Poprawka zasilacza polegająca na usunięciu modułu PFC
januszjh - 10 Lip 2008 22:51
Witam!
Zastanawiam się czy warto i czy w łatwy sposób pozbawić zasilacza korekcji współczynnika fazy (PFC).
Ta funkcja dla samego użytkownika niczego sensownego nie wnosi, wręcz przeciwnie - za taki układ trzeba dopłacić do kosztów produkcji zasilacza, powoduje dodatkowe straty na ciepło, zwiększa awaryjność całego urządzenia, a czasem piszczy.
Zyskuje na tym przede wszystkim elektrownia, bo przy trochę większym poborze mocy czynnej, moc bierna jest znacznie zmniejszona.
Ale użytkownik i tak płaci tylko za moc czynną.
Natomiast obowiązek wyposażenia zasilacz w PFC wprowadziła dyrektywa Unii Europejskiej.
Dla poszerzenia wiedzy polecam doskonały artykuł o PFC
Posiadam zasilacz Chieftec GPS 400W z aktywnym PFC.
Czy mogę odłączyć wspomniany układ bez szkody dla zasilacza?
iron64 - 10 Lip 2008 22:58
Czy mogę odłączyć wspomniany układ zez szkody dla zasilacza?
Pewnie zaraz dostanę po uszach, ale odpowiedź na to pytanie to TAK.
A chip i doskonały artykuł? No nie wiem, doskonale "nasponsorowany" to możliwe całkiem.
januszjh - 10 Lip 2008 23:15
A kto był sponsorem tego artykułu? Wpisując w Google "PFC" na pierwszej pozycji mamy ten właśnie link. Nie widzę w nim niczego sprzecznego z faktami. Za to producenci z PFC zrobili chwyt marketingowy, a sprzedawcy i użytkownicy myślą, że to dar z nieba.
Mój zasilacz piszczy nawet w trybie SB, ale usunięcie PFC chyba mu nie pomoże, bo taka dolegliwość dotyczy pasywnego PFC, a ja mam aktywne...
iron64 - 10 Lip 2008 23:22
Raz do roku to i karabin sam strzela, tyle odnośnie doskonałych artykułów w chipie z mojej strony.
Chieftec piszczy jak jest nowy, przejdzie mu. Jak nie jest nowy (w sensie jest po gwarancji) i piszczy to zalej dławiki klejem, steryną czy czymś podobnym.
januszjh - 10 Lip 2008 23:46
Każdy Chieftec ma skłonność do piszczenia, czy teraz tak z jakością polecieli? Niedawno dopiero kupiłem i jeszcze nie wmontowałem do obudowy. Niewiele jeszcze pochodził. Poczekam i zobaczę czy mu przejdzie.
W.P. - 11 Lip 2008 22:25
Przeczytałem sobie proponowany przez Kolegę januszjh artykuł i mam po jego lekturze mieszane uczucia.
Cały tekst to rozwinięcie bezpośredniego tłumaczenia tytułowego skrótowca (PFC) jako współczynnik mocy.
Ten zaś przez każdego elektryka jest kojarzony jako wynik przesunięcia fazowego wskazów prądu i napięcia czyli cosφ.
Autor nie wspomniał nawet słowem o silnym odkształceniu przebiegu prądu pobieranego z sieci przez zasilacz choć to podstawowy powód zastosowania układów PFC. Natomiast całą "parę" włożył w wywody nt mocy biernej.
Kilka cytatów:
"Niemniej, jak wynika z praktyki, konstruktorzy opracowujący z założenia nieco droższe zasilacze z modułami PFC poprawiają i optymalizują konstrukcje samej przetwornicy napięć oraz pozostałych układów zasilacza - mogą m.in. użyć do ich budowy lepszych jakościowo, a więc kosztujących więcej komponentów. Dzięki temu sprawność zasilacza mimo zastosowania układu PFC nie spada, a rośnie."
Literacka papka. Tak można o wszystkim, choć nic z tego nie wynika.
"Prawdą jest natomiast to, że obecność układu PFC zmniejsza zakłócenia wprowadzane przez zasilacz do sieci energetycznej."
O jakie zakłócenia chodzi?
