主動(dòng)式PFC電源好在哪

金　貴

我國(guó)是一個(gè)資源緊缺的國(guó)家，節(jié)能是大勢(shì)所趨，也勢(shì)在必行。節(jié)能是每個(gè)公民和企業(yè)所應(yīng)當(dāng)承擔(dān)的責(zé)任。本文通過分析主動(dòng)式PFC和被動(dòng)式PFC電源的區(qū)別，讓大家更加了解電源，從而明白自己在使用PC電源時(shí)該如何為自己省電，為國(guó)家省電。

什么是PFC

PFC是電腦電源中的一個(gè)非常重要的參數(shù)，全稱是功率校正因數(shù)(Power Factor Comect)簡(jiǎn)稱為PFC，等于實(shí)際功率與視在功率的比值，表征的是電源對(duì)輸入電能的利用效率。

功率因數(shù)=實(shí)際功率/視在功率

功率是能量傳輸率的度量，在直流電路中它是電壓和電流的乘積。在交流系統(tǒng)里則要復(fù)雜些：即有部分交流電流在負(fù)載里循環(huán)不傳輸電能(它稱為電抗電流或諧波電流)。比如我們常見的正弦交流電路，有功功率一般小于視在功率，也就是說視在功率上打一個(gè)折扣才能等于平均功率，這個(gè)折扣就是我們所說的功率因數(shù)(Power Factor)。

功率因數(shù)通常用Cosφ來(lái)表示，其中φ就是交流電壓與交流電流間的相位差角，也被稱為功率因數(shù)角。

什么是主動(dòng)式PFC

主動(dòng)式PFC也稱有源PFC，也就是在交流電轉(zhuǎn)換為直流電之前，用一個(gè)“控制線路及功率型開關(guān)式”的組件電路來(lái)調(diào)整輸入電流相位，以縮小其與輸入電壓的相位差，從而提高對(duì)輸入電能的利用效率。因此，主動(dòng)式PFC電源的功率因數(shù)通常都很高，甚至接近1。

此外，主動(dòng)式PFC電路修正了輸入電流相位后，即電源供應(yīng)器可以適應(yīng)輸入交流電壓范圍增大了很多。一般適應(yīng)90V～264V的交流，電源供應(yīng)器不需要切換電壓，這對(duì)于電壓不穩(wěn)定的地區(qū)用戶而言，是非常有用的。

相關(guān)知識(shí)

1、什么是視在功率

在電工技術(shù)中，將單口網(wǎng)絡(luò)兩端電壓和電流有效值的乘積，稱為視在功率(Apparent Power)，記為S=UI。

顯然，只有單口網(wǎng)絡(luò)完全由電阻混聯(lián)而成時(shí)，視在功率才等于平均功率，否則，視在功率總是大于平均功率(即有功功率)，也就是說，視在功率不是單口網(wǎng)絡(luò)實(shí)際所消耗的功率。為了與功率有所區(qū)別，視在功率通常用伏安(VA)或千伏安(KVA)為單位。

2、視在功率的意義

由于視在功率等于網(wǎng)絡(luò)端鈕處電流、電壓有效值的乘積，而有效值能客觀地反映正弦量的大小和它的做功能力，因此這兩個(gè)量的乘積反映了為確保網(wǎng)絡(luò)能正常工作，外電路需傳給網(wǎng)絡(luò)的能量或該網(wǎng)絡(luò)的容量。

由于網(wǎng)絡(luò)中既存在電阻這樣的耗能元件，又存在電感、電容這樣的儲(chǔ)能元件，所以，外電路必須提供其正常工作所需的功率，即平均功率或有功功率，同時(shí)應(yīng)有一部分能量被貯存在電感、電容等元件中。只有視在功率大于平均功率的時(shí)候，網(wǎng)絡(luò)或設(shè)備才能正常工作，若按平均功率給網(wǎng)絡(luò)提供電能是不能保證其正常工作的。

在交流電路中，我們將正弦交流電壓有效值與電流有效值的乘積稱為視在功率。視在功率并不表示交流電路實(shí)際消耗的功率，只表示電網(wǎng)可能提供的最大功率。

