Qual è la differenza tra i tipi di stabilizzatori di potenza in termini di frequenza?
Regolatore di alimentazione (50Hz o 60Hz)
Principio di funzionamento e caratteristiche strutturali
Il regolatore di frequenza dell'alimentazione è principalmente per la rete AC con una frequenza di 50Hz (la frequenza della rete di molti paesi come la Cina) o 60Hz (alcuni paesi come gli Stati Uniti). Questo tipo di regolatore si basa solitamente sul principio dell'induzione elettromagnetica, ed esistono i regolatori induttivi comuni e i regolatori autotrasformatori. Il regolatore induttivo regola la tensione di uscita cambiando il rapporto di avvolgimento del trasformatore. Il regolatore autotrasformatore utilizza lo switching dei punti di presa dell'autotrasformatore per ottenere la regolazione della tensione.
Poiché è progettato per una frequenza fissa, il design e i parametri del nucleo interno, degli avvolgimenti e di altri componenti sono ottimizzati in base alle caratteristiche elettromagnetiche a questa frequenza. Ad esempio, la scelta del materiale e la dimensione del nucleo del trasformatore di frequenza devono considerare le perdite di isteresi e di corrente vorticosità a 50Hz o 60Hz per garantire un'efficace conversione energetica e un'uscita di tensione stabile.
Adattabilità alla frequenza e limiti
I regolatori di potenza di frequenza hanno requisiti molto rigorosi in termini di frequenza e possono funzionare normalmente solo in condizioni vicine alla loro frequenza di progetto (50Hz o 60Hz). Se c'è una grande deviazione nella frequenza dell'alimentazione di ingresso, la relazione elettromagnetica all'interno del regolatore sarà disturbata, influendo sull'effetto di regolazione della tensione. Ad esempio, quando la frequenza di ingresso si discosta a 40Hz o 70Hz, il regolatore potrebbe non essere in grado di regolare accuratamente la tensione e potrebbe anche surriscaldarsi, danneggiarsi, ecc.
Regolatore di alimentazione ad alta frequenza (gamma da kHz a MHz)
Principio di funzionamento e caratteristiche strutturali
I regolatori di alimentazione ad alta frequenza sono utilizzati principalmente in apparecchiature come i blocchi di alimentazione commutati ad alta frequenza, e la loro frequenza di funzionamento è solitamente nell'intervallo di diverse migliaia di Hertz a diversi megahertz. La maggior parte di questi regolatori utilizza la tecnologia di alimentazione commutata per realizzare la trasformazione e la regolazione della tensione attraverso l'accensione e spegnimento rapido dei tubi commutati ad alta frequenza (come MOSFET, ecc.). Ad esempio, in un tipico regolatore di alimentazione commutato ad alta frequenza, la frequenza di commutazione può essere di 100kHz, e il tubo commutato si attiva rapidamente a questa frequenza, convertendo la tensione continua di ingresso in una tensione pulsante ad alta frequenza, e quindi convertendola in una tensione continua di uscita stabile attraverso un trasformatore ad alta frequenza, rettificatore, filtro e altre circuitazioni.
La struttura del circuito del regolatore di alimentazione ad alta frequenza è relativamente complessa, comprendente un trasformatore ad alta frequenza, un circuito di pilotaggio del tubo commutato, un circuito di controllo di retroazione e così via. I trasformatori ad alta frequenza lavorano a frequenze elevate, e il loro volume è molto più piccolo rispetto a quello dei trasformatori di frequenza, poiché le caratteristiche operative del nucleo magnetico a frequenze elevate rendono possibile l'uso di una dimensione del nucleo magnetico più piccola per ottenere la stessa efficienza di conversione energetica.
Adattabilità alla frequenza e limiti
I regolatori di alimentazione ad alta frequenza hanno una certa adattabilità ai cambiamenti di frequenza, ma hanno anche limiti di intervallo. Nella gamma di alta frequenza del suo design, può regolare la frequenza di commutazione, il ciclo di lavoro e altri parametri per adattarsi al cambiamento della tensione di ingresso, al fine di ottenere la regolazione della tensione. Tuttavia, se la frequenza supera l'intervallo di progetto, ad esempio, in un regolatore con una frequenza di progetto di 100kHz, la frequenza salga improvvisamente a 1MHz, ciò potrebbe portare a un aumento repentino delle perdite di commutazione del tubo commutato, interferenze elettromagnetiche e instabilità del circuito di controllo, influendo sull'effetto di regolazione della tensione e sul normale funzionamento dell'apparecchiatura.
Regolatore di alimentazione a banda larga
Principio di funzionamento e caratteristiche strutturali
I regolatori di alimentazione a banda larga sono progettati per ottenere la regolazione della tensione su un ampio intervallo di frequenze. Solitamente utilizzano una tecnologia ibrida che combina alcune caratteristiche dei regolatori di frequenza e dei regolatori ad alta frequenza. Ad esempio, può essere adottata la tecnologia di alimentazione commutata a frequenza variabile, e possono essere aggiunti alcuni circuiti di filtraggio e accoppiamento per diversi segmenti di frequenza all'ingresso e all'uscita. Nelle bande di bassa frequenza, possono essere utilizzati principi simili a quelli dei regolatori di frequenza per garantire la stabilità di base della tensione; nelle bande di alta frequenza, si fa più affidamento sulla capacità di regolazione rapida dell'alimentazione commutata.
La struttura interna del circuito del regolatore di alimentazione a banda larga è più complessa, quindi è necessario considerare e ottimizzare in modo complessivo le caratteristiche elettromagnetiche e i caratteri del circuito a diverse frequenze. Ad esempio, il circuito di filtraggio deve essere in grado di filtrare efficacemente i segnali di disturbo in un ampio intervallo di frequenze, e il circuito di controllo deve essere in grado di regolare con precisione la strategia di regolazione della tensione in base a diverse frequenze di ingresso.
Adattabilità alla frequenza e limiti
Anche se i regolatori di alimentazione a banda larga possono operare in un ampio intervallo di frequenze, non sono adatti a tutte le frequenze. In generale, i regolatori di alimentazione a banda larga sono in grado di coprire un intervallo di frequenze da decine di Hertz a centinaia di kilohertz e oltre, ma possono incontrare sfide tecniche a frequenze estremamente basse (ad esempio, inferiori a pochi Hertz) e a frequenze estremamente alte (ad esempio, superiori a decine di megahertz). A frequenze molto basse, possono verificarsi problemi simili a quelli dei regolatori di frequenza a bassa frequenza, come una ridotta precisione della stabilità della tensione; a frequenze estremamente alte, possono essere affrontati problemi come i limiti delle prestazioni dei componenti ad alta frequenza e la compatibilità elettromagnetica.
