Пассивные KKM позволяют самым простым способом (со схемотехнической точки зрения) повысить коэффициент мощности. Они не содержат элементов, регулирующих ток и напряжение, т.е. не содержат цепей обратных связей. Пассивная коррекция позволяет достичь значения коэффициента мощности около 0,9.
Принцип работы пассивных ККМ основан на фильтрации потребляемого тока [21 — 25].
Наиболее простая схема пассивного ККМ получается путем подключения на входе или выходе выпрямителя катушки индуктивности, показанная на рис. 3.8.
Рис. 3.8. Коррекция коэффициента мощности за счет введения
Применение LC-фильтра для сглаживания пульсаций выпрямленного напряжения позволяет уменьшить амплитуду пульсаций тока и приблизить форму его изменения к синусоидальной. При этом форма входного тока зависит от величины индуктивности дросселя, ёмкости конденсатора фильтра и сопротивления нагрузки.
4# Устройство и принцип работы блоков питания ЖК ТВ. Зачем нужен PFC (ККМ)? Виды PFC.
На рис. 3.9 приведены результаты моделирования схемы с предустановленным дросселем на входе (рис. 3.8,а) для трех значений нагрузки.
Рис. 3.9. Эпюры напряжений, токов и мгновенной мощности источника питания в схеме на рис. 3.8,а
Из сравнения графиков токов, протекающих через источник питания, до введения в схему дросселя (рис. 3.4,6) и после (рис. 3.9) хорошо видно, что форма тока достаточно сильно изменилась и приблизилась к синусоидальной.
Необходимо обратить внимание на то, что при изменении нагрузки изменияется форма протекающего тока. В этой связи пассивные корректоры коэффициента мощности наиболее выгодно применять при неизменной, т.е. постоянной нагрузке.
Пассивные ККМ с улучшенными качественными показателями строятся на основе более сложных резонансных LC- фильтров [21 — 23]. В качестве примера на рис. 3.10 приведен ряд схем пассивных ККМ. В этих схемах конденсаторы LC-фильтров С1 и С2 должны быть неполярными, а фильтрующие конденсаторы (на выходе мостов) полярными. В схеме на рис.
3.10,в параллельно электролитическим конденсаторам для выравнивания напряжения на них подключены резисторы. Сопротивления этих резисторов должны быть одинаковы и составлять несколько сот кОм.
Во всех схемах параметры LC-фильтров зависят от нагрузки.
Рис. 3.10. Схемы пассивных KKM с диодными мостами
В работе [23] для схемы на рис. 3.10,6 в результате моделирования и оптимизации предложены формулы для расчета индуктивности катушки
и емкости конденсатора
Применение пассивных ККМ особенно эффективно для постоянных нагрузок. Так, например, в лампах дневного света (электролюминесцентных) применяют схему, приведенную на рис. 3.11.
Рис. 3.11. Схема пассивного корректора коэффициента мощности для питания лампы дневного света
В схеме на рис. 3.11 параллельно лампе и дросселю включена компенсирующая схема на диодах VD1-VD3 и конденсаторах С1 и С2. Диоды обеспечивают коммутацию конденсаторов при изменении мгновенного значения напряжения питания. Емкости конденсаторов подбираются так, чтобы компенсировать индуктивный характер нагрузки.
Пассивный метод коррекции чаще всего применяется в недорогих малопотребляющих устройствах, в которых не предъявляется строгих требований к интенсивности младших гармоник тока.
Пассивные корректоры коэффициента мощности имеют следующие достоинства:
- — не излучают помех;
- — просты и надежны;
- — имеют низкую себестоимость;
- — могут подключаться между сетью и готовым источником питания.
К недостаткам пассивных корректоров коэффициента мощности следует отнести:
— большие массогабаритные параметры индуктивных элементов и конденсаторов (из-за работы на частоте сети 50 Гц);
— необходимость подстраивать (изменять индуктивности дросселей) при изменении нагрузки.
Источник: bstudy.net
6 Корректор коэффициента мощности
Развитие и широкое распространение импульсных методов преобразования электрической энергии привело к появлению маломощных бытовых и промышленных электроприборов с искажённой формой или не нулевым фазовым сдвигом потребляемого от сети тока (лампы дневного света, электродвигатели, телевизоры, компьютеры, микроволновые печи и пр.). Резкое увеличение числа таких потребителей сказывается на их электромагнитной совместимости и энергосистемах в целом [32,33].
В 2001году МЭК приняла стандарт IEC–1000–3–2, согласно которому любая электротехническая продукция мощностью более 200 ватт, подключаемая к сети переменного тока, должна иметь активный характер входного сопротивления, то есть коэффициент мощности (
) должен быть равен единице. Для повышения 
в настоящее время используют пассивные и активные корректоры коэффициента мощности (ККМ).
