Qual é a diferença entre os tipos de estabilizadores de energia em termos de frequência?

Regulador de fornecimento de energia (50Hz ou 60Hz)

Princípio de funcionamento e características estruturais

O regulador de frequência de alimentação é principalmente para corrente alternada com uma frequência de 50Hz (a frequência da rede elétrica de países como a China) ou 60Hz (alguns países como os Estados Unidos). Este tipo de regulador geralmente se baseia no princípio de indução eletromagnética, sendo comuns os reguladores indutivos e autotransformadores. O regulador indutivo ajusta a tensão de saída alterando a relação de espiras do transformador. O regulador autotransformador usa a comutação de derivações da bobina do autotransformador para alcançar o ajuste de tensão.

Como é projetado para uma frequência de alimentação fixa, o design e os parâmetros dos componentes internos, como núcleo e bobinagem, são otimizados com base nas características eletromagnéticas nesta frequência. Por exemplo, a seleção do material do núcleo e o design do tamanho do transformador de frequência devem considerar as perdas por histerese e as perdas por correntes parasitas em 50Hz ou 60Hz para garantir a conversão eficiente de energia e a saída de tensão estável.

Adaptabilidade de frequência e limitações

Os reguladores de alimentação de frequência têm requisitos muito rigorosos de frequência e só podem funcionar normalmente sob condições próximas à sua frequência de projeto (50Hz ou 60Hz). Se houver uma grande variação na frequência da alimentação de entrada, a relação eletromagnética dentro do regulador será perturbada, afetando o efeito de regulação de tensão. Por exemplo, quando a frequência de entrada desvia para 40Hz ou 70Hz, o regulador pode não ser capaz de ajustar a tensão com precisão e pode até superaquecer, danificar-se, etc.

Regulador de fornecimento de energia de alta frequência (faixa de kHz-MHz)

Princípio de funcionamento e características estruturais

Os reguladores de fornecimento de energia de alta frequência são principalmente usados em equipamentos como fontes de alimentação de comutação de alta frequência, e sua frequência de operação geralmente está na faixa de milhares de Hertz a vários megahertz. A maioria desses reguladores usa tecnologia de fonte de alimentação de comutação para realizar a transformação e regulação de tensão através da rápida ligação e desligamento de tubos de comutação de alta frequência (como MOSFET, etc.). Por exemplo, em um regulador de comutação de alta frequência típico, a frequência de comutação pode ser de 100kHz, e o tubo de comutação se liga e desliga rapidamente nesta frequência, convertendo a tensão de entrada DC em tensão pulsada de alta frequência, e depois convertendo em tensão de saída DC estável através de um transformador de alta frequência, retificador, filtro e outros circuitos.

A estrutura do circuito do regulador de fornecimento de energia de alta frequência é relativamente complexa, incluindo transformador de alta frequência, circuito de acionamento do tubo de comutação, circuito de controle de feedback, etc. Os transformadores de alta frequência operam em altas frequências, e seu volume é muito menor do que o dos transformadores de frequência, pois as características de operação do núcleo magnético em altas frequências permitem usar um tamanho de núcleo magnético menor para alcançar a mesma eficiência de conversão de energia.

Adaptabilidade de frequência e limitações

Os reguladores de fornecimento de energia de alta frequência têm certa adaptabilidade às mudanças de frequência, mas também têm limites de faixa. Na faixa de alta frequência de seu projeto, eles podem ajustar a frequência de comutação, ciclo de trabalho e outros parâmetros para se adaptar à mudança da tensão de entrada, a fim de realizar a regulação de tensão. No entanto, se a frequência estiver fora da faixa de projeto, por exemplo, em um regulador com frequência de projeto de 100kHz, a frequência subitamente aumenta para 1MHz, isso pode levar a um aumento acentuado na perda de comutação do tubo de comutação, interferência eletromagnética e instabilidade do circuito de controle, afetando assim o efeito de regulação de tensão e o funcionamento normal do equipamento.

Regulador de fornecimento de energia de banda larga

Princípio de funcionamento e características estruturais

Os reguladores de banda larga são projetados para realizar a regulação de tensão em uma ampla faixa de frequências. Eles geralmente usam uma tecnologia híbrida que combina algumas características dos reguladores de frequência e de alta frequência. Por exemplo, pode ser adotada a tecnologia de fonte de alimentação de comutação de frequência variável, e alguns circuitos de filtragem e correspondência para diferentes segmentos de frequência podem ser adicionados à entrada e à saída. Nas faixas de baixa frequência, podem ser usados princípios semelhantes aos dos reguladores de frequência para garantir a estabilidade básica da tensão; nas faixas de alta frequência, depende mais da capacidade rápida de ajuste da fonte de alimentação de comutação.

A estrutura do circuito interno do regulador de banda larga é mais complexa, portanto, as características eletromagnéticas e de circuito em diferentes frequências precisam ser consideradas e otimizadas de forma abrangente. Por exemplo, o circuito de filtro precisa ser capaz de filtrar efetivamente sinais de interferência em uma ampla faixa de frequências, e o circuito de controle precisa ser capaz de ajustar com precisão a estratégia de regulação de tensão de acordo com diferentes entradas de frequência.

Adaptabilidade de frequência e limitações

Embora os reguladores de banda larga possam operar em uma ampla faixa de frequências, eles não são adequados para todas as frequências. Em geral, os reguladores de banda larga são capazes de cobrir uma faixa de frequência de dezenas de Hertz a centenas de quilohertz e além, mas podem enfrentar desafios técnicos em frequências extremamente baixas (como abaixo de alguns Hertz) e extremamente altas (como acima de dezenas de megahertz). Em frequências muito baixas, podem ocorrer problemas semelhantes aos dos reguladores de frequência em baixas frequências, como redução da precisão da estabilidade de tensão; em frequências extremamente altas, podem ser enfrentados problemas como limites de desempenho de componentes de alta frequência e compatibilidade eletromagnética.