Führen oder verzögern typische Computer-Netzteile die Stromversorgung?

Computer-Netzteile verfügen häufig über Funktionen zur "Leistungsfaktorkorrektur", die den verwendeten Leistungsfaktor auf Werte nahe an ohmschen Lasten erhöhen (1). Ich bin gespannt, wie die Stromversorgungslasten ohne Leistungsfaktorkorrektur aussehen würden. (Schaltnetzteile verwenden sowohl Induktivitäten als auch Kondensatoren; ich bin mir jedoch nicht sicher, wie ihre Last auf der Wechselstromseite aussieht.)

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— Billy ONeal
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Ohne die PFC wären sie eine völlig andere Stromversorgung, dh die PFC ist ein integraler Bestandteil der Versorgung und keine Verbesserung eines anderen Designs.

— Ignacio Vazquez-Abrams

@ IgnacioVazquez-Abrams: Es ist nicht nur ein großer Kondensator oder Induktor am Ende?

— Billy ONeal

Nein. Stromversorgungen verwenden aktiven PFC, einen DC / DC-Wandler, der die Wechselspannungswellenform verfolgt und die Last für den Stromversorger resistent erscheinen lässt, indem er den Wechselstrom dazu zwingt, sinusförmig und in Phase mit der Spannung zu sein.

— Adam Lawrence

Ich denke, eine gute Antwort auf diese Frage sollte den Unterschied zwischen dem Verschiebungsleistungsfaktor und dem Verzerrungsleistungsfaktor ansprechen .

— Li-aung Yip

Antworten:

Es geht nicht so sehr um Führen oder Nachlaufen. Bei einer Nicht-PFC-Stromversorgung besteht die Schaltung aus einem Brückengleichrichter, gefolgt von einem großen Massenkondensator. Die Kappe lädt sich auf und fällt zwischen den Wechselstromleitungszyklen ab. Während eines möglicherweise großen Teils des Wechselstromleitungszyklus leitet die Brücke nicht, da die Kappenspannung immer noch über der gleichgerichteten Wechselstromleitungsspannung liegt. Unmittelbar nahe der Spitze der Leitung überschreitet die Netzspannung die Kappenspannung, und der gesamte Strom fließt während dieses kleinen Leitungswinkels in die Kappe.

Es sieht also nicht streng induktiv oder kapazitiv aus, sondern erzeugt große Oberwellen. Genau das regeln die Standards zur "Leistungsfaktorkorrektur". Es ist nicht wirklich der Leistungsfaktor, sondern die Harmonischen. Die im Vergleich zur durchschnittlichen Stromaufnahme enormen Spitzenströme sind das Problem für die Versorgungsunternehmen.

— John D.
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Ich würde vorschlagen, auf Wikipedia zu gehen, um eine ausführlichere Erklärung zu erhalten. Sie haben die Formeln und eine schöne Grafik. Auch "Es ist nicht wirklich der Leistungsfaktor" ist ein bisschen falsch: Im Allgemeinen wird der Leistungsfaktor als die Verbindung von Verschiebungsleistungsfaktor und Verzerrungsleistungsfaktor definiert.

— FrancoVS

Entschuldigung, aber diese Antwort beschreibt überhaupt kein PC-Netzteil, auch nicht eines ohne PFC. Es beschreibt ein lineares Netzteil. In einem SMPS (das in allen PC-Netzteilen verwendet wird) erfolgt das Laden und Entladen der Volumenkapazität mit der Schaltfrequenz des Netzteils, nicht mit der Netzfrequenz.

— Jamie Hanrahan

@JamieHanrahan Wie kann das Laden der Bulk-Kappe möglicherweise bei der Schaltfrequenz erfolgen? Das Aufladen kann nur erfolgen, wenn die Wechselstromleitung über der Bulk-Cap-Spannung liegt. Ebenso tritt eine Entladung auf, wenn die Wechselstromleitung unter der Bulk-Cap-Spannung liegt.

— John D

@ JohnD Es gibt keine Bulk-Kappe, wo Sie denken, dass es ist! Ein SMPS vom PC-Typ verfügt über einen Vollweggleichrichter, gefolgt von einem Zerhacker, der den ungefilterten Gleichstrom in eine Rechteckwelle von etwa 30 kHz umwandelt. Das ist Eingang in einen Abwärtstransformator, das Ergebnis ist FW gleichgerichtet, dann kommt die Filterkappe. Es gibt überhaupt keine Bulk-Kappe im Abschnitt "Line Freq". (Ja, die alten Nicht-PFC-Netzteile mit einem 110/220-Schalter verwendeten eine Kappe, aber diese befand sich in einem Spannungsverdoppler vor dem FW-Gleichrichter. Sie wird in der Position 220 umgangen.) Heck, Teil des gesamten Punkts eines SMPS ist es, die viel größere Kappe zu vermeiden, die bei 50 oder 60 Hz benötigt würde.

— Jamie Hanrahan

@JamieHanrahan Im Q oder A wurde kein Alter des PC-Netzteils angegeben. Jede von mir geöffnete ATX-Versorgung hatte einen Brückengleichrichter -> Bulk Caps -> Schaltteil des Schaltens. Einige davon hatten eine automatische Spannungsumschaltung, einige eine manuelle und einige die typische moderne 90-260VAC-Spezifikation. Diese letzten benötigen natürlich überspezifizierte Eingabekappen. Durch Zufall glaube ich nicht, dass ich eine PFC ATX-Versorgung geöffnet habe, auch nicht, um einen Lüfter zu wechseln (was bedeutet, dass ich die neuesten Modelle nicht geöffnet habe).

— Chris H

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Das obige Bild zeigt eine einfache Stromversorgung ohne PFC-Schaltmodus. Dieses Netzteil wird wahrscheinlich nicht als Computer-Netzteil verwendet, da es wenig Strom verbraucht, aber es reicht aus, um den Punkt zu veranschaulichen.

Das Netz wird gleichgerichtet, um einen Kondensator aufzuladen, und dann wird diese Hochspannungs-Gleichstromschiene zur Stromversorgung des Wandlers verwendet, der in diesem Fall ein einfacher Rücklaufwandler ist, es gibt jedoch mehrere andere Ausführungen.

Der Kondensator ist so groß gewählt, dass er nur eine geringe Welligkeit aufweist. Infolgedessen kann der Gleichrichter nur in der Nähe der Netzspitze leiten.

Dies hat nicht zur Folge, dass der Strom der Spannung vorauseilt oder nacheilt, sondern dass der Strom nicht sinusförmig ist und Stromspitzen nahe den Spannungsspitzen liegen. Dies führt zu einer signifikanten harmonischen Verzerrung.

Um bei den meisten Netzteilen PFC hinzuzufügen, wird vor diesem Kondensator eine zweite Stufe hinzugefügt, die den Strom so formt, dass er der Form der Netzspannung folgt. Dies ist normalerweise ein Aufwärtswandler, wie unten gezeigt.

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— Warren Hill
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