在许多人的眼中,把220V的交流电转换成电脑硬件使用的3.3V、5V、12V直流电,是十分平常的事。实际上没有这么简单,因为其中还涉及到不少的问题。 首先,电流在转换过程中会损失不少能源,如1A的交流电,转换后只剩下0.5A的直流电,而流失的能源则转化成热能,从机箱电源的散热系统中排出。即使现在不少电源采用两个200V大电容(如200V 1000μF容量 ,也只能使电流更加稳定,不能减少电流转换时的损失。
其次,市电是正弦波交流电,而电脑电源内的整流器是非线性元件,它会使电流发生畸变,呈脉冲状,严重的甚至会加重电网高压电容的负载或影响其他电器工作。
有鉴于此,在电脑电源中引人PFC(Power Factor Correction,功率因数校正器)正当其时。
PFC的作用是在交流电转换成直流电电脑用电 的过程中,减少电流转换的流失,以提升电源的效率。这种技术以前主要运用于UPS(不间断电源)。目前,台达(Delta) P1000 DPS-300SB/250SB、航嘉“磐石355”(图1)、Nexus 300(图2)、MagIC-Power等机箱电源均增加了PFC功能。其实早在1982年时,国际电工委员会就制订限制高次谐波的IEC55-2标准(现在是IEC1000-3-2),并提出谐波滤波和PFC技术的应用设想。而2002年5月1日开始实施的中国强制认证(CCC,图3),则把PFC列为必备标准。
图1 航嘉“磐石355”
图2 Nexus 300
图3 中国3C强制认证标识
需要注意的是,现在的PFC可分为两种:被动式与主动式。
(一)被动式(又称无源式)
被动式PFC采用串联电感(图4),直接串联在交流电源进线或整流桥与滤波用的200V电容之间,同时改造开关电路的校正。被动式PFC的最大好处是EMI(电磁干扰)较低,而且所需线路简单,生产成本也因此较低,一般只需二美元左右,多用于家用DIY市场。不过,被动式PFC的功率因数(能源转换效率)不高而且重,容易产生工频震动和噪音等问题。
图4 被动式PFC
(二)主动式(又称有源式)
主动式PFC是在输入整流桥与滤波用200V电容之间插入一个开关变换器线圈(图5),以控制输入电流的波形跟随电网电压波形,使电源呈现阻性。主动式PFC支持90V至270V的宽范围输入电压(标准是220V),并有0.99以上的功率因数。另外,主动式PFC可用较低μF值的200V电容,有助于减少电源的重量和成本。此外,主动式PFC还拥有稳定性佳、工频震动和噪音低等优点。
图5 主动式PFC
不过,尽管主动式PFC拥有多项优点,但其线路设计比被动式PFC复杂,成本也较高约四美元 ,因此以服务器、工作站等专业市场为主。
结束语
环保的意识、3C认证的需要,以及ATX 12V 1.3电源标准中要求电源的转换效率达到70%以上,加速了PFC技术的应用。笔者认为,PFC是一项相当不错的技术,甚至比双风扇、三风扇更有效。再者,PFC对电源的总生产成本增加只不过是二至四美元左右,不会比没有PFC功能的电源贵太多,建议近期准备购买电源的朋友作为首要考虑因素!
