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Esto no significa que si su fuente de alimentación es de 400 W, su computadora usará 400 W. Hay un problema de tasa de conversión de energía.
1. ¿Qué es la eficiencia de conversión?
¿Por qué existe el concepto de eficiencia de conversión de energía? Esto comienza con la estructura física de la fuente de alimentación. Como todos sabemos, una fuente de alimentación es en realidad un "transformador integral" que consta de un transformador, un convertidor CA/CC y un circuito estabilizador de voltaje correspondiente. Este "transformador integrado" contiene dos componentes principales: "transformador" y "convertidor de corriente". Estos dos componentes consumen energía eléctrica y los circuitos estabilizadores de voltaje adjuntos no son una excepción. La energía de la fuente de alimentación de entrada no se puede convertir en energía efectiva para que la utilicen varios componentes del host, por lo que surge un problema de eficiencia de conversión.
Eficiencia de conversión de energía = la potencia de salida instantánea proporcionada por la fuente de alimentación al host/la potencia instantánea de la fuente de alimentación de entrada × 100
El principio es así de simple, pero hay dos puntos a tener en cuenta.
1. Diferentes productos de energía tienen diferentes eficiencias de conversión;
2. El mismo producto de energía tiene diferentes eficiencias de conversión en diferentes condiciones de trabajo.
El primer punto es fácil de entender, porque diferentes productos de energía tienen diferentes circuitos de transformadores internos, convertidores de corriente y circuitos funcionales. Además, su propia potencia es inherentemente diferente, por lo que es natural. la eficiencia de conversión es diferente. Pero, ¿por qué cambia la eficiencia de conversión del mismo producto? Comencemos con el voltaje de salida de la fuente de alimentación: el voltaje de entrada de la fuente de alimentación tiene una clasificación de 220 V, mientras que el voltaje de salida tiene diferentes especificaciones de 12 V, 5 V y 3,3 V. Significa que hay al menos tres transformadores diferentes en la fuente de alimentación (diferentes "relación de bobinado" y "tasa de fuga de inducción magnética" dado que el consumo de energía de los tres transformadores es diferente, significa una salida de voltaje de 12 V, 5 V y 5 V). 3,3 V. Las eficiencias de conversión de sus transformadores correspondientes también son diferentes.
En términos generales, la salida de voltaje de 12 V es responsable de alimentar la CPU y los motores de accionamiento del disco duro y la unidad óptica, la salida de voltaje de 5 V es responsable de alimentar las placas de circuito PCB del disco duro y la unidad óptica. unidad y la salida de voltaje de 3,3 V es para el módulo de circuito de memoria de la placa base. Cuando la computadora está en diferentes estados de trabajo, la frecuencia de uso y la carga de trabajo de cada componente serán diferentes, lo que provocará que la carga de trabajo de diferentes circuitos de salida de voltaje fluctúe. Por lo tanto, la eficiencia de conversión de energía también cambia en diferentes estados de trabajo.
A través del análisis anterior, sabemos que la fluctuación del consumo de energía de la fuente de alimentación no es muy grande, pero la fluctuación de la salida externa de la fuente de alimentación es relativamente grande, por lo que generalmente se cree que cuanto mayor sea la carga de salida de la fuente de alimentación, la carga unitaria "compartida" "Cuanto menor sea el consumo de energía de la fuente de alimentación en sí, mayor será la eficiencia de conversión en este momento.
2. Requisitos de las especificaciones de la fuente de alimentación para la eficiencia de conversión
Poco conocimiento: la diferencia entre la eficiencia de conversión y el factor de potencia del circuito PFC Recientemente, algunas fuentes de alimentación tienen eficiencias de conversión nominales tan altas como. 98, pero después de un estudio cuidadoso se descubrió que lo que llamaron "eficiencia de conversión" es en realidad el factor de potencia del circuito PFC activo. Este factor representa cuánta energía eléctrica utiliza la fuente de alimentación (energía real de la fuente de alimentación de entrada/. energía suministrada por la red). Para circuitos PFC activos En general, el factor de potencia puede alcanzar el nivel de 98 o incluso 99 y lo que llamamos eficiencia de conversión debe ser la energía suministrada por el suministro de energía a otros dispositivos/la energía del; Fuente de alimentación de entrada. Los objetos representados por los dos son diferentes.