Czy o pozostałości z przełączania tranzystorów strony pierwotnej (ok. 100KHz), czy o widmo harmonicznych prądu (50Hz) wprowadzanych do sieci energetycznej?
Te pierwsze znikną samoistnie w sieci tłumione przy pomocy filtrów umieszczonych w zasilaczu oraz impedancją przewodów sieci elektrycznej.
Z tymi drugimi gorzej - kolejne harmoniczne prądu wywołują spadki napięcia na przewodach i stąd straty.
Ważne, że zmniejsza zakłócenia...
Kolejny kwiatek:
"Nie wchodząc w szczegóły konstrukcyjne, pasywny moduł PFC to po prostu cewka o dużej indukcyjności, włączona w układ wejściowy zasilacza. Cewka pełni tutaj funkcję przeciwwagi dla kondensatorów użytych do budowy zasilacza. Zastosowanie cewki zmniejsza różnicę fazową pomiędzy prądem a napięciem, co w efekcie minimalizuje moc bierną."
Zastanawiam się, czy autor powyższego stwierdzenia wyczuwa jakąś różnicę pomiędzy włączeniem cewki lub kondensatora do obwodu prądu przemiennego a włączeniem tychże do obwodu prądu stałego (za mostkiem Graetza).
W zasilaczu kondensatory o znaczącej pojemności włączone są za mostkiem. Dławik PFC także.
Dalej w tekście:
"Układy pasywne są proste w budowie i stosunkowo tanie. Poprawiają współczynnik mocy czasami do wartości dochodzącej nawet do 0,8 (patrz: Rzeczywiste wartości współczynnika mocy dla wybranych typów zasilaczy ). Niestety, ich skuteczność maleje wraz ze wzrostem obciążenia zasilacza, gdyż indukcyjność cewki jest stała, a pojemność zasilacza rośnie wraz ze wzrostem obciążenia. W efekcie zwiększa się także przesunięcie fazowe."
Od kiedy to indukcyjność obwodu z rdzeniem jest stała ze wzrostem obciążenia (czytaj: prądu)?
Co to jest pojemność zasilacza?
"Dodatkowo cewki o dużej indukcyjności budowane są z wykorzystaniem rdzeni ferromagnetycznych lub blaszkowych (tak jak w transformatorze), a te potrafią wpaść w rezonans. Rdzeń taki sprawia, że zasilacz może stać się źródłem nieprzyjemnego pisku o wysokiej częstotliwości. "
Ferromagnetycznych lub blaszkowych - pisze autor.
Domyślam się więc, że chodzi tu o dławik PFC. Ten z kolei (włączony pomiędzy mostek a kondensator) pracuje przy 100Hz.
Skąd więc pisk o wysokiej... itd
Po podtytule "Walka z zabobonami" spodziewałem się znaleźć coś więcej ponad powyższe wynurzenia.
Gdyby autor usiadł z sondą oscyloskopu do prostego układu pomiarowego i zaobserwował rzeczywiste przebiegi prądu i napięcia to zauważyłby ich kształt i wzajemne położenie.
Gdyby (choćby w wyobraźni, analizując oscylogram) wyznaczył położenie I-szej harmonicznej prądu i odniósłby je do położenia sinusoidy napięcia to nie pisałby o wielkości przesunięcia fazowego, które jakkolwiek jest to nie aż tak wielkie.
Nie chcę się już czepiać słówek.
Taki (i wiele podobnych) tekst rzeczywiście potrafi zrobić "wodę z mózgu" niejednemu czytelnikowi.
A stąd często wiedza np sprzedawców.
januszjh - 11 Lip 2008 23:52
Autor nie wspomniał nawet słowem o silnym odkształceniu przebiegu prądu pobieranego z sieci przez zasilacz choć to podstawowy powód zastosowania układów PFC
Nawet nie zwróciłem na to uwagi, bo za wprowadzanie harmonicznych użytkownik nie płaci tak samo jak za moc bierną.
"Niemniej, jak wynika z praktyki, konstruktorzy opracowujący z założenia nieco droższe zasilacze z modułami PFC poprawiają i optymalizują konstrukcje samej przetwornicy napięć oraz pozostałych układów zasilacza - mogą m.in. użyć do ich budowy lepszych jakościowo, a więc kosztujących więcej komponentów. Dzięki temu sprawność zasilacza mimo zastosowania układu PFC nie spada, a rośnie."
