Почему возникают проблемы с фактором мощности в блоках питания?
Негативное влияние на коэффициент мощности в блоках питания, преобразующих высокое сетевое переменное напряжение в низкое постоянное, оказывает импульсный характер тока на выходе диодного выпрямителя, а также переходные процессы, происходящие при заряде-разряде сглаживающих электролитических конденсаторов, которые устанавливаются после выпрямителя.
Электрическая схема выпрямительного диодного моста (Bridge Rectifier) со сглаживающим накопительным конденсатором:
Форма напряжений на входе и выходе выпрямительного диодного моста:
Благодаря введению в схему сглаживающего конденсатора сглаживаются пульсации выходного выпрямленного напряжения:
Величина пульсаций на выходном конденсаторе связана со временем его заряда-разряда, которое, в свою очередь, связано с мощностью нагрузки.
Связь между формой напряжения Vce на сглаживающем конденсаторе Ce с током на диодах и конденсаторе при постоянной нагрузке:
Как видно из приведенных выше графиков, при выпрямлении синусоидального напряжения значительно изменяется величина входного тока, образуя пики потребления на участках, подобных t1-t2, когда происходит заряд конденсатора.
График зарядного тока для сглаживающего конденсатора Cф однофазного однополупериодного выпрямителя (хорошо виден импульсный характер тока заряда и значительное увеличение его амплитуды во время рабочего цикла):
Эти пики приводят к увеличению потерь и уменьшают значение величины фактора мощности. Кроме того, с увеличением потребляемой мощности возрастает амплитуда пульсаций выходного напряжения и уменьшается КПД.
Для компенсации неравномерного потребления входного тока и сглаживания выходных пульсаций напряжения используют узлы, отвечающие за коррекцию фактора мощности. Их устанавливают в высоковольтной части блоков питания, до сглаживающих электролитических конденсаторов.
Вспомним школьный курс физики
Те, кто хорошо изучал физику в школе, помнят, что мощность может быть активная или реактивная. Активной называется мощность, которая выполняет полезную работу – заставляет греться утюг, светиться лампу накаливания или приводит в действие компоненты ПК.
В реактивных цепях сила тока может отставать от напряжения или опережать его, что определяется параметром cos φ (косинус Фи). При индуктивной нагрузке ток отстает от напряжения (индуктивная нагрузка) или опережает его (емкостная нагрузка).
Последнее часто встречается в сложных электрических схемах, где используются конденсаторы, в том числе и в компьютерных блоках питания.
Реактивная мощность не выполняет никакой полезной нагрузки, «блуждая» по электрическим цепям и нагревая их. Именно по этой причине предусмотрен запас сечения проводов. Чем больше cos φ, тем больше энергии рассеется в схеме, в виде тепла.
3 Chieftec
Меньше цена – больше мощности. По такому пути пошла компания Chieftec, произведя бум на рынке комплектующих в 1990 году. В модельном ряду особо ценятся варианты с индексом Proton с характерной черно-синей окраской. Основной изъян почти всех БП марки кроется в высоком уровне шума. Если хотите собрать тихую систему, то эта фирма не для вас. Зато тем, кому нужен большой запас по мощности, а игровой процесс полностью проходит в наушниках, то им эти БП подойдут идеально.
Конденсаторы в конструкции преимущественно используются не японские, а тайваньские, что снизило планку надежности. Отметим, что шум на топовых моделях начнется только в том случае, если ваша сборка минимум i7 9700K+RTX 2080. В более простых конфигурациях, например Ryzen 2600 + RTX 2060 топовые модели будут работать относительно тихо. Самым доступным на сегодняшний день продуктом является Chieftec GPC-400S 400W с начальной стоимостью от 1768 рублей.