Lo anterior es el conocimiento básico de la eficiencia de conversión de energía. A continuación, echemos un vistazo a los requisitos de las especificaciones de la fuente de alimentación para la eficiencia de conversión. Inicialmente, la eficiencia de conversión de energía era solo de aproximadamente 60; en la especificación de la fuente de alimentación ATX12V 1.3 de Intel, se estipula que la eficiencia de conversión de la fuente de alimentación no debe ser inferior a 68 cuando está completamente cargada y en ATX 12V 2.01, se imponen requisitos más altos; adelante para la eficiencia de conversión de la fuente de alimentación: no debe ser inferior a 80.
Entonces, al comprar una fuente de alimentación, todos pueden comprender aproximadamente su eficiencia de conversión de energía a partir de las especificaciones de la fuente de alimentación que sigue. Hay tres razones por las que las dos especificaciones de fuentes de alimentación tienen diferencias tan grandes en la eficiencia de conversión de energía:
(1) La nueva especificación ATX 12V 2.01 se basa en una nueva tecnología de fabricación eléctrica y puede lograr una mayor eficiencia de conversión;
(2) Debido a que el consumo de energía del host ha aumentado significativamente, si no se mejora la eficiencia de conversión de la fuente de alimentación, el enorme consumo de energía y la generación de calor de toda la máquina afectarán seriamente el uso normal;
(3) Mayores requisitos de protección ambiental y ahorro de energía.
3. La relación entre la eficiencia de conversión y nosotros
A partir de los estrictos requisitos de las especificaciones de la fuente de alimentación sobre la eficiencia de conversión de energía, no es difícil ver la importancia del indicador de eficiencia de conversión de energía. . Entonces, ¿cómo está estrechamente relacionada la eficiencia de conversión con cada uno de nosotros? En cuanto a un producto típico de fuente de alimentación ATX 12V 1.3, en funcionamiento real, la eficiencia de conversión es aproximadamente entre 70 y 75, lo que significa que del 25 al 30% de la energía eléctrica se convierte en calor y se desperdicia con la entrada nominal. Por ejemplo, suministre un producto con una potencia de 280 W, la pérdida de energía es de aproximadamente 70 W ~ 84 W y la potencia de salida real es de aproximadamente 200 W (lo suficiente para satisfacer las necesidades de la mayoría de las PC).
Si cambia a una fuente de alimentación ATX 12V 2.01 típica, dado que la eficiencia de conversión aumenta a 80~85, la pérdida de energía eléctrica es solo de 15~20, por lo que siempre que la potencia de entrada sea de 240W, Se puede lograr una potencia de salida real de 200W. Calculado de esta manera, la diferencia de consumo de energía entre los dos es de aproximadamente 40 W. Para una PC que funciona 10 horas al día, puede ahorrar 0,4 kilovatios-hora de electricidad al día, lo que equivale a 146 kilovatios-hora de electricidad al año. , a 6 centavos por kilovatio-hora. Calculado, el ahorro en la factura de electricidad es de 100 yuanes por año.
Por supuesto, no se trata sólo de ahorrar dinero para los particulares. En la actualidad, en nuestro país todavía predomina la generación de energía térmica. El ahorro de electricidad también contribuye a la protección del medio ambiente; de eficiencia de conversión de energía Esto significa que el calor generado por la propia fuente de alimentación se reduce, lo que es más propicio para reducir la temperatura dentro del chasis.
1. Introducción al PFC activo y al FPC pasivo
Sabemos que todos los productos electrónicos son en sí mismos productos que consumen energía. La fuente de alimentación se compone de muchos productos electrónicos, por lo que su potencia de entrada debe ser mayor que su potencia de salida. Lo que los fabricantes deben hacer es minimizar la diferencia entre los dos. La eficiencia de conversión general de una fuente de alimentación es la relación entre la potencia de salida y la potencia de entrada. Por supuesto, cuanto mayor sea la eficiencia de conversión general de la fuente de alimentación, mejor (aproximadamente igual a 1, cuanto mayor sea la eficiencia de conversión, más ahorro de energía será la fuente de alimentación).