Первые применяют при неизменных нагрузках, путём введения компенсирующих реактивностей (например, конденсаторы для ламп дневного света), вторые обладают более широким спектром применения. Рассмотрим упрощенную схему активного корректора, которая приведена на рис.6.1.
Рисунок 6.1 – Упрощенная схема активного ККМ На этом рисунке R1, R2 – датчик входного напряжения (ДН), R3 – датчик тока (ДТ). Индуктивность L, ключ VT1, диод VD1 и конденсатор С1 образуют импульсный повышающий стабилизатор напряжения. Работа ККМ поясняется эпюрами рис.6.1б.
Замыкание транзистора VТ1 происходит в момент времени, когда напряжение на выходе датчика тока ДТ становится равным нулю (т. е. при нулевом токе в индуктивности L). Размыкание транзистора VТ1 происходит в момент времени, когда линейно нарастающее напряжение с датчика тока становится равным изменяющемуся по синусоидальному закону напряжению с датчика напряжения ДН.
После размыкания транзистора ток в индуктивности начинает спадать, индуктивность разряжается на нагрузку через диод VD1, ДТ и сеть. При нулевом значении тока транзистор вновь замыкается. Далее процесс повторяется. Частота коммутации ключа превышает частоту сети и составляет десятки…сотни килогерц.
Усредненный ток iср в индуктивности и потребляемый от сети, повторяет форму напряжения сети. По высокой частоте работы ключа сеть шунтируют конденсатором С2 (обычно это доли мкФ). Можно дополнительно ввести обратную связь по выходному напряжению и обеспечить предварительную стабилизацию. Очевидно, что работа ККМ возможна, если амплитуда входного напряжения меньше напряжения на конденсаторе С1 (с учётом отклонений). Для напряжения сети 220В (амплитуда 311В), выходное напряжение ККМ принимают равным 380…400В.
6.2 Разновидности ккм
В рассмотренной выше схеме ККМ используется, так называемый, метод граничного управления. Он наиболее прост в реализации, но размыкание ключа производится при значительном токе, что связано с существенными потерями мощности. Известны и другие методы управления ключом в ККМ [27] :
- управление по пиковому значению тока
- метод разрывных токов с ШИМ.
- управление по среднему значению тока.
Сущность этих методов поясняется эпюрами рис.6.2 а, б, в соответственно. 
Рисунок 6.2 – Управление ключом в ККМ Управление по пиковому значению тока (рис. 6.2.а) привлекательно по малым обратным помехам (в сеть) и малым броскам тока через ключ, но имеет место изменение частоты и жесткая коммутация силового диода. Управление методом разрывных токов с ШИМ (рис. 6.2.б). Реализация этого метода близка к методу граничного управления, но отличается постоянной частотой коммутации. Достоинством является простая схема управления, но разрывные токи дросселя становятся дополнительным источником помех. Управление по среднему значению тока (рис. 6.2.в) производится при неизменной частоте, а наличие интегратора для усреднения тока повышает помехозащищённость системы управления. Обычно пиковое значение пульсаций тока дросселя находится в пределах 20% от среднего значения и именно этот метод управления применяют в корректорах на мощности более 300 ватт. Cуществуют не только однофазные, но и трёхфазные корректоры коэффициента мощности. Силовой контур трёхфазного ККМ с одним управляемым ключом приведен на рис. 6.3 , а на рис. 6.4 и 6.5 показаны эпюры, поясняющие работу. 
Рисунок 6.3 – Силовой контур трёхфазного ККМ 
Рисунок 6.4 – Эпюры токов реакторов L1,L2,L3 трёхфазного ККМ 
Рисунок 6.5 – Эпюры основных процессов трёхфазного ККМ Управление ключом производится аналогично однофазному корректору. В рассмотренных схемах ККМ, последний пропускает всю мощность нагрузки. Это последовательный корректор и его элементная база сдерживает увеличение выходной мощности. ККМ может быть построен и по ампердобавочной (рис.1.19) схеме – включение активного фильтра тока параллельно нагрузке. В этом случае, установленная мощность элементов активного фильтра, предназначенного для компенсации только мощности искажений от высших гармоник входного тока, будет на уровне, определяемом коэффициентом гармоник этого тока (например, 0,3 для трёхфазной мостовой схемы и 0,15 для двенадцатифазной схемы выпрямления) [7]. Структурная схема такого ККМ приведена на рис. 6.6. Принцип компенсации высших гармоник в кривой тока, потребляемого от сети, поясняется эпюрами рис. 6.7. Для наглядности форма тока нагрузки принята прямоугольной. Корректор формирует разность между гармоникой тока сети и фактическим током нагрузки 
Рисунок 6.6 – Структурная схема параллельного трёхфазного ККМ 
Рисунок 6.7 – Компенсация высших гармоник тока Как отдельные элементы электронной техники, схемы управления корректорами впервые были выпущены в 1989 г. фирмой Mikro Linear (LM 4812). Затем разработками занялись Siemens, Motorola и др. В настоящее время имеется обширное семейство ИМС для управления импульсными источниками, совмещёнными с ККМ и реализующие тот или иной метод управления.
