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80plus/能源之星4.0 欧美在用什么电源


分页浏览|全文浏览    【中关村在线 原创】 作者:马振华     评论
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欲了解80plus需弄懂“功率因数”

  近些年,国内的计算机电源供应器市场可以说是鱼龙混杂,国外名牌的入侵,山寨产品的参合,那琳琅满目的Logo和眼花缭乱的包装让广大攒机用户无所适从。陌生品牌的质量一时间难以取得消费者信任,而熟悉品牌的质量也不一定万年如一,在利润至上的商业社会,成本永远是厂家绞尽脑汁都要缩减的关键属性。

  今天的电源市场,我们已经很难再把希望寄托在一两个品牌上。对于大多数电工知识十分匮乏的普通消费者而言,有谁能为他们在熙熙攘攘的电子市场中指点迷津,有什么浅显而易懂的标准值得他们信任?外国的月亮不都圆,西方人曾面临与我们相同的问题,而他们老百姓的电工知识也并不比我们丰富,但在对电源的认识上却走在了国人前面,这主要来源于跟电源转换效率相关的“80plus”认证系统。

  笔者相信大多数用户对“80plus”的含义还处于一知半解的朦胧程度、甚至是一无所知。为何它可以成为举世公认的衡量电源品质优劣的标准,这还得从电工学中的“功率因数”说起。

●功率因数的解释

  简单地来说,功率因数是指电器设备的有功功率和视在功率的比值。视在功率是指电器设备从市电插座端口输入的总功率,也是端口电压和电流有效值的乘积,记为S=UI。有功功率是指电能在用电设备中做工被消耗的功率,它们必须转化为其它形式的能量,比如热能、光能、机械能或化学能等等。

  之所以功率因数成为衡量电源供应器的一个重要标准,成为80plus认证的核心理论,就是因为在大多数电气设备中,有功功率并不等于视在功率,也就是说功率因数是小于1的。

  通常,只有由单纯的电阻构成的耗电电路的功率因数才等于1,比如白炽灯泡,电热丝等等,从电源端口输入的功率一定与会与它们实际输出功率相等。但在结构、功能更为复杂的电器设备中,有很多部件依靠电磁感性原理工作,比如变压器、交流电动机、电感线圈等,它们都是依靠建立交变磁场才能进行能量转换和传递。学过中学物理的人都会明白电能生磁的原理,那么为建立交变磁场和感应磁通所需要的电功率既是无功功率。此外较为复杂的电器设备中既存在电阻这样的耗能元件,又存在电感、电容这样的储能元件,在电路接通设备工作时,会有一部分能量被暂存在储能元件中,电流和电压之间的相位差也会造成功率的损失。综上所述,功率因数基本代表电器设备对电能的利用率,或者告诉你要让电器做多少功需要多付出多少电能。

●功率因数对计算机电源的影响

  在电器设备的运行中,功率因数反映了电源输出的视在功率被有效利用的程度,我们希望的时功率因数越大越好。这样电路中的无功功率可以降到最小,视在功率将更大部分用来产生有功功率。

  计算机电源供应器的主要工作部件--变压器消耗的无功功率一般约为其总容量的10%或15%,它空载时的无功功率约为满载时的1/3。因而理论上不应该让变压器及原理类似的设备长时间空载或低负载工作。而当负载达到总容量的60%~70%时,变压器的功率因数达到峰值,这个状态的电源转换效率是最高的,若负载再提高,功率因数又会开始呈下降趋势。因此用户在选购电源时也需参照这个标准,并非电源额定功率越大越好,要仔细考量自己电脑配置的平均功率。

●计算机电源如何改善功率因数

  既然计算机电源也无法避免如此可观的“无功功率”,那么为何不少高端电源品牌宣称他们产品的转换效率可以达到90%以上呢?这是因为电源的功率因数并非不可以改善,它需要额外设计的PFC电路。

  PFC的英文全称为“Power Factor Correction”,意为“功率因数校正”,目前的PFC有两种,最常见的被动式PFC(无源PFC)和主动式PFC(有源PFC)。