Literacka papka. Tak można o wszystkim, choć nic z tego nie wynika.
Przecież to ma sens. Skoro układ PFC się grzeje, to z całą pewnością nie oszczędza energii, a ją rozprasza.
W zasilaczu kondensatory o znaczącej pojemności włączone są za mostkiem. Dławik PFC także.
"Nie wchodząc w szczegóły konstrukcyjne, pasywny moduł PFC to po prostu cewka o dużej indukcyjności, włączona w układ wejściowy zasilacza. Cewka pełni tutaj funkcję przeciwwagi dla kondensatorów użytych do budowy zasilacza. Zastosowanie cewki zmniejsza różnicę fazową pomiędzy prądem a napięciem, co w efekcie minimalizuje moc bierną."
Zastanawiam się, czy autor powyższego stwierdzenia wyczuwa jakąś różnicę pomiędzy włączeniem cewki lub kondensatora do obwodu prądu przemiennego a włączeniem tychże do obwodu prądu stałego (za mostkiem Graetza).
W zasilaczu kondensatory o znaczącej pojemności włączone są za mostkiem. Dławik PFC także.
W.P. Skąd takie nadinterpretacje? Autor nie napisał ani słowa o mostku prostowniczym.
"Układy pasywne są proste w budowie i stosunkowo tanie. Poprawiają współczynnik mocy czasami do wartości dochodzącej nawet do 0,8 (patrz: Rzeczywiste wartości współczynnika mocy dla wybranych typów zasilaczy ). Niestety, ich skuteczność maleje wraz ze wzrostem obciążenia zasilacza, gdyż indukcyjność cewki jest stała, a pojemność zasilacza rośnie wraz ze wzrostem obciążenia. W efekcie zwiększa się także przesunięcie fazowe."
Od kiedy to indukcyjność obwodu z rdzeniem jest stała ze wzrostem obciążenia (czytaj: prądu)?
Co to jest pojemność zasilacza?
To akurat przeoczyłem. Tu się zgodzę, że indukcyjność cewki z rdzeniem nie jest stała. "Pojemość zasilacza" - niefachowo, ale chodziło pojemnościowy charakter odbiornika.
Domyślam się więc, że chodzi tu o dławik PFC. Ten z kolei (włączony pomiędzy mostek a kondensator) pracuje przy 100Hz.
Skąd więc pisk o wysokiej... itd
Pracuje przy 100Hz, ale jak do sieci przedostają się zakłócenia o częstotliwości kilkudziesięciu kiloherców, to i przez dławik również one płyną.
W.P. - 12 Lip 2008 13:03
Kolego januszjh
Nie mam pretensji do Ciebie, że poleciłeś ten właśnie tekst.
Uważam jedynie, że jego wartość merytoryczna jest dość niska i bardziej nadaje się jako dodatek do np kalendarza niż do poczytnego pisma.
iron64 - 12 Lip 2008 13:24
Większość artykułów (może nawet wszystkie) z Chipa tam właśnie się nadaje.
A wracając do zasilacza, do czasu kiedy go nie obciążysz porządnie to mu nie przejdzie i piszczał będzie.
WojtasJD - 12 Lip 2008 16:24
Kolego januszjh
Nie mam pretensji do Ciebie, że poleciłeś ten właśnie tekst.
Pretensje to należy mieć bo to kolejna papka robiąca wode z mózgu - która już zadziałała na autora tego wątku a ten jest już gotów "usprawniać" swój zasilacz.
januszjh - jeśli zasilacz Ci piszczy to go trzeba naprawić a nie "wycinać"...
Popraw swój pierwszy post z tekstem:
"Dla poszerzenia wiedzy polecam doskonały artykuł o PFC"
bo bardzo nadużyłeś pojęcia 'doskonały'
poza tym co napisał Pan W.P. można dodać
Moduły PFC, niezależnie od tego, czy są aktywne czy pasywne (o czym za chwilę), nie stanowią też jakichkolwiek układów zabezpieczenia zasilaczy.
