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结合实例分析电路设计中PFC的优缺点

发布时间:2014-10-19 责任编辑:mikeliu

【导读】电路设计中,PFC掌管着电能利用率的“生杀大权”,这就意味着要想有高效率的电能转换,就要充分了解PFC电路的设计。本篇文章从实例出发,将为大家对主动PFC电源进行分析。通过对主动式和被动式PFC的对比,帮大家充分掌握关于这两种PFC的区别,并能选择分析出适合自己的PFC。
 
在电子电路的设计过程当中,若想要得知电能的有效利用率,就需要借助PFC(功率因数校正)。PFC的数值越大,就越说明电能被有效利用。PFC的诞生是因为传统的二极管整流电路会对电网形成干扰,并且功率也会降低浪费电网的容量。为了解决这个问题,引入了PFC。目前市场上合格的并且拥有安规认证的电源,都加装了PFC电路。这就意味着,如果想要让产品顺利进入市场,就要充分了解PFC电路的设计,本篇文章从实例出发,将为大家对主动PFC电源进行分析。
 
主动PFC的优势
 
主动PFC的优势是,电压适应范围宽,功率因数高。功率因数和转换效率是两个不同的指标。功率因数是电路的参数,交流电路中的一个指标,和线路损耗有一定的关系。功率因数的范围是0~1.0,1.0是最理想的,0在实际电路中其实不存在。供电局对这个指标比较重视,对于一般家用没有实际意义。转换效率是关于能量转换的,直接决定电源的损耗大小。转换效率的范围是 0% ~100%,100%是理想的状态,0%是最差劲的极端。这才是我们应该关心的,转换效率越低,电源损耗越大,浪费的电越多。功率因数不影响电表走字,0.1和1.0都是一样的走法。转换效率要影响电表走字,转换效率越低,损耗的电能越多,电表也会多走些。高功率因数,是在给供电局省钱。
 
主动PFC和电源转换效率并没有必然联系。就目前市面上的产品来看,大部分高转换效率的电源都是主动PFC的,也同时拥有很高的功率因数。之所以目前市场上大多数电源都是主动式PFC,是由于以下几点原因。
 
由于低端产品对成本的要求过于严格,所以几乎不可能使用主动PFC设计。而购买这种商品的人同样不会关心功率因数及转换效率究竟如何。因此低端电源普遍采用了传统的电路设计,效率低,功率因数也低。高端电源主要针对电脑玩家和专业场合设计,功率普遍很大,成本可以放宽,本身卖得也很贵。被动PFC在功率超过400W以后,损耗变大,效率变低,体积太大,重量也大。
 
主动PFC在400W功率以上效率有优势,虽然价格贵,但是高端用户不会在乎这一点价格。高端电源通常都不会沿用传统的电路设计,而是厂家精心研发的先进电路,效率自然提高很多。最终的结果就是:高端电源几乎全都是主动PFC,功率因数很高,效率也很高。
 
实际上,主动PFC在低功率时,自身损耗大于被动PFC。毕竟它是一个复杂的电路,工作起来要消耗电能;而被动PFC就是一个电感。不过很少有人让高端电源工作的低负载下,这个问题也就不明显了。
 
主动PFC还有一个最麻烦的缺点:电磁干扰大。为了搞定电磁干扰,EMI滤波电路要加强,电路更加复杂。有些电源在待机时发出高频噪音,也是因为主动PFC。
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总结
 
高端电源(400W或更高),首选主动PFC,在大功率的场合,主动PFC优势明显,高端产品成本上不受限制,电路设计优秀,完全可以弥补主动PFC的缺点。高效率高性能的产品谁都喜欢。
 
低端电源(350W或更低),根据自己的需求选择,不必苛求主动PFC,在成本受限的情况下,主动PFC的缺点开始暴露,电磁干扰,高频噪音。在300W这个等级,主动PFC已经完全没有优势了。
 
实例分析 如何选择PFC
 
用几台电脑分别使用额定400W、450W、500W的电源。
 
首先说额定400W的电源,主动PFC,两级EMI滤波,电路设计比较前卫,转换效率很高,自身发热小,因为开关频率很高,超过了人能听见的范围,听不到高频噪音。
 
400W;主动PFC;三级EMI滤波;传统的主动PFC设计,转换效率不高,自身发热一般;开关频率不算高,有明显的高频噪音。
 
450W;主动PFC;三级EMI滤波;传统的主动PFC设计,转换效率偏低,自身发热大,开关频率应该比较高,没有明显的高频噪音。
 
500W;被动PFC;两级EMI滤波;传统的被动PFC设计,转换效率糟糕,发热巨大。没有任何高频噪音,不过风扇的噪音很大。
 
400W这个电源,也都是名厂产品。主动PFC效率明显占优,不过在EMI滤波器方面,主动PFC却更为实用。在选电源的时候,很消费者都还很纠结该选择什么。
 
通过对主动式和被动式PFC的对比,相信大家已经充分掌握了关于这两种PFC的区别,并能选择分析出适合自己的PFC。从结论上来看,主动式的PFC更加适合配置较齐全的高成本电源,而在一般情况下我们如果想使用PFC,那么选择被动式PFC就可以满足需求。
 
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