什么是被動(dòng)式PFC

被動(dòng)式PFC也被稱作無(wú)源PFC。之所以叫“被動(dòng)”，它不是直接對(duì)輸入的交流電流進(jìn)行相位調(diào)整，而是采用一個(gè)電感產(chǎn)生輔助電流并疊加到原來(lái)的輸入電流上，以改變?cè)瓉?lái)的輸入電流與電壓之間相位差的方式來(lái)提高功率因數(shù)，因此被動(dòng)式PFC電源的功率因數(shù)通常不會(huì)很高，只能達(dá)到0.7～0.8。

由于修正過程采用的是疊加的方式，交流電流會(huì)有所增大，那么在轉(zhuǎn)換成直流電之前，PFC電路就需要比主動(dòng)式PFC更多更大的容量來(lái)存儲(chǔ)這個(gè)電流，因此在被動(dòng)式PFC電感之后通常需要設(shè)置兩個(gè)大容量電容。

小提示：由于被動(dòng)式PFC在對(duì)電流和電壓補(bǔ)償?shù)倪^程中，始終進(jìn)行著充放電的動(dòng)作，因而產(chǎn)生了磁性，最終會(huì)和周邊的金屬元件產(chǎn)生振動(dòng)進(jìn)而發(fā)出噪音。因此，被動(dòng)式PFC還可分為靜音型和非靜音型兩種。靜音型PFC相當(dāng)于兩個(gè)非靜音型PFC的疊加，達(dá)到振動(dòng)互相抵消的目的，但成本上和制造工藝上，靜音型要求都比較高。

主動(dòng)式PFC好在哪

電源的PFC電路是為了提高電源的功率因數(shù)，但有人認(rèn)為“功率因數(shù)”就等于“轉(zhuǎn)換效率”，甚至將主動(dòng)式0.99的功率因數(shù)理解為能得到99％的電源轉(zhuǎn)換效率。很顯然，這是不正確的。雖然兩個(gè)都是描述省電的概念，但對(duì)于電腦用戶而言，兩個(gè)概念的意義是不一樣的。

1、“功率因數(shù)”為國(guó)家省錢

功率因數(shù)=輸入電源的實(shí)際能量/電網(wǎng)供給電源的能量

一般來(lái)說，在二端網(wǎng)絡(luò)中，提高用電設(shè)備的功率因數(shù)有兩方面的意義，一是可以減小輸電線路上的功率損失：二是可以充分發(fā)揮電力設(shè)備(如發(fā)電機(jī)，變壓器等)的潛力。在電網(wǎng)負(fù)載一定的情況下，如果用戶用電設(shè)備的功率因數(shù)越大，那么電網(wǎng)的能量利用率和穩(wěn)定性就越高。

由于功率因數(shù)所產(chǎn)生的損耗是由電力部門負(fù)擔(dān)的，因此使用功率因數(shù)比較高的產(chǎn)品，能為國(guó)家做出貢獻(xiàn)，能提高電網(wǎng)的利用率。

小提示：這里的“穩(wěn)定”指的是電器設(shè)備之間的相互干擾少，例如平時(shí)我們?cè)诩依飭?dòng)一個(gè)大功率的電器時(shí)，家里的電燈就會(huì)突然暗下來(lái)。

2、“轉(zhuǎn)換效率”為用戶省錢

電源轉(zhuǎn)換效率=電源為主機(jī)提供的即時(shí)輸出功率，輸入電源的即時(shí)功率×100％

電源在工作的時(shí)候，輸入電源的電能并不會(huì)全部由交流電轉(zhuǎn)換成低壓直流電，總會(huì)有部分電能會(huì)在轉(zhuǎn)換的過程中變成熱能而損耗掉。所謂轉(zhuǎn)換效率，就是電源的實(shí)際輸出功率除以輸入功率的百分比。比如說一款電源的轉(zhuǎn)換效率為80％，那么通過該電源輸出200w的直流電功率。則在輸入端輸入的交流電功率為“200W÷80％=250w”，足足有50w的功率是白白被浪費(fèi)掉了，而浪費(fèi)部分的費(fèi)用是由用戶來(lái)承擔(dān)的。

小知識(shí)：電源轉(zhuǎn)換效率的特點(diǎn)

