典型的なコンピューターの電源ユニットは、電力をリードしていますか、それとも遅れていますか?


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コンピュータの電源には、使用中の力率を抵抗性負荷に近いレベルに上げる「力率補正」機能が備わっていることがよくあります(1)。力率改善がない場合、電源装置の負荷がどうなるか知りたいです。(スイッチングモードの電源はインダクタとコンデンサの両方を使用します。ただし、AC側の負荷がどのように見えるかはわかりません)


PFCがなければ、それらは完全に異なる電源になります。つまり、PFCは別の設計の拡張ではなく、電源の不可欠な部分です。
イグナシオバスケスエイブラムス

@ IgnacioVazquez-Abrams:結局のところ、それは単なる大きなコンデンサやインダクタではないのですか?
Billy ONeal、2015

電源はアクティブPFCを使用します。これは、AC電圧波形を追跡し、AC電流を正弦波にして電圧と同相にすることにより、負荷に対してユーティリティの抵抗性を与えるDC-DCコンバーターです。
Adam Lawrence、

この質問に対する良い答えは、変位力率歪み力率の違いに対処する必要があると思います。
Li-aung Yip 2015

回答:


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先行したり遅れたりすることはそれほど多くありません。PFC以外の電源では、回路はブリッジ整流器で構成され、その後に大きなバルクコンデンサが続きます。キャップは充電され、ACラインサイクル間で垂下します。ACラインサイクルの潜在的に大きな部分では、キャップ電圧が整流されたACライン電圧を上回っているため、ブリッジは導通しません。ラインのピークのすぐ近くで、ライン電圧がキャップ電圧を超え、その小さな導通角の間にすべての電流がキャップに流れ込みます。

したがって、厳密には誘導性または容量性には見えませんが、大きなライン高調波を生成します。それこそが「力率補正」規格が規定していることです。実際には力率ではなく、高調波です。平均の消費電流と比較して巨大なピーク電流がユーティリティの問題です。


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より詳細な説明についてはウィキペディアに行くことをお勧めします。数式と素晴らしいグラフがあります。また、「実際には力率ではない」というのはちょっと間違っています。一般的に、力率は変位力率と歪み力率の組み合わせとして定義されます。
FrancoVS

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申し訳ありませんが、この回答はPC PSUをまったく記述していません。線形PSUについて説明します。SMPS(すべてのPC PSUで使用されます)では、バルク容量の充電と放電は、ACライン周波数ではなくPSUのスイッチング周波数で発生します。
Jamie Hanrahan、2015

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@JamieHanrahanスイッチング周波数でバルクキャップの充電が発生する可能性はありますか?充電は、ACラインがバルクキャップ電圧を超えている場合にのみ発生します。同様に、ACラインがバルクキャップ電圧を下回ると、放電が発生します。
ジョンD

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@JohnD思うところにはバルクキャップはありません!PCタイプのSMPSには全波整流器があり、その後にチョッパーが付いており、フィルター処理されていないDCを30 kHz程度の方形波に変換します。それが降圧変圧器への入力であり、結果はFW整流され、次にフィルターキャップが現れます。ライン周波数セクションにバルクキャップはまったくありません。(はい、110/ 220 スイッチを備えた古い非PFC PSUはキャップを使用していましたが、これはFW整流器のの倍電圧器にありました。220の位置ではバイパスされます。)一体、SMPSの全体の一部50または60 Hzで必要になるはるかに大きなキャップを回避することです。
Jamie Hanrahan、2015

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@JamieHanrahan QまたはAでPC PSUの使用年数が指定されていません。私が開いたすべてのATX供給には、ブリッジ整流器->バルクキャップ->スイッチングのスイッチング部分がありました。これらの一部には自動電圧切り替え、一部には手動、一部には典型的な最新の90-260VAC仕様がありました。もちろん、これらの最後には、過度に指定された入力キャップが必要です。たまたま、ファンを交換するためにPFC ATX電源を開いたとは思いません(つまり、最新のモデルを開いていません)。
クリスH

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ここに画像の説明を入力してください

上の画像は、シンプルな非PFCスイッチモード電源を示しています。これは低電力であるため、コンピューターのPSUとしてはおそらく使用されませんが、要点を説明するには十分です。

主電源を整流してコンデンサを充電し、この高電圧DCレールを使用してコンバーター(この場合は単純なフライバックコンバーター)に電力を供給しますが、他にもいくつかの設計があります。

コンデンサは、リップルがほとんどないように十分大きくなるように選択されます。その結果、整流器は主電源のピーク付近でのみ導通できます。

この結果は、電流が電圧より進んだり遅れたりするのではなく、電流が正弦波ではなく、電流のピークが電圧のピークの近くにあることです。これにより、大きな高調波歪みが発生します。

ほとんどの電源にPFCを追加するには、このコンデンサの前に2番目のステージを追加して、電源電圧の形状に合わせて電流を形成します。これは通常、以下に示すようにブーストコンバーターです。

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