تفاوت بین انواع استابیلایزرها از نظر فرکانس چیست؟

تنظیم‌کننده تغذیه برق (۵۰ هرتز یا ۶۰ هرتز)

اصول کار و ویژگی‌های ساختاری

تنظیم‌کننده تغذیه برق با فرکانس قدرت عمدتاً برای شبکه‌های جریان متناوب با فرکانس ۵۰ هرتز (فرکانس شبکه اکثر کشورها مانند چین) یا ۶۰ هرتز (برخی کشورها مانند آمریکا) طراحی شده است. این نوع تنظیم‌کننده معمولاً بر اساس اصل القای الکترومغناطیسی عمل می‌کند و شامل تنظیم‌کننده‌های القایی و خودسریع‌کننده است. تنظیم‌کننده القایی ولتاژ خروجی را با تغییر نسبت دوربازی ترانسفورماتور تنظیم می‌کند. تنظیم‌کننده خودسریع‌کننده از تغییر نقطه گرفتن پیچش خودسریع‌کننده برای دستیابی به تنظیم ولتاژ استفاده می‌کند.

به دلیل طراحی برای فرکانس قدرت ثابت، طراحی و پارامترهای هسته داخلی، پیچش و سایر مولفه‌ها بر اساس ویژگی‌های الکترومغناطیسی در این فرکانس بهینه شده‌اند. به عنوان مثال، انتخاب ماده هسته و طراحی اندازه ترانسفورماتور با فرکانس قدرت باید حساب تلفات هیستریس و جریان‌های واگرایی در ۵۰ هرتز یا ۶۰ هرتز را در نظر بگیرد تا انتقال موثر انرژی و خروجی ولتاژ پایدار را تضمین کند.

تأقلم با فرکانس و محدودیت‌ها

تنظیم‌کننده‌های تغذیه برق با فرکانس قدرت نیازهای بسیار دقیقی از لحاظ فرکانس دارند و فقط تحت شرایط نزدیک به فرکانس طراحی خود (۵۰ هرتز یا ۶۰ هرتز) می‌توانند به طور عادی کار کنند. اگر فرکانس تغذیه ورودی تفاوت زیادی با فرکانس طراحی داشته باشد، رابطه الکترومغناطیسی داخل تنظیم‌کننده اختلال می‌یابد و تأثیر منفی بر عملکرد تنظیم ولتاژ دارد. به عنوان مثال، اگر فرکانس ورودی به ۴۰ هرتز یا ۷۰ هرتز منحرف شود، تنظیم‌کننده ممکن است قادر به تنظیم دقیق ولتاژ نباشد و حتی ممکن است گرم شده و خراب شود.

تنظیم‌کننده تغذیه برق با فرکانس بالا (دامنه kHz-MHz)

اصول کار و ویژگی‌های ساختاری

تنظیم‌کننده‌های تغذیه برق با فرکانس بالا عمدتاً در تجهیزاتی مانند منابع تغذیه سوئیچینگ با فرکانس بالا استفاده می‌شوند و فرکانس کاری آن‌ها معمولاً در دامنه چند هزار هرتز تا چند مگاهرتز است. بیشتر این تنظیم‌کننده‌ها از فناوری منبع تغذیه سوئیچینگ برای دستیابی به تبدیل ولتاژ و تنظیم ولتاژ از طریق روشن و خاموش شدن سریع ترانزیستورهای سوئیچینگ با فرکانس بالا (مانند MOSFET و غیره) استفاده می‌کنند. به عنوان مثال، در یک تنظیم‌کننده سوئیچینگ با فرکانس بالای معمول، فرکانس سوئیچینگ ممکن است ۱۰۰ کیلوهرتز باشد و ترانزیستور سوئیچینگ در این فرکانس سریعاً سوئیچ می‌کند، ولتاژ مستقیم ورودی را به ولتاژ پالسی با فرکانس بالا تبدیل کرده و سپس از طریق ترانسفورماتور با فرکانس بالا، دیودهای مستقیم‌کننده و مدارهای فیلتر به ولتاژ خروجی مستقیم پایدار تبدیل می‌کند.

ساختار مداری تنظیم‌کننده تغذیه برق با فرکانس بالا نسبتاً پیچیده است و شامل ترانسفورماتور با فرکانس بالا، مدار گرداندن ترانزیستور سوئیچینگ، مدار کنترل بازخورد و غیره است. ترانسفورماتورهای با فرکانس بالا در فرکانس‌های بالا کار می‌کنند و حجم آن‌ها بسیار کوچکتر از ترانسفورماتورهای با فرکانس قدرت است، زیرا ویژگی‌های کاری هسته مغناطیسی در فرکانس‌های بالا امکان استفاده از اندازه کوچکتر هسته مغناطیسی برای دستیابی به کارایی تبدیل انرژی یکسان را فراهم می‌کند.

