Fattori di potenza, potenza apparente e potenza effettiva

PFC (Power Factor Correction): fa quel che dice

Non avete bisogno di una laurea in fisica per questa parte dell'articolo. Vogliamo solo evidenziare un'altra caratteristica che può essere usata per distinguere un alimentatore di fascia alta da uno inaffidabile. Una volta comprese le basi farete acquisti sbagliati meno di frequente.

Corrente in idle e consumo in idle

Un problema che gioca un ruolo in un alimentatore è la cosiddetta corrente in idle, che è il risultato dell'induttività. Da notare che la corrente di idle non ha niente a che fare con lo stato di idle del vostro PC. Questa corrente trasporta energia solo tra un generatore e un carico, ma non finisce in alcun modo per dare beneficio al carico. Nuovamente il carico, in questo contesto, non ha nulla a che fare con un PC sotto pieno carico, ma si riferisce a un componente che usa energia. Idealizzato come una navetta che non è coinvolto in nulla se non nel suo ruolo di trasportatore. Questa corrente in idle deve essere ridotta quanto più possibile e il prima possibile perché causa una perdita di energia insieme ai resistori ohmnici, manifestandosi sotto forma di calore. Il consumo in idle è uno spreco, e dovrebbe essere mantenuto il più basso possibile grazie a circuiteria appropriata.

Potenza effettiva e apparente

A differenza del consumo in idle, la potenza effettiva misura la potenza che è usata realmente, mentre la potenza è nota come la somma totale della potenza effettiva e il consumo in idle complessivo.

Fattore di potenza

Questo fattore è il risultato di un rapporto tra potenza effettiva e apparente, e finisce in un punto tra 0 (peggiore) e 1 (ideale). Perciò più alto è il fattore di potenza minore è l'energia che viene sprecata e ritorna alla rete elettrica. Anche se non si dive pagare per la potenza apparente, per ridurne al minimo l'uso lo standard EU EN61000-3-2 duce che tutti gli alimentatori che hanno una potenza d'uscita superiore a 75 watt devono integrare un convertitore PFC passivo. Inoltre la certificazione 80 PLUS richiede un fattore di potenza di 0,9 o più. Alcuni anni fa gran parte dei produttori usavano PFC passivi nei loro prodotti. I PPFC si avvalgono di un filtro che fa passare la corrente solo alla frequenza della linea, 50 o 60 Hz, quindi la corrente armonica è ridotta e il carico non lineare è trasformato in lineare. Poi, con l'uso di condensatori o induttori, il fattore di potenza può essere portato vicino all'unità. Lo svantaggio di un PPFC è che raggiunge fattori di potenza inferiori rispetto a un APFC e richiede un duplicatore di tensione affinché l'alimentatore sia compatibile con 115/230V. Al contrario PPFC ha un'efficienza superiore a un APFC, qualcosa che probabilmente molti di voi non sanno. Ciò però non significa che gli alimentatori PPFC sono più efficienti di quelli APFC, dato che le unità PPFC sono spesso basate su vecchi design che non possono competere con le prestazioni dei moderni alimentatori APFC.

Applicazione pratica

PFC attivo

Un active power factor correction (APFC) sfrutta un circuito che corregge attivamente il fattore di potenza. Come appena scritto, il fattore di potenza è un parametro importante nel mondo degli alimentatori, poiché descrive il rapporto tra potenza reale e apparente:

Pro:

Fattore di potenza quasi ideale, vicino all'unità
Corrente in uscita molto stabile persino con variazioni di tensione in ingresso
Richiede componenti più piccoli (trasformatore)

Contro:

Costi iniziali maggiori
Maggiore suscettibilità ai malfunzionamenti
Perdite di energia nel diodo boost APFC (e nei FET)

PFC passivo

Il PFC passivo tenta di ridurre le correnti in idle usando grandi bobine. Anche se è il metodo più semplice e meno costoso, è anche il meno efficace.

Pro:

Meno costoso (a seconda dell'intervallo di gestione della potenza)
In pratica nessuna interferenza elettromagnetica
Più efficiente rispetto ad APFC (attenzione: ciò non significa che gli alimentatori PPFC siano più efficienti di quelli APFC)

Contro: