В модельный ряд PARK AUDIO входит линейка усилителей и модулей (встраиваемых усилителей для акустических систем) с корректором коэффициента мощности (Power Factor Corrector, в дальнейшем PFC).
Зачем это нужно?
Самое главное – возможность работы на слабых сетях, которые очень часто встречаются при выездной работе.
Такие сети либо сразу имеют заниженное значение напряжения, либо просто сильно «просаживаются» при работе. При этом не всегда спасает эту ситуацию и стабилизатор, который является довольно инерционным регулятором. В то же время блоки питания с PFC как бы не замечают эту «плохую» сеть.
Далее (как следствие сказанного) – получение на выходе усилителя заявленной выходной мощности при работе от сети с напряжением от 160 до 280 В. Если посмотреть на зависимость выходной мощности усилителя мощностью 700 Вт с обычным источником питания от напряжения в сети — то можно увидеть, что при 200 В в сети усилитель отдает 568 Вт, при 180 В – 468 Вт, а при 160 В – и вовсе 370 Вт (т. е. мощность падает практически в 2 раза). С усилителем, в котором установлен источник питания с PFC, такое не случается. Хоть 220 В, хоть 160 В в сети – а на выходе стабильно 700 Вт!
Ну и еще несколько преимуществ, которые не так волнуют потребителя, но все же они есть:
— сокращение энергопотребления до 40 %;
— снижение требований к площади поперечного сечения питающих кабелей;
— уменьшение помех и наводок в сеть вследствие более низкого коэффициента гармоник питающего тока.
Чтобы разобраться, почему это происходит, нужно уже углубиться в физику процесса.
Как это работает?
Блок питания, в том числе и трансформаторный большой мощности, имеет на входе выпрямитель с конденсаторами большой емкости. При работе он потребляет мощность от сети короткими импульсами, приблизительно совпадающими по времени с пиками синусоиды сетевого напряжения, т.е он нагружает сеть только в короткие промежутки времени (во время «верхушек» синусоид), но зато большими токами.
При этом импульсы потребляемого тока могут в несколько раз превышать его среднее значение. А это помехи в сеть и повышенные требования к проводке, так как полезная мощность определяется средним значением тока, а падение напряжения на проводах сети – пиковым. Большие импульсы тока сильно просаживают сеть, нагревают кабели и не позволяют снять с сети большую мощность.
Импульсное потребление тока также сильно искажает синусоидальную форму сетевого напряжения, что может весьма неблагоприятно сказаться на других потребителях, подключенных к той же сети.
Все эти проблемы можно избежать, если со стороны сети блок питания будет выглядеть как чисто активное сопротивление, подобно утюгу или лампочке накаливания. Именно так виден со стороны сети блок питания с корректором коэффициента мощности (PFC).
Корректор коэффициента мощности – это не что иное как импульсный регулятор, питающийся выпрямленным, но не сглаженным сетевым напряжением. Работая на высокой частоте, он постоянно «подкачивает» энергию в накопительный конденсатор блока питания, стабилизируя напряжение на нем. При этом сила «подкачки» поставлена в зависимость от входного напряжения. Поэтому, входной ток практически повторяет форму входного напряжения (т.е. представляет собой синусоиду).
Посмотрим на потребление электроэнергии блоком питания с PFC и без него:
Как видно из графиков — обычный блок питания потребляет энергию из сети только в короткие моменты времени. Поэтому импульсы тока имеют большую амплитуду. Блок питания с PFC потребляет ток из сети практически все время. Поэтому, амплитуда тока существенно уменьшается. А, так как, потери в подводящих проводах пропорциональны квадрату протекающего через них тока – то можно уменьшить сечение проводов без ущерба для выходной мощности усилителя.
Ниже приведены осциллограммы потребляемого тока усилителем DF1400 (2х700 Вт) c PFC и без него. Видно, что при работе с обычным блоком питания форма питающей сети существенно исказилась, а амплитуда тока потребления имеет большую величину (20 А) по сравнению с блоком питания с PFC (10 А).
Где можно применить?
Блоки питания с корректором коэффициента мощности мы можем устанавливать в усилители DF1400, DF1404, DF1408. В варианте с корректором коэффициента мощности в название усилителя будет добавлен индекс PFC. Есть также возможность апгрейда существующих усилителей. Мы можем заменить существующий блок питания блоком питания с PFC.
Применение PFC дало возможность также расширить модельный ряд усилителей. Мы добавили 2 модели усилителей: DF1000 (2 х 500 Вт/8 Ом) и DF2000 (2х1000 Вт/4 Ом) и одну модель микшерного пульта PM2044 (2х1000 Вт/4 Ом).
Также блоки питания с PFC можно устанавливать в модули.
В ближайших планах разработка блоков питания с PFC для более мощных моделей усилителей.
А как обстоит дело с экономикой?
Естественно блок питания с PFC сложнее и дороже обычного. Но… До сих пор для получения мощности 500 Вт/8 Ом требовалось использовать усилитель CF1800, имеющий розничную цену 613 $. Сейчас для этих целей можно применить DF1000pfc с розничной ценой 450$. Вы экономите 26 % стоимости! Аналогично обстоит дело и с мощностью 1000 Вт/4 Ом – вместо CF1800 или CF2400 стоимостью 613$ и 737$ соответственно Вы можете использовать DF2000 с ценой 520$.
И что в итоге?
А в итоге, появление такой функции, как коррекция коэффициента мощности, означает, что стабильность электросети перестает быть обязательным условием для оптимальной работы усилителей, а выходная мощность усилителя становится теперь неизменной при любых колебаниях напряжения в сети.
Хоть и введение корректора коэффициента мощности в источник питания как достаточно сложного устройства приводит к усложнению и некоторому удорожанию продукта в целом (конечно, если рассматривать это слишком прямо), но тем не менее уже сейчас это дает ряд очень важных преимуществ, с лихвой окупающих этот недостаток.
