Bilgisayar güç kaynaklarındaki etkin güç faktörü düzeltmesi nasıl çalışır?

(Her ne kadar hoş olurdu) çok ayrıntılı bir açıklama arıyorum. Daha sezgisel olarak nasıl çalıştığını anlamak istiyorum.

Temelde bilgisayar PSU'sunda girdi, ardından filtreler, ardından PFC devresi, ardından anahtar ve ardından transformatör, ardından rektifiye edilmiş ve sonunda çıkış filtreleme ve tüketici var. Okuduğumdan, anahtarı kontrol eden ve çıkıştaki voltajı düzenleyen aynı PWM devresini de aktif güç faktörü düzeltmesini kontrol ediyor.

Almadım, güç faktörünün gerçekte nasıl düzeltildiğidir.

İşte bir resim:

Bu iki transistör burada nasıl çalışır ve PFC denetleyicisi güç faktörünün kötü olduğunu nasıl belirler?

Güç faktörünün genellikle bobinler ve kapasitörlerle düzeltildiğini biliyorum ve her ikisini de burada görüyorum, ancak transistörlerden biri iletmeye başladığında gerçekte ne olduğunu, iki transistöre neden ihtiyaç olduğunu ve bunun güç faktörünü nasıl etkilediğini anlamıyorum.

Güç faktörü, akımın voltajı takip etmesini sağlayarak yönetilir ("düzeltilmiş", yaygın olmasına rağmen gerçekten yanlış terimdir). Şemanızda, bara voltajı AC dalga formu zirvelerinden biraz daha yüksek olacaktır. Endüktör, FET'ler, diyot ve kondansatör bir takviye dönüştürücü oluşturur. Bu dönüştürücü, düzeltilmiş AC giriş voltajını alır ve bus voltajını yapar.

Eğer kontrol sistemi sadece çıkış voltajını ayarlasaydı, PFC olmazdı. Bunun yerine, ani doğrultulmuş AC giriş voltajıyla orantılı olacak şekilde diyot aracılığıyla ortalama akımı düzenler. Bir güç faktörü bakış açısından ideal yükün, gerilim ile fazda akımı olduğunu unutmayın. Buna bakmanın bir başka yolu, AC hattı üzerindeki yükün dirençli görünmesi gerektiğidir. Tıpkı gerçek bir direnç gibi, akımı voltaja orantılı tutmak istersiniz.

Tabii ki bu, bara geriliminin düzenlenmesi ile çelişmektedir. Bu, AC giriş voltajına hızlı bir yanıt vererek, ancak veri yolu voltajını düzenlemeye çok daha yavaş bir yanıt vererek halledilir. Başka bir deyişle, AC hattı hala bir direnç görüyor, ancak bus voltajını hedef değerine yakın tutmak için direnç değeri yavaşça değiştiriliyor.

PFC hakkında daha fazla arka plan ve akımı ölçmek zorunda kalmadan akımı voltajla orantılı tutmak için bulduğum bir yol için Dijital PFC Kontrolü yazımı kontrol edebilirsiniz . Bu konuda, patent voltajını daha doğru bir şekilde kontrol etmek için dijital hesaplama kullanmayı da içeren bir patentim var. Biraz hesaplama gücüyle, AC hat voltajını takip ederek veri yolunda hangi dalgalanmanın neden olduğunu öğrenebilir, daha sonra yükten değişen talep nedeniyle neyin değiştiğini belirlemek için kullanabilirsiniz. Bu, değişiklikleri PFC işlevini yenmeden geleneksel yaklaşımdan daha hızlı ayarlamayı sağlar.

Basitleştirilmiş:

• PFC kontrolörü güç faktörü "kötü" ise "bilmez", güç faktörünün iyi olduğunu garanti eder
• Şekilde gösterildiği gibi iki transistöre sahip olması, takviye dönüştürücünün çalışması açısından önemsizdir (her ikisi de aynı anda açık ve kapalı olacaktır)
• bobinler ve kapasitörlerle pasif güç faktörü düzeltmesi, aktif güç faktörü düzeltmesinden temel olarak farklıdır

Philip C. Todd'un aktif PFC hakkındaki kanonik makalesi , PFC'nin nasıl çalıştığına dair çok ayrıntılı bir açıklama sunuyor ve arkaik bir kontrolör (UC3854) için yazılmasına rağmen fikirler hala ilgili ve birçok modern aktif PFC uygulamasının temeli.