Tome como ejemplo una fuente de alimentación con una potencia de salida nominal de 300 W. Dado que la potencia de entrada siempre es mayor que la potencia de salida, si la potencia de conversión de esta fuente de alimentación alcanza 85, entonces la potencia de entrada de. esta fuente de alimentación es 352W 52W mayor que la potencia de salida. Este consumo de energía de 52 W lo pierden los componentes dentro de la fuente de alimentación. Por lo tanto, se puede ver que cuanto mejor es la potencia de conversión, más energía ahorra la fuente de alimentación.
El nombre completo en inglés de PFC es "Power Factor Correction", que significa "corrección del factor de potencia". El factor de potencia se refiere a la relación entre la potencia efectiva y el consumo total de energía (potencia aparente), es decir, la relación. de potencia efectiva dividida por el consumo total de energía (potencia aparente). Básicamente, el factor de potencia puede medir el grado en que la electricidad se utiliza eficazmente. Cuanto mayor sea el valor del factor de potencia, mayor será la tasa de utilización de la electricidad. Para mejorar el factor de corrección de potencia de la fuente de alimentación, el estado obliga a los fabricantes de fuentes de alimentación a instalar circuitos PFC en la fuente de alimentación para mejorar la eficiencia de conversión de la fuente de alimentación. De hecho, esto también es obligatorio en las especificaciones de diseño de la fuente de alimentación de Intel. . Los circuitos PFC String 7
se dividen principalmente en dos tipos: circuitos PFC activos e inductores PFC pasivos. El propósito de ambos es mejorar el factor de corrección de potencia de la fuente de alimentación, pero el primero es significativamente mejor que el segundo. Normalmente, el factor de corrección de potencia de una fuente de alimentación que utiliza un circuito PFC activo alcanzará más de 0,95. el inductor pasivo de PFC estará alrededor de 0,75.
Pero tenga en cuenta aquí que el factor de corrección de potencia de la fuente de alimentación no es de ninguna manera igual a la eficiencia de conversión de la fuente de alimentación. Porque la eficiencia de conversión general de la fuente de alimentación también se ve afectada por el diseño del circuito interno de la fuente de alimentación y la selección de los materiales de los componentes.
En la actualidad, los productos de muchos fabricantes ya cumplen con el estándar 80PLUS. El llamado estándar 80PLUS significa que la fuente de alimentación puede ejercer al menos un 80% de rendimiento independientemente de la carga de 20, 50 o 100, reduciendo efectivamente la energía desperdiciada cuando la fuente de alimentación convierte el voltaje a menos de 20, y tiene más de 90 Modelo de alta eficiencia con alto factor de potencia.
PFC activo:
El PFC activo está compuesto por inductores, condensadores y componentes electrónicos. Es de tamaño pequeño y utiliza un IC especial para ajustar la forma de onda de la corriente y ajustar la diferencia de fase entre ellos. la corriente y el voltaje. El PFC activo puede lograr un factor de potencia más alto, generalmente superior a 98, pero el costo es relativamente alto. Además, el PFC activo también se puede utilizar como fuente de alimentación auxiliar. Por lo tanto, cuando se utilizan circuitos PFC activos, a menudo no se necesita un transformador de reserva. Además, la ondulación de la salida de voltaje CC de esta fuente de alimentación es muy pequeña. No es necesario utilizar un filtro de gran capacidad.
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PFC pasivo
El PFC pasivo generalmente utiliza un método de compensación de inductancia para reducir la diferencia de fase entre la corriente fundamental de entrada de CA y el voltaje para mejorar el factor de potencia. PFC pasivo incluye PFC pasivo silencioso y PFC pasivo no silencioso. El factor de potencia del PFC pasivo solo puede alcanzar 0,7 ~ 0,8, que generalmente está cerca del condensador de filtro de alto voltaje.