對(duì)于電源而言，其轉(zhuǎn)換效率有兩大特點(diǎn)：不同的電源產(chǎn)品，其轉(zhuǎn)換效率不同；同一電源產(chǎn)品，在不同的工作狀態(tài)下，其轉(zhuǎn)換效率也會(huì)發(fā)生變化。第一點(diǎn)很容易被人理解，因?yàn)椴煌碾娫串a(chǎn)品之間，它們內(nèi)在的變壓電路、電流轉(zhuǎn)換器以及功能電路都會(huì)有所不同，所以轉(zhuǎn)換效率不同是理所當(dāng)然的。

但為什么同一產(chǎn)品的轉(zhuǎn)換效率也會(huì)變化呢?這是因?yàn)殡娫吹妮敵鲭妷河卸嗦?，例?12V、+5V、+3.3V等，當(dāng)各路輸出的負(fù)載情況發(fā)生變化時(shí)，電源內(nèi)部的變壓器、磁感線圈等也會(huì)發(fā)生相應(yīng)的變化，從而導(dǎo)致轉(zhuǎn)換效率發(fā)生變化。早期的電源，轉(zhuǎn)換效率一般只有65％左右。發(fā)展到ATX12V 1.3規(guī)范時(shí)，要求電源的轉(zhuǎn)換效率達(dá)到70％，而ATX12V 2.0版或后續(xù)版本電源，轉(zhuǎn)換效率要求達(dá)到80％以上。

3、電源的實(shí)際效率

明白了“功率因數(shù)”和“轉(zhuǎn)換效率”之后，那么電能從電網(wǎng)端到電源輸出端的轉(zhuǎn)換效率就很容易計(jì)算了：

電源的實(shí)際效率=功率因數(shù)×轉(zhuǎn)換效率

假設(shè)現(xiàn)在有被動(dòng)式PFC和主動(dòng)式PFC兩款電源，前者的功率因數(shù)為0.75，轉(zhuǎn)換效率為82％，而后者的功率因數(shù)為0.99，而轉(zhuǎn)換效率為81％，那么我們就得到它們的實(shí)際效率：

被動(dòng)式PFC電源的實(shí)際效率=0.75×82％=61.5％

主動(dòng)式PFC電源的實(shí)際效率=0.99×81％=80.19％

在轉(zhuǎn)換效率基本相同的時(shí)候，兩者在實(shí)際效率上的差距達(dá)到了18.69％。也就是說，在相同的硬件配置下，使用主動(dòng)式PFC電源要比被動(dòng)式PFC的節(jié)約1／3左右的電能(所節(jié)約出來(lái)的電能是個(gè)人和電網(wǎng)公司共同享有的)，差距相當(dāng)明顯。

主動(dòng)式PFC電源推薦

航嘉多核R80

報(bào)價(jià)：42.8元

參數(shù)規(guī)格

電源版本：ATX12V 2.3

額定功率：300W

PFC：主動(dòng)式

風(fēng)扇：12cm

點(diǎn)評(píng)：多核R80電源是一款環(huán)保、節(jié)能為設(shè)計(jì)理念的電源產(chǎn)品。采用的是12cm風(fēng)扇的抽吸式散熱架構(gòu)，在內(nèi)部電路上采用了長(zhǎng)城獨(dú)有的分段式智能溫控技術(shù)，風(fēng)扇可以根據(jù)內(nèi)部溫度的不同來(lái)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速，以保障良好的靜音和散熱效果。性能上，多核R80除了通過我國(guó)基本的3C強(qiáng)制認(rèn)證外，還通過了RoHS、80PLUS、EnergyStar 4.0以及Windows Premium Ready等認(rèn)證。

多彩超霸DLP-500A

報(bào)價(jià)：328元

參數(shù)規(guī)格

電源版本：ATX12V 2.3

額定功率：350W

PFC：主動(dòng)式

風(fēng)扇：12cm

點(diǎn)評(píng)：多彩超霸DLP-500A為黑色啞光烤漆鋼板外殼，12cm大口徑四色彩燈風(fēng)扇，工作時(shí)可發(fā)出彩光，非常適合于搭配高檔、時(shí)尚的機(jī)箱。內(nèi)部電路采用的是貼片工藝，散熱更加充分。得益于主動(dòng)式PFC設(shè)計(jì)，電源可支持150V-264V的電壓輸入。性能方面，DLP-500A完美通過了國(guó)家節(jié)能認(rèn)證要求。