Computer-Netzteile verfügen häufig über Funktionen zur "Leistungsfaktorkorrektur", die den verwendeten Leistungsfaktor auf Werte nahe an ohmschen Lasten erhöhen (1). Ich bin gespannt, wie die Stromversorgungslasten ohne Leistungsfaktorkorrektur aussehen würden. (Schaltnetzteile verwenden sowohl Induktivitäten als auch Kondensatoren; ich bin mir jedoch nicht sicher, wie ihre Last auf der Wechselstromseite aussieht.)
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Antworten:
Es geht nicht so sehr um Führen oder Nachlaufen. Bei einer Nicht-PFC-Stromversorgung besteht die Schaltung aus einem Brückengleichrichter, gefolgt von einem großen Massenkondensator. Die Kappe lädt sich auf und fällt zwischen den Wechselstromleitungszyklen ab. Während eines möglicherweise großen Teils des Wechselstromleitungszyklus leitet die Brücke nicht, da die Kappenspannung immer noch über der gleichgerichteten Wechselstromleitungsspannung liegt. Unmittelbar nahe der Spitze der Leitung überschreitet die Netzspannung die Kappenspannung, und der gesamte Strom fließt während dieses kleinen Leitungswinkels in die Kappe.
Es sieht also nicht streng induktiv oder kapazitiv aus, sondern erzeugt große Oberwellen. Genau das regeln die Standards zur "Leistungsfaktorkorrektur". Es ist nicht wirklich der Leistungsfaktor, sondern die Harmonischen. Die im Vergleich zur durchschnittlichen Stromaufnahme enormen Spitzenströme sind das Problem für die Versorgungsunternehmen.
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Das obige Bild zeigt eine einfache Stromversorgung ohne PFC-Schaltmodus. Dieses Netzteil wird wahrscheinlich nicht als Computer-Netzteil verwendet, da es wenig Strom verbraucht, aber es reicht aus, um den Punkt zu veranschaulichen.
Das Netz wird gleichgerichtet, um einen Kondensator aufzuladen, und dann wird diese Hochspannungs-Gleichstromschiene zur Stromversorgung des Wandlers verwendet, der in diesem Fall ein einfacher Rücklaufwandler ist, es gibt jedoch mehrere andere Ausführungen.
Der Kondensator ist so groß gewählt, dass er nur eine geringe Welligkeit aufweist. Infolgedessen kann der Gleichrichter nur in der Nähe der Netzspitze leiten.
Dies hat nicht zur Folge, dass der Strom der Spannung vorauseilt oder nacheilt, sondern dass der Strom nicht sinusförmig ist und Stromspitzen nahe den Spannungsspitzen liegen. Dies führt zu einer signifikanten harmonischen Verzerrung.
Um bei den meisten Netzteilen PFC hinzuzufügen, wird vor diesem Kondensator eine zweite Stufe hinzugefügt, die den Strom so formt, dass er der Form der Netzspannung folgt. Dies ist normalerweise ein Aufwärtswandler, wie unten gezeigt.
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