Источник: studfile.net
Устройство импульсных блоков питания, APFC
Некоторое время назад мне задавали вопрос по поводу корректора коэффициента мощности импульсных блоков питания, попробую кратко рассказать что это такое и зачем надо.
Так уж сложилось, что в обычной жизненной ситуации вы скорее всего встретите корректор коэффициента мощности (ККМ) в блоке питания компьютера.
Нет, конечно они встречаются и в других блоках питания, даже чаще, чем в компьютерных. Но обычно это промышленные блоки питания и в быту попадаются крайне редко.
Думаю что большинство читателей моего блога и зрителей моего канала, как минимум немного ориентируются в радиоэлектронике, потому скорее всего видели компьютерный блок питания «изнутри».
Блок питания с активным корректором выглядит на первый взгляд почти также как и обычный.
Но если посмотреть внимательнее, то на «горячей» стороне можно заметить большой дроссель. Его магнитопровод может иметь разную форму, но чаще всего попадаются с кольцевыми, как и вариант на фото.
Кроме того подобные блоки питания отличаются еще и тем, что обычно в них установлен один фильтрующий конденсатор на 450-500 Вольт, а не два по 200-250. Обусловлено это тем, что часто такие блоки питания имеют широкий диапазон входного напряжения от 100-115 Вольт и переключение входного напряжения им не нужно.
Не стоит путать дроссель АККМ (активный корректор коэффициента мощности) с выходным дросселем групповой стабилизации, хотя внешне они весьма похожи. Отличие в том, что обычно дроссель корректора имеет только одну обмотку, а ДГС (дроссель групповой стабилизации), несколько.
Вообще корректор может быть не только активным, а и пассивным. В этом случае вы увидите на верхней крышке блока питания «железный» дроссель с парой проводов, внешне похожий на 50Гц трансформатор мощностью 10-20 Ватт.
Такой вариант также жизнеспособен, но заменить полноценный активный корректор он не может.
Теперь немного о том, зачем это вообще все надо. Думаю вы знаете, что ток в сети имеет форму синусоиды, действующее напряжение 220-230 Вольт (у нас), амплитудное — 310-320 Вольт. Не буду сейчас рассказывать чем отличается действующее от амплитудного, сделаю это в другой раз, но кто еще не видел, синусоида выглядит так, как показано на этом рисунке.
Дальше переменный ток выпрямляется и фильтруется конденсаторами. Чаще всего применяется такая схема, представляющая из себя диодный мост и пару (иногда один) конденсаторов.
Конечно там есть еще входной фильтр, предохранитель, но в данном случае они нас не касаются.
При нормальной напряжение на конденсаторах будет примерно 280-320 Вольт в зависимости от их емкости и мощности нагрузки, я об этом уже рассказывал в своем видео посвященному устройству блоков питания.
Но так как напряжение в сети по сути 100 раз в секунду меняется от нуля до 320 Вольт и опять до нуля, а в цепи есть диодный мост, то ток заряда конденсаторов фильтра течет не всегда, а только когда амплитудное напряжение превысит напряжение на конденсаторах.
При этом ток в цепи 220-230 Вольт будет выглядеть как показано вверху этой картинки. Получается, что блок питания потребляет энергию не постоянно, а только на пиках синусоиды. Если предположить, что БП потребляет в итоге энергию всего 20% времени, то ток в момент когда идет заряд конденсаторов, будет в 5 раз больше среднего тока потребления. Например ток 1 Ампер, мощность 220 Ватт, значит пики тока будут доходить до 5 Ампер.
Проблема эта вылезла «в полный рост» тогда, когда количество импульсных блоков питания превысило некую «критическую массу». В итоге было придумано довольно простое и эффективное решение. Кстати, в развитых странах все мощные блоки питания должны иметь корректор коэффициента мощности, но так как это недешево, то производители недорогих блоков питания на этом экономят в первую очередь.
Как я сказал, решение проблемы простое и по сути лежит на поверхности. А базой для этого решения является обычный степ-ап преобразователь напряжения. На схеме виден дроссель, транзистор, диод, ШИМ контроллер и конденсатор.