Tak się składa że taki układ APFC często jest przetwornicą boost AC -> DC, zasilacz z takim układem ma szeroki zakres napięć zasilania, zasilacz bez niego może mieć przełącznik 110/220V i co się dzieje po jego przypadkowym przestawieniu nie trzeba pisać.
Wychodzi jednak na to że układ z APFC może być też elementem zabezpieczenia.
Nie wchodząc w szczegóły konstrukcyjne, pasywny moduł PFC to po prostu cewka o dużej indukcyjności, włączona w układ wejściowy zasilacza. Cewka pełni tutaj funkcję przeciwwagi dla kondensatorów użytych do budowy zasilacza. Zastosowanie cewki zmniejsza różnicę fazową pomiędzy prądem a napięciem, co w efekcie minimalizuje moc bierną.
Czytając ten fragment myślałem że koleś dojdzie do konkluzji że te dwie przeciwwagi stanową obwód rezonansowy
Dodatkowo cewki o dużej indukcyjności budowane są z wykorzystaniem rdzeni ferromagnetycznych lub blaszkowych (tak jak w transformatorze), a te potrafią wpaść w rezonans.
Napisane tak jakby blaszki nie mogły być z ferromagnetyka
Aktywne PFC to tak naprawdę wyspecjalizowane obwody elektroniczne, włączane również w wysokonapięciowe układy wejściowe zasilacza. Moduły te za pomocą odpowiednio wysterowywanych elementów półprzewodnikowych regulują przesunięcie fazowe między prądem a napięciem.
Ręce opadają...
Aby zminimalizować skutki występowania mocy biernej, w krajach Unii Europejskiej wprowadzono w życie dyrektywę przedstawioną w normie EN61000-3-2, którą to objęte są wszystkie zasilacze sieciowe o mocy od 75 do 1000 W.[...]
Norma nie wymaga, aby zasilacz redukował całą moc bierną, ważne jest jedynie to, aby producent starał się ją zminimalizować.
Ten człowiek chyba nie zajrzał do żadnego dokumentu wspominającego o THD z EPSMA - European Power Supply Manufacturers Association np. Harmonic Current Emissions - Guidelines to the standard EN 61000-3-2 :
1. Introduction
Increasing use of electronic devices in daily life has greatly increased the stress caused by harmonic currents on low-voltage alternating-current public mains networks. To maintain the quality of these networks, European Standard EN 60555-2 was created to set levels for harmonic currents injected by loads back on to the network.
There has, however, been much discussion about equipment classes and limits to apply to electronic equipment in general and equipment power supplies in particular. EN 60555-2 has recently been superseded by EN 61000-3-2 which sets some more practical rules and provides a clearer definition of equipment classes.
This document is issued by the European Power Supply Manufacturers Association (EPSMA) and aims to improve the understanding of harmonic line current reduction and the requirements and implication of the standard EN 61000-3-2.
Jak pamiętamy z lekcji fizyki, przy przepływie zmiennego prądu elektrycznego rozróżnia się trzy rodzaje mocy: moc czynną P, bierną Q i pozorną S. Związane są one ze sobą następującymi zależnościami, gdzie U to napięcie prądu elektrycznego, a I to jego natężenie:
P=UxIxcos Q=UxIxsin S=UxI
[...]Oczywiście zasilacz komputera pobiera zmienny prąd elektryczny z sieci energetycznej, a ten oprócz amplitudy i częstotliwości charakteryzuje się także opóźnieniem fazowym (parz: Przesunięcie fazy pomiędzy przebiegami napięcia i prądu). W zależności od tego, czy zasilacz jako obciążenie ma charakter pojemnościowy czy indukcyjny (jest to ściśle związane z jego konstrukcją: liczbą kondensatorów i cewek oraz ich pojemnością i indukcyjnością), mamy do czynienia z dodatnim lub ujemnym przesunięciem fazowym pomiędzy prądem i napięciem.
O rany! pomijając że gdzieś się zgubił symbol kąta to autor dał do pieca...
Radze szybko przeczytać:
UNDERSTANDING POWER FACTOR (by L. Wuidart / STMicroelectronics):
IF YOU THINK THAT POWER FACTOR IS ONLY COS ϕ, THINK AGAIN !
The big majority of Electronics designers do not worry about Power Factor (P.F.)
