Archiv verlassen und diese Seite im Standarddesign anzeigen : Passive und aktive PFC vs. Wirkungsgrad
Panasonic
2009-04-02, 15:57:10
Hat die Art der PFC, also ob aktiv oder passiv, direkten Einfluss auf die Effizienz eines Netzteils? Wenn ja: Warum?
moloch
2009-04-02, 16:54:25
Passiv PFC erzeugt Blindleistung, mit einem aktiven kann man theoretisch reine Wirkleistung fahren. Das ist IMHO der Hauptvorteil von aktiver PFC.
Auswirkungen auf die Effizienz sind schwer abzuschätzen, man kann beides gut oder schlecht machen.
anddill
2009-04-02, 17:15:09
Wenn ich Deine Frage buchstabengetreu beantworte, ist die Antwort ein klares nein.
Aber ich vermute mal, Du willst darauf hinaus, daß die besseren Netzteile ausnahmslos eine aktive PFC haben? Das liegt daran, daß man eine passive PFC teuer und gut oder billig und ausreichend machen kann. Verbaut man eine aktive PFC, muß man einen gewissen Mindestaufwand treiben, so daß es da keine "billig und ausreichend"-Lösung gibt.
Panasonic
2009-04-03, 09:38:53
Die Frage war genau so zu verstehen, wie sie gestellt war. Dein erster Absatz ist die für mich interessante Antwort. Die Diskussion kam im "Clupp" auf. Ich konnte mir absolut nicht vorstellen, wie die PFC technisch Einfluss auf die Effizienz haben können soll.
Warum wird überhaupt eine aktive PFC verbaut, hat diese doch für den Endlunden überhaupt keine Vorteile und eine passive PFC wäre nicht nur ausfallsicher, sondern auch noch im gesetzlichen Rahmen?
Edit: Afaik hat so gut wie jedes Gerät im Haushalt auch keine aktive PFC, warum ausgerechnet bei einem PC-Netzteil?
PFC ist seit einiger Zeit Vorschrift bei Geräten (mit Schaltnetzteil) >50W Leistung.
Panasonic
2009-04-03, 11:00:12
Richtig. Aber eine passive PFC reicht.
Marketing. Der Kunde denkt, daß ihm eine aktive PFC Vorteile gegenüber einer passiven bringt.
Hat er auch, z.B. gleicht eine aktive PFC Spannungsschwankungen aus.
Panasonic
2009-04-03, 16:42:59
Hat er auch, z.B. gleicht eine aktive PFC Spannungsschwankungen aus.
Jedes Netzteil sollte unabhängig der PFC die Spannung glätten können, sonst würde es ja sehr lustige Effekte geben^^
Das vermag ich nicht als Vorteil für den Endkunden werten.
Jedes Netzteil sollte unabhängig der PFC die Spannung glätten können, sonst würde es ja sehr lustige Effekte geben^^
Ein Netzteil ohne aktive PFC macht sicher keinen Spannungsabfall auf <150V mit.
anddill
2009-04-03, 17:09:40
Nachdem ich jetzt wie ein Trüffelschwein nach dem eigentlichen Kern der Frage gesucht habe, kann ich sie Dir auch beantworten.
Daß in 80+ Netzteilen nur noch aktive PFC verbaut wird, hat zwei Gründe. Einer liegt in der PFC selber, der andere im Netzteil. Erst mal zur PFC selbst:
Die Eingangsschaltung eines Schaltnetzteils (SNT) besteht außer Filtergeraffel hauptsächlich aus einem Gleichrichter und einem dicken Kondensator. Strom kann nur fließen, wenn die momentane Netzspannung höher als die Spannung im Pufferkondensator ist. Daraus folgt, daß irgendwann während des Anstiegs der sinusförmigen Spannung ein Strom über den Gleichrichter fließt und den Kondensator lädt. Dann folgt die Spannung am Kondensator der Netzspannung, bis die Kurve wieder abfällt. Der Kondensator ist ja jetzt voll auf die Netzscheitelspannung geladen, deshalb sperrt der Gleichrichter und es fließt kein Strom mehr. Das bleibt so, während die Spannung absinkt, durch Null geht und wieder ansteigt. In dieser Zeit speist der Kondensator alleine das SNT, wodurch die darin gepufferte Spannung abnimmt. Irgendwann ist die Netzspannung wieder höher als die Spannung im Kondensator und es fließt wieder ein Strom.
Der Strom fließt also immer nur während der steigenden Flanke des Spannungsverlaufs bis etwa zum Scheitelpunkt. Das entspricht einer kapazitiven Last. Außerdem ist der Stromverlauf nicht sinusförmig, sondern Impulsförmig und enthält eine Menge Oberwellen, die das Netz stören. Und hier setzt die PFC an.
