PSU APFC vs PPFC

onderp dedi:

PSU'ların Power factoru nedir? İnternette bulamadım.

Genişletmek için tıkla...

İyi denk geldi, çünkü iki gün önce bir konuda bahsi geçmişti ve şu fotoğrafı göstermiştim arkadaşımıza:




Bu gördüğünüz 7 bacaklı eleman bir APFC controller'ı. Active Power Factor Correction. Bir de Passive Power Factor Correction var. Asıl ilgileneceğimiz kısım burası ama bu ikisinin ayrımına gelmeden önce Power Factor'ü bir tanımlamak lazım. Eğer halihazırda Power Factor'ün ne olduğunu biliyorsanız, direkt en aşağıda PSU'yu ilgilendiren kısmını okuyabilirsiniz.

Okurken aklınızda bulunması önemli olan kısa notlar:

• Factor'den bahsedebilmemiz için voltaj ve akımın değişimlerinden bahsedebiliyor olmamız gerekir.
• Bu sebepten Power Factor DC için değil, AC için geçerlidir. Çünkü DC circuit'inde voltaj ve akım sabit bir şekilde faz değişimine uğramadan hareket eder. Factor'den bahsedebilmemiz için bu ikisinin değişimlerinden yani frekanstan söz etmemiz gerekir. Bu da DC için değil, AC için geçerli.

Şimdi faktörleri oluşturan etkenleri tanımlamadan önce bizi ilgilendiren load tiplerine bir göz atalım, lazım çünkü:

Resistive: Voltaj ve akım arasında gecikme olmayan, ikilinin uyum içinde sabit bir şekilde ilerlediği load türü. Örnek:



NZXT C650 (2019)'un içinden. Çok basit bir mantıkla, yuvarlak içine aldığım bir resistör.

Inductive: Bu da tam tersi, akımın voltaja nazaran gecikme yaşadığı load türü. Örnek:



Yine NZXT C650 Gold (2019)'un içi. Kırmızı ile yuvarlak içine aldığım eleman main transformer. Inductive load'a örnek. Voltaj bu transformer'a geldiğinde bir direnç gösteriyor ve gelen enerjiyi manyetik bir alanda tutuyor. Bu da akım ile voltaj arasında gecikmeye sebep oluyor.

Power Factor'ü tanımlamadan önce de, Power Factor'ü oluşturan türleri tanımlamamız lazım:

Active Power: bildiğimiz gerçek veya düz artık adına ne derseniz o güç.

Reactive Power: Active Power'ın tersi, pozitif ve negatif olabilen power. Yani git-gel yapabilen diyeyim özetle. Örnek: enerjinin kaynaktan main transformer'a gitmesi pozitif, main transformer'dan kaynağa dönmesi de negatif.

Apparent Power: Yukarıda resistive ve inductive load demiştik. Kullandığımız cihazların pek çoğu inductive ve resistive load. (Active ve Reactive) Bu ikisinin birleşimi bize Apparent Power'ı verir. Güç kaynağında da resistive ve inductive load (Active ve Reactive) bir arada bulunuyor görüldüğü üzere. Yani bir sistemde uzaktan baktığımızda görülen gücün tamamı apparent power.

Power Factor dediğimiz konunun en kısa tanımı da enerjiyi aktarırken oluşan kayıp. Bu kayıbın da olabildiğince kapatılması gerekir. Az önce yukarıda voltaj ve akım arasındaki gecikmeden, yani frekanslarının uymayışından bahsetmiştim. Frekanslar ne kadar uyuşursa, kayıp o kadar azalır. Amaç da bunu sağlamak. Sağlarken Power Factor'ü 1'e yaklaştırmamız gerekiyor.

Power Factor'ü bulmak için de Real Power'ı Apparent Power'a bölmemiz lazım. Bu da bize Power Factor oranını verir.

