Was ist der Unterschied zwischen den Arten von Spannungsstabilisatoren in Bezug auf die Frequenz?

Netzspannungsregler (50Hz oder 60Hz)

Funktionsprinzip und strukturelle Merkmale

Der Netzfrequenz-Netzspannungsregler ist hauptsächlich für Wechselstromnetze mit einer Frequenz von 50Hz (die Netzfrequenz in den meisten Ländern wie China) oder 60Hz (in einigen Ländern wie den USA) konzipiert. Dieser Typ von Regler basiert in der Regel auf dem Prinzip der elektromagnetischen Induktion, wobei die gängigsten Arten Induktionsregler und Autotransformator-Regler sind. Der Induktionsregler regelt die Ausgangsspannung, indem er das Wicklungverhältnis des Transformators ändert. Der Autotransformator-Regler erreicht die Spannungsregelung durch das Umschalten der Wicklungsanschlüsse des Autotransformators.

Da er für eine feste Netzfrequenz konzipiert ist, werden das Design und die Parameter des internen Kerns, der Wicklungen und anderer Komponenten anhand der elektromagnetischen Eigenschaften bei dieser Frequenz optimiert. Beispielsweise sollte bei der Materialauswahl und Größenkonstruktion des Netzfrequenz-Transformators der Hysterese- und Wirbelstromverlust bei 50Hz oder 60Hz berücksichtigt werden, um eine effiziente Energieumwandlung und eine stabile Spannungs-Ausgabe zu gewährleisten.

Frequenzanpassungsfähigkeit und Grenzen

Netzfrequenz-Netzspannungsregler haben sehr strenge Frequenzanforderungen und können nur unter Bedingungen nahe ihrer Entwurfsfrequenz (50Hz oder 60Hz) normal arbeiten. Wenn es eine große Abweichung in der Frequenz der Eingangsspannungsquelle gibt, wird die elektromagnetische Beziehung innerhalb des Reglers gestört, was die Spannungsregelung beeinträchtigt. Zum Beispiel, wenn die Eingangsfrequenz auf 40Hz oder 70Hz abweicht, kann der Regler möglicherweise die Spannung nicht genau regeln und könnte sogar überhitzen, beschädigt werden usw.

Hochfrequenz-Netzspannungsregler (kHz-MHz-Bereich)

Funktionsprinzip und strukturelle Merkmale

Hochfrequenz-Netzspannungsregler werden hauptsächlich in Geräten wie Hochfrequenz-Schaltnetzteilen eingesetzt, und ihre Arbeitsfrequenz liegt in der Regel im Bereich von mehreren tausend Hertz bis zu mehreren Megahertz. Die meisten dieser Regler verwenden Schaltnetzteil-Technologie, um durch das schnelle Ein- und Ausschalten von Hochfrequenz-Schaltröhren (wie MOSFET usw.) die Spannungsumwandlung und -regelung zu erreichen. Beispielsweise kann in einem typischen Hochfrequenz-Schaltnetzspannungsregler die Schaltfrequenz 100kHz betragen, und die Schaltröhre schaltet sich in dieser Frequenz schnell, wandelt die eingehende Gleichspannung in eine hochfrequente Pulsspannung um und dann in eine stabile Gleichspannungsausgabe durch einen Hochfrequenztransformator, Rechteckfilter und andere Schaltkreise.

Die Schaltkreisstruktur des Hochfrequenz-Netzspannungsreglers ist relativ komplex und beinhaltet einen Hochfrequenztransformator, eine Schaltröhrensteuerschaltung, eine Rückkopplungs- und Steuerungsschaltung usw. Hochfrequenztransformatoren arbeiten bei hohen Frequenzen, und ihr Volumen ist viel kleiner als das von Netzfrequenz-Transformatoren, da die Betriebseigenschaften des Magnetkerns bei hohen Frequenzen es ermöglichen, eine kleinere Kerngröße zu verwenden, um die gleiche Energiewandlungs-Effizienz zu erreichen.

Frequenzanpassungsfähigkeit und Grenzen

Hochfrequenz-Netzspannungsregler haben eine bestimmte Anpassungsfähigkeit an Frequenzänderungen, haben aber auch bestimmte Begrenzungen. Im Hochfrequenzbereich ihres Designs können sie die Schaltfrequenz, Tastgrad und andere Parameter anpassen, um auf Änderungen der Eingangsspannung zu reagieren und so die Spannungsregelung zu erreichen. Wenn jedoch die Frequenz außerhalb des Entwurfsbereichs liegt, zum Beispiel bei einem Regler mit einer Entwurfsfrequenz von 100kHz, die Frequenz plötzlich auf 1MHz steigt, kann dies zu einem starken Anstieg des Schaltverlustes der Schaltröhre, elektromagnetischer Störungen und Instabilität der Steuerungsschaltung führen, was die Spannungsregelung und den normalen Betrieb des Geräts beeinträchtigt.

Breitband-Netzspannungsregler

Funktionsprinzip und strukturelle Merkmale

Breitband-Netzspannungsregler sind so konzipiert, dass sie eine Spannungsregelung über einen weiten Frequenzbereich hinweg erreichen. Sie verwenden in der Regel eine hybride Technologie, die einige Merkmale von Netzfrequenz-Reglern und Hochfrequenz-Reglern kombiniert. Beispielsweise kann variierbare Frequenz-Schaltnetztechnologie angewendet werden, und zusätzliche Filter- und Anpassungsschaltkreise für verschiedene Frequenzbereiche können an den Eingang und Ausgang hinzugefügt werden. In niedrigen Frequenzbereichen können ähnliche Prinzipien wie bei Netzfrequenz-Reglern verwendet werden, um die grundlegende Spannungsstabilität sicherzustellen; in hohen Frequenzbereichen verlässt man sich mehr auf die schnelle Anpassungsfähigkeit des Schaltnetzteils.

Die interne Schaltkreisstruktur eines Breitband-Netzspannungsreglers ist komplexer, daher müssen die elektromagnetischen und Schaltkreiseigenschaften bei verschiedenen Frequenzen umfassend berücksichtigt und optimiert werden. Beispielsweise muss der Filterschaltkreis in der Lage sein, Störsignale in einem breiten Frequenzbereich effektiv herauszufiltern, und der Steuerschaltkreis muss in der Lage sein, die Spannungsregelungsstrategie nach unterschiedlichen Frequenzeingängen präzise anzupassen.

Frequenzanpassungsfähigkeit und Grenzen

Obwohl Breitband-Netzspannungsregler in einem weiten Frequenzbereich arbeiten können, eignen sie sich nicht für alle Frequenzen. Im Allgemeinen sind Breitband-Netzspannungsregler in der Lage, einen Frequenzbereich von Dutzenden Hertz bis Hunderttausend Hertz und darüber hinaus abzudecken, können aber bei extrem niedrigen Frequenzen (wie unter einigen Hertz) und extrem hohen Frequenzen (wie über mehreren Megahertz) technische Herausforderungen aufweisen. Bei sehr niedrigen Frequenzen können ähnliche Probleme wie bei Netzfrequenz-Reglern bei niedrigen Frequenzen auftreten, wie z.B. eine verringerte Spannungsstabilitätsgenauigkeit; bei extrem hohen Frequenzen können Probleme wie Leistungsgrenzen von Hochfrequenzkomponenten und elektromagnetische Verträglichkeit auftreten.