--------------------------------------------------------------------------
:uponder: --> :uconf2: --> :idea:
Ach Mist, das begreift so ohne Bildchen eh kein Mensch, ich mach da nen Techlet draus. Gib mir mal ein paar Tage, dann kannst Du das vernünftig erklärt und illustriert nachlesen.
:deal:
G!ZMo
2009-04-03, 18:18:31
:uponder: --> :uconf2: --> :idea:
Ach Mist, das begreift so ohne Bildchen eh kein Mensch, ich mach da nen Techlet draus. Gib mir mal ein paar Tage, dann kannst Du das vernünftig erklärt und illustriert nachlesen.
:deal:
naja so kompliziert isses ja nun auch wieder nich ;)
vllt simulier ich das gleich mal mit qucs :D
Panasonic
2009-04-03, 18:21:37
Nachdem ich jetzt wie ein Trüffelschwein nach dem eigentlichen Kern der Frage gesucht habe...
...und nicht gefunden hast :D
Ich will nicht wissen, was eine PFC ist - das wusste ich. Ich will nur wissen, ob eine aktive PFC die Effizienz eines Netzteils im Gegensatz zu einem identischen Netzteil mit passiver PFC steigern kann.
Meine Frage war eigentlich ganz einfach zu verstehen :ulove:
Meine Frage war eigentlich ganz einfach zu verstehen :ulove:
Thread lesen, die Antwort steht schon drin. Und sie ist: NEIN.
Warum hat dann nicht alles ne passive PFC? Weil die billigen scheiße sind und die teuren wohl mehr kosten als ne aktive.
-huha
anddill
2009-04-03, 18:26:15
Ja, klar. Aber um zu erklären, warum man eine passive PFC nicht zu einem erträglichen Preis gut bauen kann, muß ich etwas weiter ausholen.
Und Netzteile mit aktiver und passiver PFC sind schon mal nicht identisch.
Wuzel
2009-04-03, 18:40:28
Also das man mit einem passiv Filter an eine zusätzliche PWM im Primärkreis kommt, wäre mir neu.
G!ZMo
2009-04-03, 18:49:23
hö wo steht denn da was von einer PWM? der kondensator zieht doch beim aufladen nur mal nen kurzen strompuls. ;D
Ich behaupte jetzt mal ganz frech, dass eine passive PFC den potenziell besseren Wirkungsgrad hat. So eine PFC Drossel kann man theoretisch beliebig niederohmig auslegen, während bei einer aktiven PFC (die prinzipiell nichts anderes ist als ein Hochsetzsteller/Step-Up mit Stromregelung) immer ein aktive Bauteile, die Verluste verursachen.
Unter den gegebenen Rahmenbedingungen (maximale Größe = ATX Netzteil) könnte es sogar sein, dass man bei höheren Leistungen keine wirksame passive PFC mehr möglich ist.
Wenn man sowieso schon einigen Aufwand treiben muss, kann man auch den Dioden-Gleichrichter noch durch MOSFETs ersetzen und synchron gleichrichten. Dann ist der Wirkungsgrad auch besser (hat allerdings wenig mit der Art der PFC zu tun).
anddill
2009-04-03, 18:51:32
Eine aktive PFC arbeitet mit einer zusätzlichen PWM. Er spielt wohl auf Panasonics Frage nach ansonsten baugleichen Netzteilen mit aktiver und passiver PFC an.
@ Gast: Ich sags ja, das Thema ist recht komplex. Letztendlich hängts an der Drossel. Eine NF-Drossel mit niedrigem Innenwiderstand und geringsten Kernverlusten kostet 50€, wiegt 5kG und paßt nicht ins ATX-Netzteil. Eine HF-Drossel für die aktiv-PFC mit vergleichbaren Daten kostet 5Ct, wiegt 5g und paßt als SMD-Teil auf die Platine.
G!ZMo
2009-04-03, 19:41:20
Wenn man sowieso schon einigen Aufwand treiben muss, kann man auch den Dioden-Gleichrichter noch durch MOSFETs ersetzen und synchron gleichrichten. Dann ist der Wirkungsgrad auch besser (hat allerdings wenig mit der Art der PFC zu tun).
naja in der heutigen zeit wird mit sicherheit auch kein einpuls-gleichrichter für leistungen >10W eingesetzt ;)
Mein Gott, sagt es ihm doch so, dass er es versteht.
