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认识电源适配器-充电器产品的功率因数(PF值)

发布时间:2022.01.26 14:48 浏览次数:62
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我们国家正在从制造大国向智造大国迈进,消费性电子产品、智能化产品更新换代越来越快,开关电源适配器的高频、高效和小体积化成为了消费者的追求,也是各开关电源适配器生产厂家开发设计的目标。电源工厂的智造化转型,面临着从零到无穷的产品量变,一线的研发工程师的作用不仅仅只是原型样机的制作,也面临着从研发到量产,再到产品自动化生产的转型,如可靠性设计、可测试性、可生产性也成为了一系列更复杂的课题。一线研发技术人员在当今的海量知识面前,反而变得更为迷茫,如何在繁杂浩瀚的资料中整理、吸收并转化成为自己的技能,更是最初入门的开关电源工程师的一大困惑。深圳市吉宏达电子有限公司的开关电源适配器、USB充电器、PD快充头是以消费性为主,在后续的网站文章中,我们将给大家普及电源的一些基本知识。
电源充电器产品里的功率因数是什么?
功率因数又称PF值,PF是英文Power Factor的第一个字母缩写,它是我们电源工程师非常熟悉的一个参数名称,基本上从接触电源适配器的开始,就会听到PF这个名称。但实际情况是,PF的概念及意义却是很多工程师疑惑的问题,不管新手还是经验丰富的工程师,在此概念上都或多或少的欠缺。比如在招聘面试时,面试人员就遇到过令他们头疼的问题,它们看起来是那么简单,但实际作答时却是无从下手:
问题一:DC直流电也存在PF的概念吗?答案是:不存在,因为PF的定义是在交流供电系统里,而且是以正弦波信号作为参照。
问题二:PF值衡量负载设备还是衡量输入电网的特性?因为参考基准为市电电网,而负载总是千变万化的,不可预知的,所以PF值通常都是用来表述电源负载本身的。
问题三:PF的绝对值会大于1吗?答案是:不会大于1,PF的绝对值是0~1之间,最大为1.
问题四:PF值与电源的负载有关系吗?答案是:有关系,当负载为不同应用的负载时,会影响到PF.
问题五:为什么IT信息技术类设备在75W以上会要求有PF值,而目前LED照明类产品一般要求25W以上要求PF? 各种标准法规条例出来后,政府对产品PF值提出了要求。
问题六:PF值有负数吗?答案是:可以存在负数的,位移这一项,电流如果超前于电压,即为负数。
上面这些提问看起来那么理所当然,我们还是一步一步从源头出发,拿起我们曾经忘记的课本,从最简单的电工学基础开始理解PF概念。
功率因数包括两个部分,一个是位移因数,另一个是畸变因数。
为了便于理解,现假设市电电网220V的电压信号作为基准,且其波形是标准的正弦曲线。位移因数被定义为固定在某一参考点下,电压与电流之间的相位差,即电压与电流不同步,这是从时序上去看的,它是有正负向之分的。畸变因数被定义为电流与电压的波形形状不同,因为如前面设定,电压为完美的正弦曲线,但电流由于接在市电电网上的负载不同,导致摄取的电流波形形状与电压波形不同,这是从波形形状的角度来观察对比的。
由于接入市电电网的负载有各种不同的形态,PF会受到负载的不同影响,进而不同的;一般有如下三种负载情况:
1.纯电阻负载:纯电阻负载对位移因数没有影响,对畸变因数也不会影响。典型负载如微波炉、取暖器、白炽灯泡等。
2.纯无功元件负载:这只对位移因数产生影响,对畸变因数不造成影响。典型负载是容性的或者感性的,如冰箱、马达电机类产品。
3.非线性负载:它是阻性负载和无功负载的组合,这种情况为我们通常遇到的情况,这类负载不仅影响了位移因数,也影响了畸变因数。典型负载就是我们日常生活中使用各种电子设备,如电源、电脑、节能灯等。

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