2 Sea Sonic
Очень крутые игровые блоки питания за свою цену. Рекомендуем заказывать их с Computer Universe, но не отдельно, а в комплекте с чем-нибудь. По отзывам покупателей и авторитетных изданий у некоторых спустя некоторое время или сразу эти блоки начинают шуметь. Любителям тишины это может и не понравиться, а вот обычному покупателю шум может быть и незаметен. Однако, процент брака небольшой, а все модели просто замечательные. Тихие при любой нагрузке. Топовые модели обладают следующими интересными особенностями:
- сверхвысокая энергоэффективность, подтвержденная сертификатом 80+ Titanium;
- гибридный контроллер вентилятора;
- твердотельные конденсаторы японского производства;
- сверхточная регулировка напряжения MTLR с отклонением меньше 0,5% и идеальной стабилизацией с минимальными пульсациями меньше 20 милливольт.
Еще один плюс, который бы хотелось выделить отдельно, это длительная гарантия. Например, Sea Sonic Prime Titanium 750 SSR-750TR обладает гарантийным сроком в 12 лет.
Реактивная мощность в блоке питания
блоке питания
Но в здании, где установлена сотня или тысяча компьютеров, учитывать реактивную мощность необходимо!
Типичное значение косинуса Фи для компьютерных блоков питания без коррекции — около 0,7, т. е. проводка должна быть рассчитана с 30% запасом по мощности.
Однако излишней нагрузкой на провода дело не ограничивается!
В самом блоке питания ток через входные высоковольтные диоды протекает в виде коротких импульсов. Ширина и амплитуда этих импульсов может меняться в зависимости от нагрузки.
Большая амплитуда тока неблагоприятно влияет на высоковольтные конденсаторы и диоды, сокращая срок их службы. Если выпрямительные диоды выбраны «впритык» (что часто бывает в дешевых моделях), то надежность всего блока питания еще более снижается.
Реактивная мощность компьютерного БП
Так как, обычно в компьютерных блоках питания используются конденсаторы большой емкости, то и реактивная составляющая в такой схеме ощутима. К счастью, она не учитывается бытовым счетчиком электроэнергии, поэтому переплачивать за электричество юзеру не придется.
Значение cos φ для таких устройств обычно достигает 0,7. Это значит, что запас проводки по мощности, должен быть не менее 30%. Но, так как ток протекает через схему блока питания короткими импульсами со сменной амплитудой, из-за этого сокращается срок службы конденсаторов и диодов.
Если последние не имеют запаса по силе тока и подобраны «впритык» (как это часто бывает в дешевых БП), срок эксплуатации такого устройства сокращается.
Для борьбы с этими реактивными явлениями используется корректор коэффициента мощности, то есть PFC.
6 ENERMAX
Как и большинство других производителей компьютерной техники, Enermax базируется на острове Тайвань, неподалеку от Китая. Компания была основана в 1990 году. Почти за 30 лет был накоплен немалый опыт в создании не только блоков питания, но и ПК корпусов, систем охлаждения, некоторых других комплектующих и периферии.
Назвать устройства фирмы недорогими нельзя – ценник на продукцию стартует с отметки в 5,5 тысяч рублей. Но и стартовый RevoBron ERB600AWT 600W не лыком шит – это 600-сильная модель с отстегивающимися (!) кабелями и защитой по всем фронтам. Средний ценник топового Enermax Platimax D.F. EPF1200EWT 1200W – 19 тысяч рублей, отдавая которые покупатель получает еще больший набор кабелей и высокий КПД. Стоит отметить, что наличие сертификатов не ниже «бронзового» – фирменная карточка продукции Enermax. Это означает, что покупая БП этой компании, вы получите высокие эффективность и надежность.
Реактивная мощность компьютерного БП
Так как, обычно в компьютерных блоках питания используются конденсаторы большой емкости, то и реактивная составляющая в такой схеме ощутима. К счастью, она не учитывается бытовым счетчиком электроэнергии, поэтому переплачивать за электричество юзеру не придется.
Значение cos φ для таких устройств обычно достигает 0,7. Это значит, что запас проводки по мощности, должен быть не менее 30%. Но, так как ток протекает через схему блока питания короткими импульсами со сменной амплитудой, из-за этого сокращается срок службы конденсаторов и диодов.
Если последние не имеют запаса по силе тока и подобраны «впритык» (как это часто бывает в дешевых БП), срок эксплуатации такого устройства сокращается.
Для борьбы с этими реактивными явлениями используется корректор коэффициента мощности, то есть PFC.