Da die Größe des Netzteils beschränkt ist, kann man für die Passive PFC nur vergleichsweise kleine Drosseln verwenden, deren Benutzung immer mit einer gewissen Verlustleistung behaftet ist, was man auch an den häufig sehr warm werdenden Drosseln der PPFC wahrnehmen kann.
Eine APFC kommt halt ohne solche "heißen" Drosseln aus...
Wuzel
2009-04-03, 19:54:32
Ich behaupte jetzt mal ganz frech, dass eine passive PFC den potenziell besseren Wirkungsgrad hat. So eine PFC Drossel kann man theoretisch beliebig niederohmig auslegen, während bei einer aktiven PFC (die prinzipiell nichts anderes ist als ein Hochsetzsteller/Step-Up mit Stromregelung) immer ein aktive Bauteile, die Verluste verursachen.
Unter den gegebenen Rahmenbedingungen (maximale Größe = ATX Netzteil) könnte es sogar sein, dass man bei höheren Leistungen keine wirksame passive PFC mehr möglich ist.
Wenn man sowieso schon einigen Aufwand treiben muss, kann man auch den Dioden-Gleichrichter noch durch MOSFETs ersetzen und synchron gleichrichten. Dann ist der Wirkungsgrad auch besser (hat allerdings wenig mit der Art der PFC zu tun).
Warum nicht gleich mit OP's einen 'Messgleichrichter' aufbauen? ;D
Aber stimmt schon, man kann da einiges mehr machen. Nur sind die PC-Netzteile halt scharf kalkuliert und das beinhaltet 'kompromisse'.
Zusammengefasst gesehen ist ein aktives PFC immer dem einfach Filter aka 'passiv PFC' vorzuziehen, da hier der Wirkungsgrad massiv nach oben geschoben wird. (Spannungsanpassung für die Leistungsstufen, Strom-Phasen Korrektur etc. )
Panasonic
2009-04-04, 00:52:56
Zusammengefasst gesehen ist ein aktives PFC immer dem einfach Filter aka 'passiv PFC' vorzuziehen, da hier der Wirkungsgrad massiv nach oben geschoben wird. (Spannungsanpassung für die Leistungsstufen, Strom-Phasen Korrektur etc. )Gibt es dafür Belege?
naja in der heutigen zeit wird mit sicherheit auch kein einpuls-gleichrichter für leistungen >10W eingesetzt ;)
Was hat jetzt ein Einweggleichrichter mit der PFC zu tun? Oder meinst Du was anderes?
Warum nicht gleich mit OP's einen 'Messgleichrichter' aufbauen?
Was soll das jetzt? Dir ist schon klar, dass ein OP in der Regel eine Klasse A-, B- oder AB-Endstufe hat und selbst eine möglichst piekfeine Gleichspannung als Versorgung haben will? Damit wäre der Wirkungsgrad schon nach der Gleichrichtung irgendwo < 50 %.
Zusammengefasst gesehen ist ein aktives PFC immer dem einfach Filter aka 'passiv PFC' vorzuziehen, da hier der Wirkungsgrad massiv nach oben geschoben wird. (Spannungsanpassung für die Leistungsstufen, Strom-Phasen Korrektur etc. )
IMO ist das Quark mit Buzzwordbingo. Ich weiß nur nicht, welcher Teil überwiegt...
Erklär mir das bitte mal, was du mit "Spannungsanpassung für die Leistungsstufen, Strom-Phasen Korrektur" meinst (falls Du das kannst).
Wuzel
2009-04-04, 13:35:54
Was hat jetzt ein Einweggleichrichter mit der PFC zu tun? Oder meinst Du was anderes?
Was soll das jetzt? Dir ist schon klar, dass ein OP in der Regel eine Klasse A-, B- oder AB-Endstufe hat und selbst eine möglichst piekfeine Gleichspannung als Versorgung haben will? Damit wäre der Wirkungsgrad schon nach der Gleichrichtung irgendwo < 50 %.
IMO ist das Quark mit Buzzwordbingo. Ich weiß nur nicht, welcher Teil überwiegt...
Erklär mir das bitte mal, was du mit "Spannungsanpassung für die Leistungsstufen, Strom-Phasen Korrektur" meinst (falls Du das kannst).
Der Smilie bei den OP's war nicht umsonst ;)
Spannungsanpassung ist ja logisch - unabhängig von der Eingangsspannung wird die Spannung immer konstant gehalten - und zwar im optimalen Arbeitsbereich für die eigentlichen (Schalt/Leistungs)Stufen, bei Enermax wurde immer auf 300V hochgeregelt - naja das ist auch das einzige NT was ich mal durchgemessen habe - da gibt es mehrere Wege nach Rom.
