu

【導(dǎo)讀】電路設(shè)計中,PFC掌管著電能利用率的“生殺大權(quán)”,這就意味著要想有高效率的電能轉(zhuǎn)換,就要充分了解PFC電路的設(shè)計。本篇文章從實例出發(fā),將為大家對主動PFC電源進(jìn)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(guān)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(shè)計過程當(dāng)中,若想要得知電能的有效利用率,就需要借助PFC(功率因數(shù)校正)。PFC的數(shù)值越大,就越說明電能被有效利用。PFC的誕生是因為傳統(tǒng)的二極管整流電路會對電網(wǎng)形成干擾,并且功率也會降低浪費電網(wǎng)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(rèn)證的電源,都加裝了PFC電路。這就意味著,如果想要讓產(chǎn)品順利進(jìn)入市場,就要充分了解PFC電路的設(shè)計,本篇文章從實例出發(fā),將為大家對主動PFC電源進(jìn)行分析。
 
主動PFC的優(yōu)勢
 
主動PFC的優(yōu)勢是,電壓適應(yīng)范圍寬,功率因數(shù)高。功率因數(shù)和轉(zhuǎn)換效率是兩個不同的指標(biāo)。功率因數(shù)是電路的參數(shù),交流電路中的一個指標(biāo),和線路損耗有一定的關(guān)系。功率因數(shù)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(biāo)比較重視,對于一般家用沒有實際意義。轉(zhuǎn)換效率是關(guān)于能量轉(zhuǎn)換的,直接決定電源的損耗大小。轉(zhuǎn)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(yīng)該關(guān)心的,轉(zhuǎn)換效率越低,電源損耗越大,浪費的電越多。功率因數(shù)不影響電表走字,0.1和1.0都是一樣的走法。轉(zhuǎn)換效率要影響電表走字,轉(zhuǎn)換效率越低,損耗的電能越多,電表也會多走些。高功率因數(shù),是在給供電局省錢。
 
主動PFC和電源轉(zhuǎn)換效率并沒有必然聯(lián)系。就目前市面上的產(chǎn)品來看,大部分高轉(zhuǎn)換效率的電源都是主動PFC的,也同時擁有很高的功率因數(shù)。之所以目前市場上大多數(shù)電源都是主動式PFC,是由于以下幾點原因。
 
由于低端產(chǎn)品對成本的要求過于嚴(yán)格,所以幾乎不可能使用主動PFC設(shè)計。而購買這種商品的人同樣不會關(guān)心功率因數(shù)及轉(zhuǎn)換效率究竟如何。因此低端電源普遍采用了傳統(tǒng)的電路設(shè)計,效率低,功率因數(shù)也低。高端電源主要針對電腦玩家和專業(yè)場合設(shè)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(tǒng)的電路設(shè)計,而是廠家精心研發(fā)的先進(jìn)電路,效率自然提高很多。最終的結(jié)果就是:高端電源幾乎全都是主動PFC,功率因數(shù)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(fù)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(fù)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(fù)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(jié)
 
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(chǎn)品成本上不受限制,電路設(shè)計優(yōu)秀,完全可以彌補主動PFC的缺點。高效率高性能的產(chǎn)品誰都喜歡。
 
低端電源(350W或更低),根據(jù)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(jīng)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(shè)計比較前衛(wèi),轉(zhuǎn)換效率很高,自身發(fā)熱小,因為開關(guān)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(tǒng)的主動PFC設(shè)計,轉(zhuǎn)換效率不高,自身發(fā)熱一般;開關(guān)頻率不算高,有明顯的高頻噪音。
 
450W;主動PFC;三級EMI濾波;傳統(tǒng)的主動PFC設(shè)計,轉(zhuǎn)換效率偏低,自身發(fā)熱大,開關(guān)頻率應(yīng)該比較高,沒有明顯的高頻噪音。
 
500W;被動PFC;兩級EMI濾波;傳統(tǒng)的被動PFC設(shè)計,轉(zhuǎn)換效率糟糕,發(fā)熱巨大。沒有任何高頻噪音,不過風(fēng)扇的噪音很大。
 
400W這個電源,也都是名廠產(chǎn)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(jié)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(jīng)充分掌握了關(guān)于這兩種PFC的區(qū)別,并能選擇分析出適合自己的PFC。從結(jié)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?nèi)绻胧褂肞FC,那么選擇被動式PFC就可以滿足需求。
 
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