○被动式PFC

  被动式PFC一般采用电感补偿方法使交流输入的基波电流与电压之间相位差缩小来提高功率因数。使用被动式PFC的平均功率因数能达到0.8左右,它一般位于高压滤波电容附近。如下图:


80plus/能源之星4.0 欧美在用什么电源
PFC电感

○主动式PFC

  主动式PFC的结构复杂的多,它由电感、电容和其他电子器组成,体积小,通过专用IC芯片调整电流波形,对电流电压间的相位差进行补偿。使用主动PFC的电源功率因数可高达0.98以上,但成本也相对更高。此外,主动式PFC本身就是一套供电系统,还可用作辅助电源,所以在拥有主动PFC的计算机电源中往往可以省略待机变压器。此外,这类电源产生的直流电压波纹较小,不需要配备高规格的滤波电容。

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80plus及能源之星存在的意义

●80plus认证的意义何在?

  计算机电源无论是大功率还是小功率,主动PFC还是被动PFC,单变压器还是双变压器,最后唯一判定它是否环保节能的标准就是由功率因数引出的电源转换效率。对计算机电源而言,功率因数不能被简单地看做就是转换效率,因为它做的全部有功功率中有少部分转化为了热量。只有最终输入到计算机硬件的实际功率和市电端口视在功率的比值才可称作转换效率。因此采用优质导体,减小电阻,也是提高电源转换效率的有效方式。

  80plus是欧美民间出资,为未来环境改善,与节省能源而建立的一项严格标准。80plus意为“80以上”,它的最基本标准要求电源供应器负载在20%、50%、100%三种状态时均能提供不低于80%的转换效率。通过80plus认证的产品,出厂后会带有80plus认证标识,而工厂和品牌也能从该民间组织受到奖励,上市后更容易受到消费者青睐。

  为了给予厂商更多的激励,刺激环保节能技术的进步,80plus又增设了更高的三个级别,加上原有基本标准,共四个奖项:


80plus/能源之星4.0 欧美在用什么电源

80plus/能源之星4.0 欧美在用什么电源
80plus奖牌标签

  当今的计算机,无论是桌面级还是工作站服务器都需要通过电源供应器将AC交流电源转换为DC直流电,供给电脑CPU主板内存及周边硬件设备。若消费者使用粗制滥造,转换效率低下的电源,对于一台桌面级电脑而言,电能无用损耗将达到40%左右,一年就会浪费130千瓦时左右的电能。如果换做常年不关机的服务器,每年浪费的电能可能超过700千瓦时以上。所以无论对于企业还是个人,如果工作、生活基本围绕电脑进行,配备通过80plus认证的高效率电源无疑有助于节省一笔不小的开支。

●能源之星4.0

  能源之星标准的含义与80plus认证类似,是一项由美国主导,主要针对消费性电子产品的能源节约鼓励措施。该计划由美国环保署在1992年启动,目的时为了降低能源消耗及减少温室气体排放。这项计划不具有强制性,自觉配合的厂商可以在其产品上贴上能源之星的标签,表示他们已在此领域做出努力并具备节能的功能。起初配合此项计划的主要是计算机类产品,因为让电脑实现自动节能相对方便一些,随后又拓展到照明、家电等等。

  

80plus/能源之星4.0 欧美在用什么电源
能源之星标签

  为了帮助全球用户在未来5年内节省超过18亿美元的能源费用,针对计算机以及相关设备的能源之星4.0标准已在2007年夏季启动。台式机、便携式电脑、服务器、游戏机等等必须符合能源之星4.0标准才能获得相应的标签。按照官方的解释,符合新标准的设备由于采用了更先进的电源供应、管理装置,能源利用率能够比以前提高65%。

  经过两页文字解析,相信读者对80plus和能源之星4.0认证的机制、原理以及目的有了更为深入的了解,在选购计算机电源供应器时,同时贴有这两个标签的产品将是你最上佳的选择。

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