P.F. is something you learnt one day at school in your Electrotechnics course"as being cos ϕ.
This conventional definition is only valid when considering IDEAL inusoidal signals for both current and voltage waveforms.
But the reality is something else, because most off-line power supplies draw a non-sinusoidal current!
Many off-line systems have a typical front-end section made by a rectification bridge and an in-put filter capacitor.
This front-end section acts as a peak detector.
A current flows to charge the capacitor only when the istantaneous AC voltage exceeds the voltage on the capacitor.
A single phase off-line supply draws a current pulse during a small fraction of the half-cycle du-ration.
Between those current peaks, the load draws the energy stored inside the input capacitor. The phase lag ϕ but also the harmonic content of such a typical pulsed current waveform produce non efficient extra RMS currents, affecting then the real power available from the mains.
So, P.F. is much more than simply cos ϕ!
The P.F. value measures how much the mains efficiency is affected by BOTH phase lag ϕ AND harmonic content of the input current.
Extra interaktywna stronka z obrazkami, wykresami :
http://www.st.com/stonline/products/support/smps/tools/tutorial/pfcintro.htm
oraz również dla poszerzenia wiedzy - i to po polsku "Filtracja i detekcja harmonicznych" - ładnie wyjaśnione pojęcia jak PF, moc deformacji, współczynnik szczytu itd. :
http://www.sep.krakow.pl/kjee/pdf/publikacje/filtracja_i_detekcja.pdf
1.1.2 Przyczyny występowania wyższych harmonicznych
Urządzenia powodujące powstawanie wyższych harmonicznych są użytkowane przez wszystkich odbiorców: przemysłowych, komercyjnych i indywidualnych.
Wyższe harmoniczne spowodowane są przez odbiorniki nieliniowe.
Definicja odbiornika nieliniowego
Odbiornik uznaje się za nieliniowy, jeśli pobierany przez ten odbiornik prąd nie posiada takiego samego kształtu jak jego napięcie zasilania.
Należy zwrócić uwagę na to, że pewne odbiorniki powodują odkształcenie
przebiegów w sieci rozdzielczej, a praca pozostałych odbiorników jest przez to zakłócona.
[...]
Współczynnik mocy jest stosunkiem mocy czynnej P do mocy pozornej S
PF = P / S
W żargonie elektrycznym współczynnik mocy jest często mylony z cosϕ, który można zdefiniować w następujàcy sposób:
cosϕ = P1 / S1
gdzie:
P1 – moc czynna dla składowej podstawowej,
S1 – moc pozorna dla składowej podstawowej.
Na podstawie powyższego równania można stwierdzić, że cosϕ odnosi się tylko do składowej podstawowej. Jeśli w przebiegach obecne są wyższe
harmoniczne, to jego wartość różni się od wartości współczynnika mocy.
-
Wpisując w Google "PFC" na pierwszej pozycji mamy ten właśnie link. Nie widzę w nim niczego sprzecznego z faktami. Za to producenci z PFC zrobili chwyt marketingowy, a sprzedawcy i użytkownicy myślą, że to dar z nieba.
Szukając w Google też trzeba troche myśleć a nie walić w pierwszy lepszy link - info szukaj np. na stronach producentów kontrolerów/elementów do PFC, filtrów; znowu kilka przykładów:
Understanding PFC (NXP / Philips) :
What is Power Factor Correction (PFC)
• It can be defined as the reduction of the harmonic content, and / or the aligning of the phase angle of incoming current
• PFC is required to reduce disturbance on the AC distribution net and maximize the real power drawn by the power supply from the AC line.
Power Factor Correction - Handbook (ON Semiconductor / Motorola)
Fairchild - Power Factor Correction (PFC) Toolkit (wymaga rejestracji):
http://www.fairchildsemi.com/whats_new/pfc_toolkit.html
Texas Instruments > Power Management > AC/DC and DC/DC Power Supplies > Power Factor Correction ICs
januszjh - 12 Lip 2008 23:16
Teraz widzę, że z tym słowem "doskonały" przesadziłem. Choć jest trochę nieścisłości, to ciężko znaleźć lepszy artykuł o PFC w zasilaczach w języku polskim. Należy wziąć pod uwagę, że treść miała być zrozumiała dla szerszego grona odbiorców, nie tylko dla elektroników i elektrotechników.
