INFORMAZIONI TECNICHE

PFC


PFC passivo

Il PFC passivo si basa sullo stesso principio del rifasamento industriale : l' alimentatore PC, per le sue caratteristiche costruttive, è essenzialmente un carico di tipo capacitivo, per cui un primo approccio, il più semplice, è quello di aggiungere la componente mancante, ovvero quella induttiva, pari a quella capacitiva presente, in modo tale che le due si annullino a vicenda

Senza variare nulla del progetto originale, si aggiunge questa bobina in serie al ponte raddrizzatore.

Più semplice di così ...

Solitamente la bobina ha un valore induttivo di qualche decina di millihenry ed una resistenza ohmica molto bassa (1-2 ohm); è avvolta su un nucleo simile a quello di un piccolo trasformatore, che trova posto avvitato su uno dei lati del contenitore dell' alimentatore.

Un alimentatore tipico a cui è stato rimossa la copertura su cui è fissata, con quattro viti, la bobina del PFC passivo; questa soluzione è necessaria in quanto non c'è altro modo di integrare questo componente voluminoso nello spazio limitato della scatola dell' alimentatore.

Due conduttori volanti la collegano al circuito stampato principale. 

La bobina può avere dimensioni diverse ed essere realizzata su supporti differenti a seconda del costruttore, del valore di impedenza e della potenza richiesta. 
Da notare che spesso, tra la base della bobina e il contenitore, è inserito uno strato di materiale plastico morbido il cui scopo non è l' isolamento elettrico, bensì quello acustico. .

Infatti si tratta di una bobina per frequenza di rete, avvolta su un nucleo a lamelle come quello di un comune trasformatore e, se la realizzazione non è assolutamente perfetta, si possono generare vibrazioni (il classico ronzio delle apparecchiature in corrente alternata) che sarebbero trasmesse e amplificate dal guscio dell' alimentatore come da una casa armonica.

 Lo strato morbido, di materiale sintetico spugnoso (colore nero nella foto), assorbe e annulla queste vibrazioni.

Realizzazioni più raffinate prevedono bobine impregnate in autoclave a pressione con resine sintetiche che, bloccando nucleo ed  avvolgimento in tutto unico, impediscono ogni possibile insorgere di vibrazioni.

Un più elaborato schema utilizza una coppia di bobine e di condensatori in una sorta di filtro accordato.

Normalmente questa soluzione non è impiegata negli alimentatori PC per le dimensioni dei componenti eccessive rispetto alla capacità del contenitore standard. 

Sono possibili altre variazioni sul tema, impiegando gruppi LC e resistenza-diodo per ridurre il picco di carica dei condensatori.

Questa tecnica prende il nome di pfc passivo, in quanto si tratta solo di aggiungere un componente "passivo" (ovvero che non è in grado di modificare dinamicamente il suo valore) ad equilibrare mediamente la componente sfasante del circuito. Mediamente perchè il carico dell' alimentatore può essere dinamico entro limiti sensibili : i motori dei drive possono girare oppure no, la CPU assorbe una corrente diversa se in idle o a pieno carico, ecc.
La bobina aggiunta ha un valore fisso ed è stata calcolata per una "media" dei valori di lavoro del carico, per cui il fattore di potenza complessivo carierà tra un minimo ed un massimo.

Questo metodo ha i suoi vantaggi innegabili. Ovvero :

  • è del tutto soddisfacente per quanto riguarda il lato "industriale" del consumo di energia; in pratica la correzione darà un valore di fattore di potenza variabile con il carico imposto sull' alimentatore, ma comunque, se il tutto è ben dimensionato, mediamente al di sopra di quanto richiesto dalle normative.
  • questo approccio non richiede alcuna modifica al circuito principale e quindi non richiede spese per una nuova progettazione, nuovi componenti, ecc. Si risparmiano i costi considerevoli legati alla produzione di un nuovo progetto
  • la bobina è un componente a tecnologia non proprio elevata, di basso costo e nel complesso la sua aggiunta varia di ben poco il costo complessivo dell' alimentatore.

Questi sono gli indubbi vantaggi del pfc passivo, che ha , però, anche i suoi svantaggi.

  • Il primo più evidente è che viene aggiunto un peso sensibile all' alimentatore, in quanto la bobina avvolta su ferro pesa molto di più degli altri trasformatori dell' alimentatore, che sono avvolti su ferrite. 
  • Essenzialmente, però, il difetto maggiore è che si tratta di una "pezza" aggiunta al pre esistente in attesa di fare meglio. 

Questa "possibilità di fare meglio" deriva dal fatto che non è possibile, con un componente di valore fisso, come la bobina aggiunta, correggere perfettamente un carico come l' alimentatore che è fortemente variabile, a seconda del consumo di CPU, periferiche, ecc. : la correzione sarà mediamente adeguata, ma potrebbe essere migliore se si potesse effettuarla "dinamicamente" con il variare del carico.

E la possibilità di fare meglio la da la stessa elettronica.
Ovviamente già anni fa era possibile, attraverso circuiti elettronici, risolvere il problema della correzione dinamica dello sfasamento tra corrente e tensione, ma questi circuiti avevano una complessità non adeguata all' impiego nel personal computer che ha dimensioni limitate dagli standard e costi che devono essere minimizzati.

Per questo motivo e per la necessità di mantenere in vita prodotti già esistenti e collaudati, inizialmente gli alimentatori  per PC sono stati adeguati alle norme con il metodo passivo.
Nel frattempo, l' industria dei semiconduttori progettava e realizzava circuiti integrati dedicati a questa attività, rendendo disponibili soluzioni completamente elettroniche. 




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Aggiornato il 20/05/06 .