Aktif bir PFC kontrol cihazının temel amacı, şebekeden çekilen yükün dirençli görünmesini sağlamaktır. Açıkçası, aşağı akım yükü çoğu durumda dirençli değildir (genellikle bir DC / DC dönüştürücü gibi sabit güç yükü). PFC kontrol cihazının güç faktörü düzeltmesini elde etmesinin yolu, AC dalga biçimini algılamak ve bir dönüştürücünün görev döngüsünü (genellikle bir destek) bir direnç gibi davranacak şekilde değiştirmek - sıfır geçişlerde akım çekmemek ve AC'de maksimum akım çekmek tepe değeri.

Pasif PFC (tanımladığınız bobinler ve kapasitörler), ideal olmayan yüklemeye karşı koymak için şebekeye büyük bir düşük geçiş filtresi koymayı içerir. Herhangi bir 'akıllı' söz konusu değil.

Sağladığınız resimde tipik bir PFC denetleyicisinin kullandığı algılama ağları eksik:

• giriş AC dalga şekli algılama
• çıkış DC algılama
• MOSFET akımı

Dalga şekli algılama, PFC kontrol cihazına genellikle akım biçiminde, köprü doğrultucudan sonraki AC dalga biçimini temsil eden bir sinyal sağlar. PFC kontrolörü, dönüştürücünün görev döngüsünü kontrol etmek için bu dalga şekli girişini kullanır.

Çıkış DC algılama, boost dönüştürücü çıkış düzenlemesini koruyan yavaş voltajlı (genellikle 20Hz'den az) bir döngüdür. AC dalga biçimi girişinden daha düşük bir bant genişliğine sahip olması gerekir, aksi takdirde PFC çalışmaz.

MOSFET akım algılama, akım modu kontrolü için kullanılan bir hızlı akım döngüsüdür.

"Güç faktörü" iki ayrı hususu ifade eder:

• akım ve gerilim arasındaki faz açısı (daha fazla faz farkı = I * V ile karşılaştırıldığında daha düşük güç)

• doğrusal olmayan yüklerin neden olduğu akım bozulması: tepe faktörü = tepe akımı / rms akımı sinüs dalgaları için sqrt (2) 'den çok daha büyük olabilir ve bu da hizmetin iletim sisteminde daha fazla dağılmaya neden olan harmoniklere yol açar.

Bir güç kaynağındaki bir PFC devresi öncelikle bunların ikincisine hitap eder. Bu diyagramdaki indüktörden + MOSFET'lerden kurtulduysanız, çok yüksek bir kret faktörü yükü ile sonuçlanacaksınız: diyot, kondansatöre büyük miktarda akım keser.

PFC devresi, indüktörden gelen akımı rektifiye edilmiş bir sinüs dalgasına (voltajla faz halinde) yaparak, şebeke şebekesindeki akımı bir sinüs dalgası gibi göstererek yardımcı programı bundan korumaya çalışır.

Neden iki transistöre ihtiyaç vardır? Değil, bu bir uygulama detayıdır (belki de ortak bir pakette iki küçük MOSFET'i nadir bir pakette daha büyük bir MOSFET kullanmaktan daha uygun maliyetlidir).

Kontrol devresi, indüktörden geçen akımı artıran MOSFET'i açar. MOSFET'in kapatılması, akımın yüke akmasına izin verir, bu da genellikle akımı azaltır. Kontrol devresi, daha önce belirttiğim gibi, doğrultucu sinüs dalgası olarak indüktörden geçen akımı kontrol etmek için açmaya / kapatmaya karar verir.

Aynı zamanda çıkışına gerilim düzenler.

Bunu yapmak için, normal bir DC / DC dönüştürücüsünden biraz daha karmaşık olmanın yanı sıra hem indüktörde hem de kapasitörde daha fazla enerji depolama kapasitesi gerekir.