מה ההבדל בין סוגי מיצבי החשמל במונחים של תדירות?

מגבלת מתח (50Hz או 60Hz)

עקרון פעולה ומאפיינים מבניים

המגבלת המתח בתדר כוח היא בעיקר עבור מתח חילופין בתדר של 50Hz (התדר של הרשת במדינות רבות כגון סין) או 60Hz (במדינות מסוימות כגון ארצות הברית). סוג זה של מגבלת מתח הוא בדרך כלל מבוסס על עיקרון האינדוקציה אלקטרומגנטית, והרגולטורים האינ덕טיביים והאוטוטרנספורטרים נפוצים. המגבלת האינדוקטיבית משנה את מתח היציאה על ידי שינוי יחס הסיבובים של התאומים. המגבלת האוטוטרנספורטרית משתמשת בהחלפת טאפים בסיבובים של האוטוטרנספורטר כדי להשיג רגולציה של מתח.

מכיוון שהיא מתוכננת לתדר כוח קבוע, העיצוב והפרמטרים של הליבה הפנימית, הסיבובים והרכיבים האחרים מותאמים בהתבסס על המאפיינים האלקטרומגנטיים בתדר זה. לדוגמה, בחירת החומר והעיצוב הגודל של התאומים בתדר כוח צריכים להתייחס לאיבוד ההיסטרזה והאדוות בתדר של 50Hz או 60Hz כדי להבטיח תהליך אנרגיה יעיל ומתח יציאה יציב.

תאימות לתדר ומקורות מגבלה

מגבלות המתח בתדר כוח בעלות דרישות תדר קפדניות ויכולים לעבוד באופן נורמלי רק בתנאים קרובים לתדר העיצוב שלהם (50Hz או 60Hz). אם יש סטייה גדולה בתדר של מתח הכניסה, הקשר האלקטרומגנטי בתוך המגבלת יתערער, מה שיגרום להשפעה על תהליך הרגולציה של המתח. לדוגמה, כאשר התדר של הכניסה מסתעף ל-40Hz או 70Hz, המגבלת אולי לא תוכל להתאים את המתח בצורה מדוייקת, ואף עלולה להתקרר, להיפגע וכדומה.

מגבלת מתח בתדר גבוה (טווח kHz-MHz)

עקרון פעולה ומאפיינים מבניים

מגבלות המתח בתדר גבוה משמשות בעיקר במתקנים כמו מקורות כוח בתדר גבוה, והתדר שלהם בדרך כלל נמצא בין אלפי הרץ למיליוני הרץ. רוב המגבלות הללו משתמשות בטכנולוגיית מקור כוח מתחלף כדי להשיג רגולציה של מתח באמצעות פתיחה וסגירה מהירה של צינורות מתחלפים בתדר גבוה (כמו MOSFET וכדומה). לדוגמה, במגבלת מתח מתחלף בתדר גבוה טיפוסית, התדר עשוי להיות 100kHz, והצינור המתחלף עובד במהירות בתדר זה, ממיר מתח DC קלט למתח פולס בתדר גבוה, ולאחר מכן ממיר אותו למתח DC יציאה יציב דרך תאומים בתדר גבוה, מעגלים מלבינים ומפענחים וכדומה.

המבנה המעגלי של מגבלות המתח בתדר גבוה הוא מורכב יותר, כולל תאומים בתדר גבוה, מעגל הנעה של הצינור המתחלף, מעגל שליטה משוב ועוד. תאומים בתדר גבוה עובדים בתדרים גבוהים, והם קטנים הרבה יותר מתאומים בתדר כוח, מכיוון שהמאפיינים המבצעיים של הליבה בתדרים גבוהים מאפשרים להשתמש בגודל קטן יותר של ליבה כדי להשיג את אותה יעילות המרת אנרגיה.

תאימות לתדר ומקורות מגבלה

מגבלות המתח בתדר גבוה בעלות יכולת התאמה מסוימת לשינויי תדר, אך גם יש להם גבולות מסוימים. בתווך התדר הגבוה של העיצוב שלהם, הם יכולים להתאים את התדר המתחלף, אחוז הזמן של פעילות ועוד פרמטרים כדי להתאים לשינויי מתח הכניסה, ובכך להשיג רגולציה של מתח. עם זאת, אם התדר הוא מחוץ לטווח העיצוב, לדוגמה, במגבלת שתוארה בתדר של 100kHz, התדר עולה לפתע ל-1MHz, זה עשוי לגרום לעלייה חדה באיבוד התחלף של הצינור המתחלף, הפרעות אלקטרומגנטיות, אי יציבות במעגל שליטה, מה שמוביל להשפעה על תהליך הרגולציה של המתח ועל הפעילות הנורמלית של המתקן.

מגבלת מתח רחבה

עקרון פעולה ומאפיינים מבניים

מגבלות המתח הרחבות מתוכננות להגשים רגולציה של מתח על פני טווח תדר רחב. הן בדרך כלל משתמשות בטכנולוגיה מרובת-משימות שמשלבת כמה מאפיינים של מגבלות המתח בתדר כוח ומגבלות המתח בתדר גבוה. לדוגמה, ניתן להשתמש בטכנולוגיית מקור כוח מתחלף משתנה בתדר, ולהוסיף כמה מעגלי פילטרים ומתאימים לשני חלקים שונים של התדר בכניסה וביציאה. בתדרים נמוכים, עשויים להשתמש בעקרונות הדומים למגבלות המתח בתדר כוח כדי להבטיח יציבות בסיסית של המתח; בתדרים גבוהים, מוטל יותר על יכולת התאמה מהירה של מקור כוח המתחלף.

המבנה המעגלי הפנימי של מגבלות המתח הרחבות מורכב יותר, ולכן צריך להתייחס באופן כולל ולטפל במאפייני האלקטרומגנטיים והמעגליים בשני חלקים שונים של התדר. לדוגמה, מעגל הפילטר צריך להיות מסוגל למסנן בצורה יעילה אותות הפרעה ברחב תדר, ומעגל השליטה צריך להיות מסוגל להתאים את אסטרטגיית הרגולציה של המתח בהתאם לשני חלקים שונים של התדר של הכניסה.

תאימות לתדר ומקורות מגבלה

למרות שמגבלות המתח הרחבות יכולות לעבוד ברחב תדר רחב, הן אינן מתאימות לכל התדרים. באופן כללי, מגבלות המתח הרחבות יכולות לכסות טווח תדרים החל מ עשרות הרץ עד מאות אלפים הרץ ויותר, אך יכולות להתקשה בטכנולוגיה בטווחים מאוד נמוכים (כגון מתחת לכמה הרץ) ובטווחים מאוד גבוהים (כגון מעל עשרות מגה-הרץ). בתדרים מאוד נמוכים, ייתכן שיש בעיות דומות לאלה של מגבלות המתח בתדר כוח בתדרים נמוכים, כגון ירידה במדוייקות יציבות המתח; בתדרים מאוד גבוהים, ייתכן שיש התמודדות עם מגבלות ביצועים של רכיבים בתדר גבוה ואקראיות אלקטרומגנטית.