Obendrauf wird der Stromverlauf zeitlich gesehen auch noch hingebogen - so das er nicht mehr der Spannung all zu stark hinterher rennt - da müsste man weiter (viel weiter) ausholen, das hat anddill schon versucht und ist ein arg hartes Thema.
Buzzwordbingo - mein Lieblingsspiel ;)
"Hoch"regeln auf 300 V ist lustig. 230 V * sqrt(2) sind doch schon 325 V ;)
In der Tat ist das aber ein interessanter Aspekt, weil man durch eine niedrige Zwischenkreisspannung auch weniger spannungsfeste FETs verbauen kann. Der Wirkungsgrad wird dadurch aber nicht zwangsläufig besser.
Das was du als Strom-Phasen Korrektur beschreibst IST die PFC. Der Verbraucher soll aussehen wie ein ohmscher Widerstand. Auch dadurch wird der Wirkungsgrad aus Verbrauchersicht nicht besser. Abgesehen davon kann man die Phase zwischen der Spannung und dem Strom nicht angeben, weil ein Gleichrichter ein nichtlineares Element ist und damit Oberwellen und Mischprodukte erzeugt.
Merkt man, das BWB dein Lieblingsspiel ist :P
Wuzel
2009-04-04, 14:36:16
"Hoch"regeln auf 300 V ist lustig. 230 V * sqrt(2) sind doch schon 325 V ;)
??????
Ähm, die Schaltung im Enermax hat über den gesamten Eingangsspannungsbereich (100V-240V) hintenraus 300V gehalten.
Und zwanghaft klugscheissen ist zwar spassig - aber irgendwo geht dann der Sinn verloren.
Versuche doch einmal Andills Ansatz verständlich die ganze Thematik niederzuschreiben fortzuführen - das ist immerhin gloreicher als eine Endlossdiskusion über die kleinsten fitzelchen zu führen und überall das Haar in der Suppe rauszupicken.
=Floi=
2009-04-04, 20:59:24
ist der wirkungsgrad eigentlich technisch begrenzt oder kann man zukünftig noch mehr in richtung 95%+ erwarten?
wie sieht es mit der lebensdauer der netzteile aus?
G!ZMo
2009-04-04, 21:36:06
Naja mehr als 100% Wirkungsgrad kannst du ja per Definition nicht erreichen. ;)
Die Schaltnetzteile, welche bei mir auf Arbeit hergestellt werden, haben einen Wirkungsgrad von bis zu 96%. Einen noch bessereren Wirkungsgrad bekommt man dann aber aufgrund der Verluste z.B. in den Leistungshalbleitern einfach nicht hin. Und die Physik kann man nun bekanntlich leider nicht austricksen. ;)
anddill
2009-04-04, 23:07:16
Der Wirkungsgrad hat aber nichts mit dem Powerfaktor aka Leistungsfaktor bzw. der Blindleistung zu tun, bitte nicht in einen Topf werfen.
G!ZMo
2009-04-05, 11:05:47
Der Wirkungsgrad hat aber nichts mit dem Powerfaktor aka Leistungsfaktor bzw. der Blindleistung zu tun, bitte nicht in einen Topf werfen.
Ja das ist klar. ;)
Dazu vllt mal folgendes Bild: ;D
http://img3.imagebanana.com/img/mgmqo1/thumb/El_Leistung.jpg (http://img3.imagebanana.com/view/mgmqo1/El_Leistung.jpg)
Ja das ist klar. ;)
Dazu vllt mal folgendes Bild: ;D
http://img3.imagebanana.com/img/mgmqo1/thumb/El_Leistung.jpg (http://img3.imagebanana.com/view/mgmqo1/El_Leistung.jpg)
genial, das muss ich meinem ELT4-Prof schicken :D
ansonsten wurde die frage imo eigentlich schon hier (http://www.forum-3dcenter.org/vbulletin/showpost.php?p=7214036&postcount=19) beantwortet...
moloch
2009-04-05, 20:43:39
??????
Ähm, die Schaltung im Enermax hat über den gesamten Eingangsspannungsbereich (100V-240V) hintenraus 300V gehalten.
Und zwanghaft klugscheissen ist zwar spassig - aber irgendwo geht dann der Sinn verloren.
Der Sinn geht verloren, wenn keine Argumentation mehr stattfindet.
Z.B. fehlt bei dir die Quelle zu den 300V von Enermax.
Das Problem : Für aktive PFC ist eine Zwischenkreisspannung nötg die grösser ist als die Spitzenspannung der Eingangsspannung.
Andere ohne Verständniss als Klugscheisser hinzustellen ist gefährlich.
vBulletin®, Copyright ©2000-2024, Jelsoft Enterprises Ltd.