Diyelim bu oranı kurduk ve Power Factor 1'den epey uzakta, 0.6 çıktı diyelim. Bunun anlamı enerjinin %60'ının active power olduğu, kalanının ise reactive power olduğu. Bizim ihtiyacımız olan active power. Reactive power'ı olabildiğince azaltıp, power factor'u 1'e yaklaştırmamız lazım ki enerji kaybını azaltabilelim.

DC konusunda Power Factor'ün olmayışından bahsetmiştim. Yani Power Factor'ü direkt 1. AC konusunda ise amaç 1'e yaklaştırmak. İşin özeti de bu.

PSU ile alakalı kısım:

Güç kaynaklarının sitesine girip baktığınızda şöyle bir ibare görmüş olabilirsiniz:




Bu ürünün özellikler kısmından. PF Correction dediğimiz konu. APFC ve PPFC şeklinde ikiye ayrılıyor. Yukarıda Power Factor'ün tanımından bahsettiğim için burada gördüğünüz 0.96'nın anlamını bilmiyorsanız bile artık biliyorsunuz. Active yazıldığından da APFC kullanıldığını görüyorsunuz.

Kısa not: bir güç kaynağının şu hep gördüğümüz 80+ sertifikasını alabilmesi için Power Factor'ü 0.9 ve üzeri olmalı. NZXT C550, 0.96 alarak sınırı geçmiş.

Power Factor Correction dediğimiz konu güç kaynağının içindeki bir ekosistem aslında. Bu ekosistemdeki devre elemanları bu correction'u sağlamak konusunda yardımcı olurlar. Amacı da Power Factor'ü 1'e yaklaştırmaktır.

PPFC: Passive Power Factor Correction.

Eskiden kalan ve artık kullanılmayan, kullandığını gördüğünüz güç kaynağını kullanmamanız gereken correction türü. Bahsettiğim eskilik, 110V/230V ayarını güç kaynağının arkasından el ile yaptığımız günler kadar eski evet... Yapmadığımızda güç kaynağı havaya uçuyordu falan. PPFC PSU'lar bu değişimi otomatik olarak yapamadığı için el ile ayarlıyorduk. Şimdi gelelim PPFC'nin olayına:

PPFC, Power Factor düzeltmesi için farklı devre elemanları kullanır:




Bu, arkadaşımın bana incelemem için gönderdiği FSP'nin çok eski bir güç kaynağı. İçini açtım ve manzara bu. PFC circuit'i çizdiğim yer.

Gördüğünüz iki tane kapasitör voltage doubler'a ait (birazdan geleceğim buna), sağda X ve Y kapasitörü, en solda choke ile pasif devre elemanları kullanılıyor kısacası. PPFC'nin eski nesil olmasının en temel sebebi bu. APFC circuit'i gibi aktif devre elemanları, mesela transistör kullanmıyor.

Gelelim bu PPFC'nin eksilerine:

• En büyük ve hayati dezavantajı, voltage doubler kullandığı için ripple filtrelemesi konusunda kötü olmaları. Sırf bu yüzden bile güncel sistemlerde tercih edilmemeliler.
• Yüksek güç gerektiren durumlarda uygun değillerdir.
• Power Factor konusunda kötüler. 0.9'un üzerini görmek konusunda sorunları var ki bizim aradığımız şeye ters.

Aklımda kalanlar bunlar, muhtemel tek artısı uygun fiyatlı çözümler olmaları ama o da çok eskide kaldığı için artık saymaya gerek yok. Hemen hemen tüm güç kaynakları APFC kullanımına geçti. SSD'lerin ilk zamanlarda pahalı olup, sonra üretilmeye devam edip HDD'lerin yerini aldıkça fiyatlarının düşmeye başlaması gibi düşünün.

PPFC ile alakalı olarak şimdilik bu kadar, daha detayları var elbette ama aşırı ayrıntıya girip çorbaya çevirmeyeyim. Sonuçta sorduğunuz soru tek cümlelik ve olabildiğince basite indirgeyerek anlatmam lazım.

