Zasada działania zasilacza impulsowego

Napięcie z sieci energetycznej dostarczone do zasilacza jest prostowane   w prostowniku przeważnie w mostku Graetz’a . Następnie napięcie poddawane zostaje filtrowaniu. Filtry te zapobiegają również przedostawaniu się zakłóceń do sieci energetycznej. W kolejny kroku napięcie wyprostowane zostaje przetworzone na napięcie o przebiegu zmiennym, o częstotliwości rzędu kiloherców i o zmiennym współczynniku wypełnienia. Układ PWM (ang. Power Width Modulation) moduluje współczynnik wypełnienia. Przebieg jaki został wytworzony i zmodulowany przez PWM, zostaje przefiltrowany aby otrzymać napięcie stałe.

Zasada działania zasilacza impulsowego opisać można w kilku krokach:

• pobranie napięcia z sieci energetycznej,
• prostowanie napięcia w mostku Graetz’a,
• usuwanie zakłóceń prądu przemiennego,
• korekcja współczynnika mocy (PFC),
• wygładzanie napięcia,
• zmodulowanie napięcia,
• otrzymanie napięć.

Współczynnik mocy PFC

Współczynnik mocy (PFC) jest miarą wykorzystania energii elektrycznej pobieranej przez odbiorniki zasilane z sieci energetycznej. Definiuje się go, jako stosunek mocy czynnej do mocy pozornej lub w przypadku sinusoidalnych przebiegów napięcia i prądu jako kosinus kąta przesunięcia fazowego między nimi. Wartość mniejsza niż 1 oznacza występowanie strat energii. PFC dąży do wartości jeden oznaczającej idealną wartość bez jakiejkolwiek straty. Obecnie współczynnik mocy w zasilaczach wynosi 0.92 – 0.99.

Za pomocą trójkąta mocy możemy przedstawić zależność pomiędzy mocą czynną a pozorną. Zasilacz pobiera z sieci energetycznej moc pozorna S, a na zewnątrz oddaje moc czynna P w postaci energii cieplnej lub mechanicznej. Moc bierna Q jest tą częścią energii która pulsuje pomiędzy odbiornikiem a źródłem energii i nie jest zamieniona na prace. Więc jak łatwo da się zauważyć czym kąt φ jest bliżej wartości 1 tym straty energii są mniejsze. Współczynnik mocy cosφ jest miara wykorzystania energii. Sam trójkąt mocy możemy przedstawić za pomocą wzoru:

PF = cosφ = P / S .

Aby zmniejszyć zniekształcenia prądu sieciowego oraz zapewnić zgodność faz przebiegów prądu i napięcia, stosuje się PFC – układ korekcji współczynnika mocy. PFC dzielimy na dwie grupy: pasywne oraz aktywne. Pierwszy z nich osiąga się włączając do poprawianego obwodu wspomagający komponent bierny:

Głównymi zaletami pasywnych układów PFC jest ich prostota, duża niezawodność, brak emisji zaburzeń elektromagnetycznych oraz brak strat przełączeń. Ich wadą natomiast waga i rozmiar. Problemem jest brak możliwości regulacji napięcia oraz to, że kształt przebiegu prądu wejściowego zależy od obciążenia. W aktywnych układach korekcji współczynnika mocy wykorzystywane są konwertery wstawione za prostownikiem szeregowo z obciążeniem lub kolejnym komponentem zasilacza.

I to tyle, jeżeli chodzi o zasadę działania zasilacza impulsowego czyli takiego, który siedzi w każdym komputerze. Mam nadzieję, że teraz jest jasne czym jest magiczny współczynnik mocy PFC.