PFC – fakty i mity

Wokół układów PFC, stosowanych niemal we wszystkich zasilaczach komputerowych, narosło już tyle mitów i legend, że przyszedł najwyższy czas, aby je wszystkie rozwiać lub potwierdzić...

Skrót PFC wywodzi się od angielskich słów Power Factor Correction, które po polsku oznaczają korekcję współczynnika mocy. Użytkownicy najczęściej kojarzą układ PFC z budową zasilacza – i to skojarzenie jest poprawne. Jeśli jednak zapytamy o zadania i sposób działania modułu PFC, odpowiedzi, które usłyszymy, będą bardzo różne i niestety rzadko zgodne z prawdą.

Co więcej, na brak rzetelnej informacji cierpią nie tylko osoby kupujące zasilacz, ale również sprzedawcy. Ci ostatni, o czym mieliśmy się okazję przekonać podczas naszego testu zasilaczy (patrz: $(LC134628:Mocy, przybywaj!)$), potrafili wprowadzić nabywcę w błąd! Nie wynikało to wcale z ich złej woli, ale właśnie z powodu niedostatecznej wiedzy na temat układów PFC. Dlatego też postanowiliśmy rozszerzyć zawarte w teście zasilaczy informacje dotyczące modułów PFC i rozwiać krążące wokół nich obiegowe pseudoprawdy.

Walka z zabobonami

Czym zatem jest ów tajemniczy układ PFC? Otóż zadaniem modułu PFC jest poprawa stosunku mocy czynnej do pozornej (patrz: $(LC136576: Skąd się bierze zjawisko przesunięcia fazy)$), nazywanego też współczynnikiem mocy. Pierwsza z nich to moc, jaką zasilacz zamienia na użyteczną energię wysyłaną do podzespołów komputera. Druga zaś to moc pobierana z sieci zasilającej po to, by mogła zostać uaktywniona moc czynna. Wektorowa różnica obu mocy to „bezużyteczna” moc bierna, której nie da się zaprząc do wykonywania pracy. To jej minimalizacją za sprawą polepszenia współczynnika zajmuje się właśnie układ PFC. Co ważne, sam współczynnik mocy nie ma nic wspólnego, jak się niestety potocznie twierdzi, ze sprawnością zasilacza. Moduły PFC, niezależnie od tego, czy są aktywne czy pasywne (o czym za chwilę), nie stanowią też jakichkolwiek układów zabezpieczenia zasilaczy.

Mitem jest także i to, że układy PFC prowadzą do zmniejszenia rachunków za prąd. Obecnie wszystkie konsumenckie (domowe, a nie przemysłowe) liczniki energii elektrycznej mierzą wyłącznie pobieraną przez użytkownika moc czynną. Niezależnie od tego, jak bardzo niedopasowany do sieci energetycznej będzie nasz zasilacz i jak duża jest moc bierna, nasz licznik kilowatogodzin zmierzy wyłącznie użyteczną dla odbiorcy moc czynną. Mało tego, zasilacz bez układu PFC pobiera nawet mniej mocy czynnej, gdyż do bilansu energetycznego nie wchodzą straty mocy w dodatkowym module PFC.

Niemniej, jak wynika z praktyki, konstruktorzy opracowujący z założenia nieco droższe zasilacze z modułami PFC poprawiają i optymalizują konstrukcje samej przetwornicy napięć oraz pozostałych układów zasilacza – mogą m.in. użyć do ich budowy lepszych jakościowo, a więc kosztujących więcej komponentów. Dzięki temu sprawność zasilacza mimo zastosowania układu PFC nie spada, a rośnie. Stąd bierze się właśnie obiegowa opinia mówiąca o tym, że moduł PFC poprawia sprawność zasilacza. Prawdą jest natomiast to, że obecność układu PFC zmniejsza zakłócenia wprowadzane przez zasilacz do sieci energetycznej.

Pasywnie znaczy taniej

Najprostsze układy poprawy współczynnika mocy to układy pasywne, tzw. PPFC (ang: Passive PFC). Nie wchodząc w szczegóły konstrukcyjne, pasywny moduł PFC to po prostu cewka o dużej indukcyjności, włączona w układ wejściowy zasilacza. Cewka pełni tutaj funkcję przeciwwagi dla kondensatorów użytych do budowy zasilacza. Zastosowanie cewki zmniejsza różnicę fazową pomiędzy prądem a napięciem, co w efekcie minimalizuje moc bierną.

Układy pasywne są proste w budowie i stosunkowo tanie. Poprawiają współczynnik mocy czasami do wartości dochodzącej nawet do 0,8 (patrz: $(LC136578: Rzeczywiste wartości współczynnika mocy dla wybranych typów zasilaczy )$). Niestety, ich skuteczność maleje wraz ze wzrostem obciążenia zasilacza, gdyż indukcyjność cewki jest stała, a pojemność zasilacza rośnie wraz ze wzrostem obciążenia. W efekcie zwiększa się także przesunięcie fazowe.

Podstawową wadą pasywnych układów PFC jest to, że są one źródłem niepotrzebnych strat energii w samym zasilaczu. Przyczyniają się zatem do spadku sprawności urządzenia i zwiększają ilości wydzielanego w nim ciepła. Dodatkowo cewki o dużej indukcyjności budowane są z wykorzystaniem rdzeni ferromagnetycznych lub blaszkowych (tak jak w transformatorze), a te potrafią wpaść w rezonans. Rdzeń taki sprawia, że zasilacz może stać się źródłem nieprzyjemnego pisku o wysokiej częstotliwości.

0
Zamknij

Choć staramy się je ograniczać, wykorzystujemy mechanizmy takie jak ciasteczka, które pozwalają naszym partnerom na śledzenie Twojego zachowania w sieci. Dowiedz się więcej.