主动式PFC不省电？弄明白电源那点事.docx

主动式PFC不省电？弄明白电源那点事 本文关键字：电源,主动式,PFC电源实际效率的计算明白了“功率因数”和“转换效率”之后，那么电能从电网端到电源输出端的转换效率就很容易计算了：公式：电源的实际效率=功率因数转换效率假设现在有被动式PFC电源A和主动式PFC电源B，前者的功率因数为0.75，转换效率为82%，而后者的功率因数为0.99，而转换效率为80%，那么我们就得到它们的实际效率：A电源的实际效率=0.7582%=61.5%B电源的实际效率=0.9980%=79.2%在转换效率基本相同的时候，两者在实际效率上的差距达到了17.7%。也就是说，在相同的硬件配置下，使用主动式PFC电源要比被动式PFC的节约1/4左右的电能（所节约出来的电源是个人和电网公司共同享有的），差距相当明显。被动式PFC的优势虽然主动式PFC的优势非常明显，但在实际的消费市场中，为何被动式PFC电源依然占据了大部分的市场呢？前面提到过，主动式PFC需要用到更多的元器件，更复杂的电路设计，因此制作成本会比被动式PFC更高；其次，主动式PFC所使用电路本身也是需要消耗电能的，也就是说主动式PFC在提高功率因数的同时，其转换效率也会有所下降的。而对于只有一个电感的被动式PFC而言，其自身的耗能几乎可以忽略不计。因此，在考虑成本和转换效率之后，在功率较低（300W以下）的情况下使用主动式PFC的电源并无优势可言。提示：目前许多主动式PFC电源，都不具备待机自动关闭PFC电路的功能，这样即使你关闭了电脑，只要电网电源没有完全断开，则PFC电路仍会消耗电能，这也是为什么主动式PFC电源基本都提供了市电开关的原因。因此关机后请记得把这个开关也关掉，为自己，也为国家节约能耗。编者总结：通过以上介绍和比较，我们能看到主动式PFC和被动式PFC各有优缺点，而功率因素和转换效率也都是能影响到电源实际效率的关键因素，谈不上谁比谁重要。从目前的市场看来，300W以上的电源，主动式PFC渐成主流，这些电源的功率因素大多达到0.9以上，在这种情况下，选择转换效率高的电源就显得更为重要了。笔者建议有条件的话，尽量挑选高转换效率的主动式PFC电源，有80PLUS认证尤佳。功率因素初中就学过的功率计算公式大家应该还记得，就是P=UI，即功率=电流电压。但是我们并不能单纯的用这个公式来计算电源的输出功率，这是因为在电源输出端的负载并不总是纯阻性的，而会呈现出电容特性或电感特性，这就导致电流的最大值与电压的最大值并不出现在同一时刻。在这种情况下，要正确计算出功率值，就需要乘以一个系数，这个系数就是功率因素，其取值范围为0-1之间（如：某电源的功率因数为0.9），这个值越趋近1越好。PFC电源功率因素大多在0.9以上PFC与3C那么，怎么来衡量一款电源的转换效率呢？这就引入了一个“PFC”（Power Factor Correct）的概念，也就是我们经常看到的功率因数校正。最初的定义中，PFC并没有特指电源内部的某部分电路，而是用来表示电子产品对电能的利用效率。而那些主要作用是提高功率因素值的电路，也就被人们称之为PFC电路了。功率因素问题并不只出现在PC电源领域，其实广泛出现在各种电路网络中。为了提高电器设备转换效率，降低能耗，我们国家在CCC（即3C）认证中也有强制性规范。它规定凡是在中国使用的PC电源，都必须增加一个可以在交流电转换为直流时提高电源对市电利用率的特殊电路，这实际上就是PFC电路。现在国内销售的电子产品都必须有3C认证，PC电源当然不能例外主动式PFC和被动式PFCPFC电路按照工作原理的不同，又有主动式、被动式、有源、无源之分。那么有什么区别呢？简单地说，主动式PFC就是一个有源的升压电路。它通过高频电感线圈、开关电子管、高压滤波电容以及控制IC等元件，组成一个可以将输入电压提高的电路，通过升高输入电压来减少电流在流向下级电路中的电能损耗。为什么升高输入电压会减少电能损耗呢？我们知道，功率P=UI，在电网的输入总功率P一定的情况下，只要提高电压，电流值就会变小，从而降低电路的电能损耗。我们国家的电网系统之所以要采用高压电线来传输电能，也是出于降低能耗的考虑。两者如何区分与被动式PFC相比，主动式PFC电路省去了一个较大体积的含有硅钢片的电感，因此重量上也可能会比被动式PFC电路轻。而作为其明显区别就是一个电感线圈，不过却不能因此判断电源是否主动式PFC，因为电源内部的电感线圈较多，没有电路知识的人并不能加以区分。主动式PFC电路由于主动式PFC电源PFC电路自身需要消耗一定电能，如果使用在低功率（300W以下）电源中往往不如被动式PFC电源省电，因此在此类产品中并不常见。