APFC: Active Power Factor Correction.

Artık günümüzdeki güç kaynaklarında kullanılan correction türü. Lafı uzatmadan direkt bir model üzerinden anlatayım:




NZXT C650 Bronze modelinin içi bu. Yine gördüğümüz gibi APFC Stage'i en yukarıda yer alıyor. Şimdi biraz daha derinine inelim:



Ortadaki FFSP0665A APFC boost diode. En soldaki ikili main switcher. En sağdaki ikili de APFC mosfetleri. APFC'nin avantajlarına geçmeden önce boost diode'un rolünü biraz irdeleyelim:

Şimdi normalde PC'yi açtığınızda yukarıda gördüğünüz iki tane main switcherın üzerine "reverse voltage" epey fazla olduğu için çok yük biner. Ortada gördüğünüz boost diode ise bunun önüne geçerek switcherlar üzerindeki stresi azaltır. Reverse Voltage konusuna girersek çıkamayız, cidden gerek yok. Mosfetlerin datasheetleri üzerinde bir yolculuğa çıkmamız gerekir ve bu konu sabaha kadar uzar. Datasheet irdelemesini de başka bir zamana artık...

Gördüğümüz gibi yeni devre elemanları ile daha maaliyetli ama efektif bir çözüm mevcut. PF bu şekilde 0.9'un üzerine çıktığı zaman gelsin 80+ Adamantinyum sertifikası (Power Factor ile verimlilik farklı şeyler, karışmasın)

APFC'nin avantajları:

• Ek devre elemanları ile daha etkili bir PF çözümü, 1'e epey yakın.
• Daha stabil bir regülasyon sunması.
• Çok daha iyi ripple filtrelemesi ki bence en önemlilerinden birisi bu.

Daha fazlasına gerek yok çünkü zaten amacımız belli, PF'i 1'e yaklaştırmak. APFC de bize bunu sağlıyor. Peki hiç eksisi yok mu? Elbette var:

• Bahsettiğim boost diode gibi devre elemanlarından ötürü yaşanan enerji kaybı
• Daha yüksek maaliyet ama bunu yazsam mı bilemedim çünkü neredeyse tüm güç kaynakları APFC artık.

İşte bu kadar. Yazıyı yazmam fotoğrafları bulmaktan daha kısa sürdü. Bunu da ayrı bir konuya taşıyarak cevaplandırmış olayım sizin için. @onderp




Fotoğrafları aldığım yerler. Bir de konu çok uzadı, girildi mi çıkılmıyor çünkü. Dalgınlığıma hata yaptığım yerler olduysa affola, fark eden arkadaşlarımız da düzeltme yapabilirler. @Andar Han @Sir Benjamin seversiniz, etiketliyorum. Hata gördüyseniz düzeltme yapmaktan çekinmeyin.

Konun kalitesi şaka mııııı

Neko dedi:

Konun kalitesi şaka mııııı
Eki Görüntüle 2059062

Genişletmek için tıkla...

PSU'yu gönderen sen olduğun için güzel bir oğulsun.

Aa benim PSU'muydu bu. İyi bari bir işe yaradı

Çok detaylı ve kaliteli bir yazı olmuş tebrikler.
Ofis UPS'lerinde akü sürelerini hesaplarken sorun yaratıyordu pf olayı. Genelde herkes süre hesaplarken 0,8 kullanıyor standart olarak. Elindeki donanımı bilmeden UPS almaya çalışan insanlar var. Örnek vereyim; 20 PC'lik bir ofis için 2-3 saatlik UPS istendi. Render aldıklarını söylemiyorlar, pclerin donanımından haberleri yok.
Tekrardan teşekkürler bulamadığım bir bilgiyi armut piş ağzıma düş yaptın

Elinize sağlık, gayet güzel ve açıklayıcı bir rehber olmuş.

Eline sağlık, bu kategoriye böyle konular görmeye giriyorum işte.