详细解析交流与直流及PC电源的主动与被动PFC电路.docx
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详细解析交流与直流及PC电源的主动与被动PFC电路
详细解析交流与直流及PC电源的主动与被动PFC电路
详细解析交流与直流及PC电源的主动与被动PFC电路
[原创]作者不抬杠
自我发表《考证电源指标数据的真实性，两款电源数据对比》文章后，得到很多网友的关注。
但仍有很多网友对交流与直流的概念模糊不清，下面我用波形图来详细讲解交流与直流的概念关系，以及PC电源的主动PFC电路和被动PFC电路的简单介绍。
前面我讲过直流与交流的名词概念，定义和解释，在此有必要重温一遍。
（注：
所有图片均可点击放大）
直流大小和方向不随时间变化的电流称为直流。
（图1）
交流又称交流电或交变电流，是指大小和方向随时间作周期性变化的电流。
通常我们说的交流是指正弦电流。
（图2）
正弦电流按正弦规律随时间变化的交变电流叫做正弦电流。
（图3）
非正弦电流不按正弦规律随时间变化的交变电流叫做非正弦电流。
脉动电流大小随时间变化而方向不变的电流叫做脉动电流。
平均值交变电流的平均值是指在某段时间内流过电路的总电荷与该段时间的比值。
有效值在两个相同的电阻器中，分别通以直流电和交流电，如果经过同一时间，它们发出的热量相等，那么就把此直流电的大小定作为此交流电的有效值。
正弦电流的有效值等于它最大值的0.707倍。
振幅交变电流（或其它量）在一个周期内出现的最大值。
正弦量的平均值通常指正半周期的平均值，它与振幅（最大值）的关系：
平均值=0.637振幅值（最大值）。
可以用方程式代入来解释功率的峰值，因为它考核的是正半周的峰值，既：
振幅的最大值（近似于1.414）。
功率单位时间内所做的功叫做功率。
电功率一般可分为视在功率，有功功率和无功功率三种。
视在功率在具有电阻和电抗的电路内，电压与电流的乘积叫视在功率，以字母S或符号Ps表示，单位为伏安。
有功功率又叫平均功率。
交流电的瞬时功率不是一个恒定值，功率在一个周期内的平均值叫做有功功率。
它是指在电路中电阻部分所消耗的功率，对电动机来说是指它的出力，以字母P表示，单位为千瓦。
无功功率在具有电感或电容的电路里，电感或电容在半周期的时间里把电源的能量变成磁场或电场的能量储存起来，在另半周期的时间里又把储存的磁场或电场能量送还给电源。
它们只是与电源进行能量交换，并没有真正消耗能量。
我们把与电源交换能量的速率的振幅值叫做无功功率，以字母Q表示，单位为乏。
无功功率在数值上等于视在功率平方与有功功率平方的差的平方根，既：
Q=√S²-P²
功率因数在直流电路里，电压乘电流就是有功功率。
但在交流电路里，电压乘电流是视在功率，而能起到作功的功率（既有功功率）小于视在功率，有功功率与视在功率之比，叫功率因数，以cosφ表示。
效率器件或机械在传递或转换能量过程中（例：
PC电源的交直流转换），总要消耗一部分能量，这样输出的能量将小于输入的能量，输出能量或功率与输入能量或功率的比值，叫做效率，以字母η表示，单位用百分比（%）来表示。
图1 直流
图2 交流
图3 正弦函数图解
从图1可以看出，直流电流的大小，只随负载的大小发生变化，它的大小和方向不随时间变化。
从图2可以看出，交流电无论负载的大小是否发生变化，它的大小和方向都随时间周期性的变化。
这就是交流与直流的本质区别。
PC电源的PFC电路，分主动PFC电路和被动PFC电路，它们的电路结构如图4，图5，图6。
图4 上图为主动PFC电路，下图为被动PFC电路。
图5 主动PFC应用电路
图6 PC电源的整体电路结构
很多人常把PFC电路和电源的转换效率混淆在一起，错误的认为采用主动PFC电路，电源的转换效率就高，其实不然，两者没有必然联系。
PFC电路，全称叫做“功率因数校正电路”，目的是：
使有功功率与视在功率之比尽量接近于1，减少无功损耗。
前面讲过，虽然无功功率不消耗能量，但是无功功率过大直接影响能源利用，降低了能源效率。
因为关系式为：
Q=√S²-P²
而电源的转换效率则由电源电路的设计结构决定。
以多彩超霸DLP-410A被动PFC和多彩超霸DLP-500A主动PFC电路为例，我们先看一下这两款电源的内部结构。
图7，图8。
图7
图8
通过图7可以看出，多彩超霸DLP-410A虽然采用的是被动PFC电路设计，但它的转换效率同样达到了IntelATX2.3规范标准。
图9
图9
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