تأقلم با فرکانس و محدودیت‌ها

تنظیم‌کننده‌های تغذیه برق با فرکانس بالا تا حدودی تطبیق‌پذیر با تغییرات فرکانس هستند، اما محدودیت‌هایی نیز دارند. در دامنه فرکانس بالای طراحی شده، می‌توانند فرکانس سوئیچینگ، ضریب دوره و سایر پارامترها را برای تطبیق با تغییر ولتاژ ورودی تنظیم کنند تا تنظیم ولتاژ را انجام دهند. اما اگر فرکانس خارج از دامنه طراحی باشد، مثلاً در یک تنظیم‌کننده با فرکانس طراحی ۱۰۰ کیلوهرتز، فرکانس به طور ناگهانی به ۱ مگاهرتز افزایش یابد، ممکن است منجر به افزایش شدید تلفات سوئیچینگ ترانزیستور، تداخل الکترومغناطیسی و ناپایداری مدار کنترل شود و بنابراین تأثیر منفی بر عملکرد تنظیم ولتاژ و عملکرد عادی تجهیزات داشته باشد.

تنظیم‌کننده تغذیه برق با پهنای باند گسترده

اصول کار و ویژگی‌های ساختاری

تنظیم‌کننده‌های تغذیه برق با پهنای باند گسترده برای دستیابی به تنظیم ولتاژ در یک دامنه گسترده از فرکانس‌ها طراحی شده‌اند. این تنظیم‌کننده‌ها معمولاً از فناوری ترکیبی استفاده می‌کنند که برخی از ویژگی‌های تنظیم‌کننده‌های با فرکانس قدرت و تنظیم‌کننده‌های با فرکانس بالا را ترکیب می‌کند. به عنوان مثال، ممکن است از فناوری منبع تغذیه سوئیچینگ با فرکانس متغیر استفاده شود و مدارهای فیلتر و تطابق برای دامنه‌های مختلف فرکانس به ورودی و خروجی اضافه شود. در باند فرکانس پایین، اصول مشابه تنظیم‌کننده‌های با فرکانس قدرت ممکن است برای تضمین پایداری اساسی ولتاژ استفاده شود؛ در باند فرکانس بالا، بیشتر به توان سریع تنظیم منبع تغذیه سوئیچینگ متکی است.

ساختار مداری داخلی تنظیم‌کننده تغذیه برق با پهنای باند گسترده پیچیده‌تر است و بنابراین ویژگی‌های الکترومغناطیسی و مداری در فرکانس‌های مختلف باید به طور جامع در نظر گرفته و بهینه شوند. به عنوان مثال، مدار فیلتر باید بتواند تداخل‌های سیگنال را در دامنه گسترده فرکانس به طور موثر فیلتر کند و مدار کنترل باید بتواند استراتژی تنظیم ولتاژ را به صورت دقیق بر اساس ورودی‌های فرکانس مختلف تنظیم کند.

تأقلم با فرکانس و محدودیت‌ها

اگرچه تنظیم‌کننده‌های تغذیه برق با پهنای باند گسترده می‌توانند در یک دامنه گسترده از فرکانس‌ها کار کنند، اما برای تمام فرکانس‌ها مناسب نیستند. به طور کلی، تنظیم‌کننده‌های تغذیه برق با پهنای باند گسترده قادر به پوشش دامنه فرکانسی از چندین هرتز تا صدها کیلوهرتز و فراتر از آن هستند، اما ممکن است در فرکانس‌های بسیار پایین (مانند زیر چند هرتز) و فرکانس‌های بسیار بالا (مانند بالای ده‌ها مگاهرتز) با چالش‌های فنی مواجه شوند. در فرکانس‌های بسیار پایین، ممکن است مشکلاتی مشابه تنظیم‌کننده‌های با فرکانس قدرت در فرکانس‌های پایین، مانند کاهش دقت پایداری ولتاژ وجود داشته باشد؛ در فرکانس‌های بسیار بالا، ممکن است با چالش‌هایی مانند محدودیت‌های عملکردی مولفه‌های با فرکانس بالا و سازگاری الکترومغناطیسی مواجه شوند.