INFORMAZIONI TECNICHE

PFC
Serve o no ?


In conclusione, serve o no questo PFC ?

Innazitutto va fortemente precisato, come abbiamo cercato di descrivere, che PFC non corrisponde ad una sola ed univoca soluzione pratica, ma ad una miriade di diversi schemi. E, oltre a questo, anche la filosofia su cui si basano può essere molto differente, mirando o ad un rifasamento nel senso classico della riduzione del cos phi o ad una più profonda modifica del funzionamento globale dello switching con la correzione della forma d' onda della corrente.

In tutti i casi, una prima considerazione banale riguarda l' utente singolo, che pensa al proprio orticello; per lui la risposta è semplicemente no. Il PC funziona sia con o senza PFC. E l' aggiunta di qualcosa al circuito dell' alimentatore o la riprogettazione hanno un costo. 
Da un punto di vista puramente egoistico, gli unici che ne traggono vantaggio sono le società di distribuzione, in quanto se il vostro alimentatore presenta 100W a fattore di potenza 0, 5, vi troverete fatturati 50W. Se il fattore di potenza è 0,98, ve ne troverete fatturati 98 ! Quindi, in tal senso, sarebbe auspicabile un fattore di potenza 0!

Però, se vediamo la cosa da un punto di vista generale, non possiamo che concordare con ogni tentativo di miglioramento del risparmio energetico globale e della riduzione dello smog elettromagnetico; i PC installati, per quanto poco possano consumare, sono milioni ed è insensato sprecare risorse sensibili se è possibile evitarlo con interventi minimi.

Una seconda considerazione riguarda il modo con cui questo PFC è implementato. In generale, la guida dipende da due fattori : le normative riguardanti il fattore di potenza che il carico mostra alla linea e quelle relative alle compatibilità elettromagnetiche.
Le prime sono finalizzate ad avere come carichi collegati alle linee di distribuzioni i nazionali dell' energia elettrica solamente carichi che abbiano un certo rapporto minimo tra Potenza Apparente e Potenza Attiva, ovvero, come viene detto normalmente, abbiano un cos phi superiore a quanto fissato. Questa caratteristica è facilmente  raggiungibile con qualunque sistema.
Un altro discorso riguarda invece le emissioni elettromagnetiche, essenzialmente concentrabili nella generazione di armoniche da parte dei circuiti di switch e regolazione. Come già accennato, queste armoniche possono costituire una frazione sensibile della potenza persa, oltre al problema dell' inquinamento elettromagnetico. In questo campo le legislazioni sono abbastanza varie e tendono usualmente a determinare dei limiti relativi a particolari ambienti, dove le varie apparecchiature elettroniche non devono interferire tra di loro, oppure con le radio trasmissioni, ecc.
La soluzione di questa parte del problema deriva sia da un approccio specifico al problema del fattore di potenza, sia dalla revisione degli schemi di base degli switching.

Quanto agli imbonitori da fiera e ai loro epigoni, il cui clamore è proporzionale all' utile ricavato, vale in generale quanto si sa già comunemente, ovvero che l' ignoranza della gente è mezzo di sopravvivenza dei furbi; ma va anche ricordato che l' ignoranza è fatto facilmente sanabile :è questione di volerlo.

Altri aspetti

Un' altro aspetto che va sottolineato è quello della relativa novità del problema PFC, che nasce negli ultimi anni in conseguenza di due fattori : la maggior sensibilità verso il problema energetico (ed era ora, visto che la situazione non è certo rosea) e il diffondersi capillare di apparecchiature interamente elettroniche alimentate dalla rete.
E' ben difficile oggi trovare un televisore o un altro elettrodomestico che non abbia la sua sezione di alimentazione del tipo SMPS. Certamente si tratta di pochi watt o centinaia di watt, ma si tratta anche di milioni di apparecchi.

Da questa pressione, la necessità di normative più stringenti che hanno posto i costruttori di fronte alla necessità di agire su un aspetto dei loro progetti fino ad allora trascurato.

A questo si è aggiunto, nel campo PC specialmente, il rapido progresso delle tecnologie elettroniche che hanno portato ad esigenze di potenza e di alimentazione differente, costringendo anche i progettisti di alimentatori ad adeguare il loro prodotto, spesso con una completa ed innovativa revisione.

Come terzo punto, va aggiunto il fatto che l' elettronica sta proliferando e dilagando in ogni settore e senza un qualche genere di controllo ci si trova nelle condizioni che il funzionamento di un apparato disturba ed impedisce quello di un altro per i campi elettromagnetici emessi, con possibili conseguenza che vanno da un semplice rumore di fondo nella radio all' impossibilità di un pilota di controllare l'aereo. Inoltre, anche se da una certa parte della scienza ufficiale la cosa non è sostenuta, la presenza di campi elettromagnetici che saturano l' atmosfera in cui siamo immersi non è il massimo per la salute. E' ovvio che anche qui si sono sviluppate con una sempre maggiore forza delle normative che stabiliscono , a volte molto rigidi, limiti a queste emissioni.

Ora, non è che il problema del rifasamento non fosse noto e neppure era ignoto il problema delle armoniche, della compatibilità elettromagnetica, ecc. Tutto questo era ben conosciuto sia teoricamente che praticamente, dalla nascita dell' elettrotecnica e sistemi teorici e pratici per migliorare il fattore di potenza e ridurre armoniche ed emissioni elettromagnetiche ce ne sono a iosa.
Semplicemente l' affrontarlo per il motore di una ascensore o per un personal computer richiede due approcci molto differenti, sia per il genere di cause in gioco, sia per le dimensioni ed il costo dei sistemi con cui intervenire.

Una iniziale incomprensione degli argomenti in gioco porta ad una parziale comprensione del problema che si deve affrontare avendo a che fare non con macchine rotanti, ma con circuiti a commutazione elettronici, che sono passati, per gli alimentatori PC, da una media di 150-250W ad una di 350-450W in pochi anni e da qualche milione a molte centinaia di milioni di pezzi. E,  anche qui, una cosa è intervenire su un inverter ad alternistor da 20KVA, un' altra sull' alimentatore del personal computer.

Si è rivelato un campo relativamente nuovo e per di più sottoposto a tre terribili limitazioni : la necessità di un basso costo, la necessità di una produzione massiccia automatizzata, le dimensioni strettamente delimitate.

Dopo i sistemi passivi, è si è reso necessario che l' industria dei semiconduttori mettesse in produzione speciali circuiti integrati che potessero svolgere le non semplici funzioni necessarie ad un pre regolatore attivo, prima, e a soluzioni più complesse successivamente.
Legati dalla necessità di costo/produzione/affidabilità/compatibilità all' indietro mentre si sommavano le richieste dei prodotti più nuovi, i costruttori di alimentatori hanno mantenuto per lungo tempo un profilo assolutamente conservatore, portando avanti nel tempo progetti vecchi di decenni, ringiovaniti con chirurgie plastiche varie, che si trovano accennate nelle pagine tecniche relative.

Solo negli ultimissimi tempi, principalmente per la disponibilità di nuovi componenti integrati più evoluti, si stanno cominciando a vedere alimentatori PC diversi dal solito trito e ri-trito half-bridge, circuiti che hanno non più un integrato dedicato al PWM ed uno al PowerGood-semplici protezioni, ma tre o più IC specializzati che svolgono complesse funzioni di controllo, PWM, PFC, protezioni estese con una efficienza diversa da quella dei loro predecessori.

Alla luce di queste considerazioni, il problema del PFC può assumere un diverso e più corretto aspetto.



 


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Aggiornato il 20/05/06 .