При открывании транзистора в дросселе накапливается энергия, которая при закрытии транзистора суммируется с входным напряжением и поступает в нагрузку, подзаряжая выходной конденсатор. Такая схема часто используется в повербанках для получения 5 Вольт из 3.7.
Но если скрестить обычный блок питания и эту схему, то мы получим активный корректор коэффициента мощности.
При этом важно то, что фильтрующий конденсатор после диодного моста не ставится, его роль выполняет конденсатор небольшой емкости, обычно 0.47-1.0мкФ, он нужен только для компенсации импульсного характера потребления корректора.
В итоге преобразователь пытается «высосать» из сети все что можно в диапазоне уже не 220-230 Вольт, а 40-80. Кстати, мощные блоки питания далеко не всегда могут работать в широком диапазоне, хотя и могут при этом содержать в своем составе АККМ. Просто в таких режимах корректору приходится тяжело и работу в широком диапазоне они не обеспечивают, хотя и продолжают корректно работать.
Здесь я попробовал наглядно показать разницу в работе обычного БП и БП с корректором.
Красным выделен вариант работы обычного блока питания, заштрихованная часть отображает зону, где есть потребление тока. Видно что зона довольно узкая, соответственно ток будет большим. Причем чем больше емкость конденсаторов фильтра, тем уже будет эта зона и тем ниже будет коэффициент мощности.
Синим и зеленым я показал пару вариантов работы активного корректора, один начинает работу примерно от 100 Вольт амплитудной составляющей, второй примерно от 50 Вольт. Видно что зона стала шире, соответственно ток пропорционально падает и растет коэффициент мощности.
В общем-то данная зона может начинаться почти от нуля, тогда коэффициент будет равен единице, но обычно он составляет 0.98-1, этого более чем достаточно.
Чем же чреват этот пресловутый коэффициент мощности.
Из-за пиков тока происходит кратковременная перегрузка сети, в следствие чего могут начаться проблемы в старых и изношенных сетях. Возможно отгорание нулевого провода в трехфазных сетях с совсем печальными последствиями.
А вот схема входной части компьютерного блока питания имеющего в своем составе активный корректор мощности, он выделен синим цветом.
Не удивляйтесь что на схеме нет ШИМ контроллера, который им управляет, часто он расположен на отдельной плате, а иногда интегрирован в общий ШИМ контроллер. Т.е. помимо одного-двух штатных каналов имеется еще и выход для управления транзистором корректора. Такой вариант удобен для производителя, но далеко не всегда удобен для ремонтника. В самом начале я показал фото блока питания, там как раз вышел из строя узел корректора, а так как микросхема управляет всем, то выгорела и она. Найти замену я не смог, потому Бп лежит мертвым грузом и возможно будет разобран на запчасти, тем более что они весьма неплохого качества.
Что же дает нам корректор, сначала преимущества:
1. Характер потребления почти такой же как у активной нагрузки, соответственно нет пиковых перегрузок.
2. Часто такие БП имеют расширенный диапазон входного напряжения и лучше работают в плохих электросетях.
3. Емкость фильтрующего конденсатора нужна меньше, так как паузы без тока меньше.
4. Инвертору блока питания легче работать, ведь по сути он питается стабилизированным напряжением.
Теперь недостатки.
1. Выше цена.
2. Меньше надежность
3. Могут быть сложности при работе с некоторыми моделями UPS.
Иногда идут споры, по поводу КПД таких блоков питания. Я придерживаюсь мнения, что КПД одинаков, так как хоть корректор и имеет собственное потребление, но основному инвертору работать легче, потому то на ото и выходит.
Ну и конечно же видео, в качестве дополнения. А я как всегда жду ваших вопросов как в комментариях здесь, так и под видео.
Эту страницу нашли, когда искали:
маркировка блоков питания apfc , блоки питания для компьютера с пфс схемма , микросхема двухфазного apfc , бп с коррктором от ибп , блок питания компьютера 850w конденсатор , блок активного pfc схемы , корректор мощности бп атхт , апфс дроссель бп , корректор мощности на авито , apfc tak , как работает ккм в блоке питания , блок питания с pfc активным схема , плата ly758bx схема , разработка apfc , блок питания сервера 1квт с pfc схема , как работает система apfc в блоке питания , ремонт блока с пфс , как отключить pfc в телевизоре , контроллер коррекции активного коэффициента мощности , устройство коректора мощности в импульсном источнике питания , apfs 600 схема подключения , схема корректор коэффициента мощности сгорел , защита инвертор работа генератор схема мощность pfc , активное и пассивное pfs , схема бп на cm6500
Источник: www.kirich.blog