Fast&First:車/バイク/スマートフォン/家電製品/旅行の話題など

－AD-

UPSとPFC（２／２４）
◆　先日増設したUPSは正弦波出力タイプだ。ウチで使っているものは疑似正弦波のタイプと正弦波のものがある。デバイスのスイッチング速度が上がった事などでPWMで正弦波を作る事が容易になり、現在販売されているUPSの多くは正弦波出力になっている。

◆　PCなどの電源はPFC(力率改善回路)が付けられている。力率を改善する事で無効電力を減少させるわけで、無効電力は電力は消費しないが電流が流れる状態になるので効率が悪い。スイッチング電源では商用電源を整流してコンデンサで平滑するのだが、回路の動作としてみると商用電源の電圧が上がると程なくしてスイッチング電源の一次平滑用コンデンサが満充電になる。

◆　つまりコンデンサの充電に大きな電流が流れ、その後は(コンデンサが充電されてしまうので)電流が減少する。電圧と電流が比例せずに大きな突入的電流が流れるわけだ。これを改善するにはいくつかの方法があるのだが、手っ取り早いやり方としてはインダクタンスを入れてしまう事だ。

◆　説明に無理はあるがコンデンサの容量分をコイルのリアクタンスで相殺するみたいな、突入電流をコイルで平滑する感じ、昔？の平滑回路で言うとチョーク入力型平滑回路みたいな構成にすれば良い。これをチョークコイルではなく電子的に行うものもあり、PWM的に電流を遮断するのだが、それにも平滑回路は要る(スイッチングノイズが入力側に漏れないようにする意味もある)が、スイッチング速度が早いのでインダクタンスは小さくて済む。

◆　PFC回路は入力が正弦波である場合に上手く動作するように設計されているので、矩形波出力のUPSでは上手く動作しない。PFCが動作しないだけで力率改善が出来なくてもPCは動くのだが、アクティブPFCの回路によってはスイッチング電源自体が動作しない場合がある。

◆　PFC回路は電流の立ち上がりを緩やかにするとか、電圧と電流の位相を合わせるように動作するのだが、矩形波の場合だとそもそも電圧波形が0Vか141VなのでアクティブPFC回路が上手く動作出来ない。電源によってはこの状態を電圧異常と判断して、電源自体をカットオフしてしまう。そしてそれが繰り返される事で電源のON/OFFが繰り返し起きる状態になり、PCが正常動作しなくなる。

◆　疑似正弦波に関しては、その疑似具合にもよるのだが、概ね動作する。PFC回路側も矩形波UPSを想定したものである場合は、PFC回路自体の動作を停止するだけで電源はそのまま(カットオフせずに)動作させるものが増えたようだ。

◆　APCのRS550Sは550VA/330Wの出力容量がある。これって電流値としては5.5A(100V)流せるわけだから、力率100％だったら550Wの負荷に耐えるのだろうか？実際にはハードウエア的に耐えられたとしても、電力検出で330Wまで負荷が上がるとシャットダウンすると思うけど。

◆　最近のPCは500Wの電源は当たり前、GPU搭載機となれば1kWクラスのものもあるし、更には200V入力のものもある。実際の平均消費電力はさほど大きくはないが、GPUとCPUがフルパワーで動作すると消費電力は跳ね上がる。その意味からすると550VAクラスではもはや足りないとも言える。