Gdyby wchodzili w takie szczegóły jak harmoniczne przebiegów odkształconych, nieliniowość elementów indukcyjnych z rdzeniem ferromagnetycznym, itp, to mało który informatyk by to zrozumiał.
Szukając w Google też trzeba troche myśleć a nie walić w pierwszy lepszy link
Miałem na myśli to, że Google szereguje listę wyników w zależności od liczby linków, które do niej prowadzi przez niezależne strony po słowie kluczowym. Czyli sami internauci wybrali tę stronę za najlepszą.
Jeśli ktoś zna ciekawe strony w języku polskim na ten temat, proszę o linki.
A wracając do zasilacza, do czasu kiedy go nie obciążysz porządnie to mu nie przejdzie i piszczał będzie.
Z tym może być problem, bo mam energooszczędny komputer, a po podłączeniu żarówki 100W/12V zasilacz po 2s się wyłączył. Co ciekawe, zasilacz Codegen 300W i historyczny już AT 200W normalnie były w stanie zasilić tę żarówkę.
iron64 - 12 Lip 2008 23:47
Nie jestem specjalistą w zasilaczach jak koledzy WojtasJD i W.P., ale może oni potwierdzą to co napiszę.
Samo obciążenie linii +12V może przynieść takie efekty jak opisałeś, należy obciążyć jeszcze +5V i może +3.3V. Najłatwiej będzie po prostu go podłączyć do komputera, a stare zasilacze są pozbawione wielu rzeczy i obciążenia nie wymagają.
januszjh - 12 Lip 2008 23:54
Zasilacz był podłączony do starej płyty Abit, która już na sobie ma przycisk "power". Żarówkę 35W pociągnął ten zasilacz Chieftec 400W, ale na 100W szybko się wyłącza.
iron64 - 12 Lip 2008 23:58
To w końcu był ten Chieftec do komputera podłączony czy nie był?
januszjh - 13 Lip 2008 00:03
W ogóle tak, ale do testów z żarówką, to nie będę ryzykować działającym sprzętem.
WojtasJD - 13 Lip 2008 00:14
Z tym może być problem, bo mam energooszczędny komputer, a po podłączeniu żarówki 100W/12V zasilacz po 2s się wyłączył. Co ciekawe, zasilacz Codegen 300W i historyczny już AT 200W normalnie były w stanie zasilić tę żarówkę.
Nie napisałeś gdzie ją podłączałeś.
Ciężko uwierzyć że ten Codegen czy AT 200W radziły sobie z tą żarówką, Chieftec zachowuje się w porządku
Żarówka 100W/12V ma rezystancję przy _12V_ R = (U²)/P = ~1,44 Ω
Przy podłączeniu żarówki z zimnym włóknem jej rezystancja może być ~10x mniejsza - zasilacz powinien 'potraktować' to jako zwarcie wyjścia.
januszjh - 13 Lip 2008 00:41
To ja wiem, że żarówka jest elementem nieliniowym i zimna żarówka ma mniejszą rezystancję. Ale włączenie komputera, to również wysiłek dla zasilacza, ze względu na rozładowane kondensatory, którym trzeba dostarczyć ładunku elektrycznego. Jeśli chodzi o Codegena, to zasilacz ma 6 lat, po 5 co prawda się popsuł, ale usterka nie była poważna - zwarcie na diodzie dużej mocy ze względu na poluzowaną śrubę od radiatora, a ta z kolei się odkręciła od wibracji wentylatora. Transplantacja diody z innego zasilacza przywróciła zasilacz do życia. Zabezpieczenie przeciwzwarciowe na pewno ma i przy śmierci klinicznej nie wyrządził żadnych szkód ani efektów specjalnych (przysmażone części, dym, wybuch). Zasilacz AT 200W natomiast ma nawet nienaruszoną plombę.
Czy u kogoś z Was też piszczy Chieftec? To jest pisk modulowany. Coś pomiędzy piskiem i buczeniem. Być może jestem przewrażliwiony... Pytam, bo nie wiem czy to się nadaje do reklamacji gwarancyjnej.