另外，因为主动式PFC电路的升压能力，能容许较低的输入电压，所以适应市电通常范围较宽（达到110V-240V）。当然，最明显的识别方式，莫过于通过产品外壳铭牌上的标注来识别，有写明“主动式PFC”或者“Active PFC”即是主动式PFC。主动式PFC电源通常会写明通过前面的介绍，我们知道电源的PFC电路是为了提高电源的功率因数而设，但是“功率因数”并不就等于“转换效率”，有人将主动式0.99的功率因数理解为能得到99%的电源转换效率，很显然这是不对的。虽然两个都是描述省电的概念，但对于电脑用户而言，两个概念的意义是不一样的。1.“功率因数”高是为国家省钱公式：功率因数=输入电源的实际电量电网供给电源的电量提高用电器的功率因数有两方面的意义，一是可以减小输电线路上的功率损失；二是可以充分发挥电力设备（如发电机、变压器等）的潜力。在电网的负载一定的情况下，如果用户的用电设备的功率因数越大，那么电网的能量利用率和稳定性就越高。由于功率因数所产生的损耗是由电力部门负担的，因此使用功率因数比较高的产品，能为国家做出贡献，能提高电网的利用率。一般而言，主动PFC PC电源的功率因数可以到达0.99，而无源PFC PC电源的功率因数则大多在0.60.8之间，其他的家用电器大多在0.50.6之间，甚至更低。提示：这里的“稳定”指的是电器对电网的干扰少，例如我们以往在开启大功率家电产品的一瞬间，电网电压都会被瞬间拉低（如灯会暗一下），加入PFC电路后就不会出现这种问题。2.“转换效率”高是为用户省钱公式：电源转换效率（即时）=电源为主机提供的（即时）输出功率/输入电源的（即时）功率100%电源在工作的时候，输入电源的电能并不会全部由交流电转换成电脑可用的低压直流电，总会有部分电能会在转换的过程中变成热能而损耗掉。所谓转换效率，就是电源的实际输出功率除以输入功率的百分比。比如说一款电源的转换效率为80%，那么通过该电源输出200W的直流电功率，则在输入端输入的交流电功率为“200W80%250W”，这就说明有50W的功率是被浪费掉了，而浪费部分的费用也是由用户来承担的。为什么要加上（即时）呢？因为电脑设备的负载并不是一直不变的，系统待机和满负荷工作的负载是有很大差别的。所以电源转换效率也是要根据负载情况发生变化的。一个合格的电源，在标出转换效率的同时，也会写明该转换效率所对应的负载情况。转换效率会根据负载情况的变化而变化提示：根据计算，通常在负载量在40%-70%的情况下（也就是电源半功率输出），电源的转换效率最高，而满载或低负载情况下，转换效率反而会降低。因此，各位在选购电源的时候，最好先预估所配置系统的大概功耗，再按照预估功耗20.7这个值来作为要选购电源的功率，譬如你预估你的系统耗电为20OW，那么最好购买额定功率为300W的电源产品，以免造成功率浪费。80PLUS标准是高转换效率的标杆80PLUS各级别认证基准现在流行的80PLUS认证标准，就对不同负载情况下所测得的转换效率做了区分，最即使低标准也需要电源在任何负载情况下均达到不低于80%的转换效率。电源实际效率的计算明白了“功率因数”和“转换效率”之后，那么电能从电网端到电源输出端的转换效率就很容易计算了：公式：电源的实际效率=功率因数转换效率假设现在有被动式PFC电源A和主动式PFC电源B，前者的功率因数为0.75，转换效率为82%，而后者的功率因数为0.99，而转换效率为80%，那么我们就得到它们的实际效率：A电源的实际效率=0.7582%=61.5%B电源的实际效率=0.9980%=79.2%在转换效率基本相同的时候，两者在实际效率上的差距达到了17.7%。也就是说，在相同的硬件配置下，使用主动式PFC电源要比被动式PFC的节约1/4左右的电能（所节约出来的电源是个人和电网公司共同享有的），差距相当明显。被动式PFC的优势虽然主动式PFC的优势非常明显，但在实际的消费市场中，为何被动式PFC电源依然占据了大部分的市场呢？前面提到过，主动式PFC需要用到更多的元器件，更复杂的电路设计，因此制作成本会比被动式PFC更高；其次，主动式PFC所使用电路本身也是需要消耗电能的，也就是说主动式PFC在提高功率因数的同时，其转换效率也会有所下降的。而对于只有一个电感的被动式PFC而言，其自身的耗能几乎可以忽略不计。因此，在考虑成本和转换效率之后，在功率较低（300W以下）的情况下使用主动式PFC的电源并无优势可言。提示：目前许多主动式PFC电源，都不具备待机自动关闭PFC电路的功能，这样即使你关闭了电脑，只要电网电源没有完全断开，则PFC电路仍会消耗电能，这也是为什么主动式PFC电源基本都提供了市电开关的原因。因此关机后请记得把这个开关也关掉，