Kako se razlikuju tipovi uređaja za stabilizaciju struje u pogledu frekvencije?

Regulator struje (50Hz ili 60Hz)

Princip rada i konstrukcioni karakteristike

Regulator snage na frekvenciji mreže namenjen je uglavnom za izmene struje sa frekvencijom od 50Hz (frekvencija mreže u većini zemalja, kao što je Kina) ili 60Hz (u nekim zemljama, kao što su Sjedinjene Američke Države). Ovaj tip regulatora obično se zasniva na principu elektromagnetske indukcije, sa čestim upotrebom induktivnih regulatora i autotransformatora. Induktivni regulator prilagođava izlaznu naponsku razinu menjanjem odnosa zavojnica transformatora. Autotransformator koristi preključivanje zavojnica autotransformatora kako bi postigao regulaciju napona.

Pošto je dizajniran za fiksnu frekvenciju mreže, dizajn i parametri unutrašnjih komponenti, poput jezgra, zavojnica i drugih, optimizirani su na osnovu elektromagnetskih karakteristika na toj frekvenciji. Na primer, izbor materijala za jezgro i dimenzionisanje veličine transformatora na frekvenciji od 50Hz ili 60Hz treba da uzmu u obzir gubitke histerese i vrtložne struje kako bi se osigurala efikasna pretvorba energije i stabilna izlazna naponska razina.

Adaptibilnost na frekvenciju i ograničenja

Regulatori snage na frekvenciji mreže imaju vrlo stroge zahteve u pogledu frekvencije i mogu normalno raditi samo pod uslovima bliskim njihovoj dizajnerskoj frekvenciji (50Hz ili 60Hz). Ako postoji velika devijacija u frekvenciji ulazne snage, elektromagnetski odnos unutar regulatora će biti perturbovan, što će uticati na efektivnost regulacije napona. Na primer, kada se ulazna frekvencija odmakne na 40Hz ili 70Hz, regulator može nebiti u stanju tačno prilagoditi napon, pa čak može doći do pregrejanja, oštećenja itd.

Visokofrekventni regulator snage (opseg kHz-MHz)

Princip rada i konstrukcioni karakteristike

Visokofrekventni regulatori snage uglavnom se koriste u opremi, kao što su visokofrekventni prekidni blokovi snage, a njihova radna frekvencija obično se nalazi u opsegu od nekoliko hiljada Hertza do nekoliko megahertza. Većina ovih regulatora koristi tehnologiju prekidne snage kako bi postigla transformaciju i regulaciju napona putem brzog uključivanja i isključivanja visokofrekventnih prekidnih cevi (poput MOSFET-a itd.). Na primer, u tipičnom visokofrekventnom prekidnom bloku snage, frekvencija prekida može biti 100kHz, a prekidna cev brzo prekida na toj frekvenciji, pretvarajući ulazni napon stalne struje u visokofrekventni pulsni napon, koji se zatim pretvara u stabilni izlazni napon stalne struje preko visokofrekventnog transformatora, pravougaonog filtra i drugih kola.

Količinski konstruktivni deo visokofrekventnog regulatora snage je relativno složen, uključujući visokofrekventni transformator, vezu za pokretanje prekidne cevi, povratnu vezu za kontrolu i slično. Visokofrekventni transformatori rade na visokim frekvencijama, a njihova zapremina je znatno manja od onih na frekvenciji mreže, jer operativne karakteristike magnetskog jezgra na visokim frekvencijama omogućavaju korišćenje manje veličine jezgra kako bi se dostigla ista efikasnost pretvorbe energije.

Adaptibilnost na frekvenciju i ograničenja

Visokofrekventni regulatori snage imaju određenu adaptibilnost na promene frekvencije, ali takođe imaju određena ograničenja u opsegu. U visokofrekventnom opsegu svog dizajna, mogu prilagoditi frekvenciju prekida, faktor dužine talasa i druge parametre kako bi se prilagodile promeni ulaznog napona, kako bi se postigla regulacija napona. Međutim, ako se frekvencija isključi iz opsega dizajna, na primer, u regulatoru sa dizajniranim frekvencijama od 100kHz, a frekvencija se iznenada poveća na 1MHz, to može dovesti do oštrog porasta gubitaka prekidne cevi, elektromagnetske interferencije i nestabilnosti kontrolnog kola, što će uticati na efektivnost regulacije napona i normalan rad opreme.

Širokopojasni regulator snage

Princip rada i konstrukcioni karakteristike

Širokopojasni regulatori snage dizajnirani su da ostvare regulaciju napona u širokom spektru frekvencija. Obično koriste hibridnu tehnologiju koja kombinuje neke karakteristike regulatora na frekvenciji mreže i visokofrekventnih regulatora. Na primer, može se primeniti tehnologija promenljive frekvencije prekidne snage, a može se dodati nekoliko filtera i kola za podudaranje za različite segmente frekvencija na ulazu i izlazu. U niskofrekventnim opsegovima, mogu se koristiti principi slični onima regulatora na frekvenciji mreže kako bi se osigurala osnovna stabilnost napona; u visokofrekventnim opsegovima, više se oslanja na brzu sposobnost prilagođavanja prekidne snage.

Unutrašnja količinska struktura širokopojasnog regulatora snage je složenija, stoga je potrebno komprehensivno razmotriti i optimizovati elektromagnetske i količinske karakteristike na različitim frekvencijama. Na primer, filter kola treba da može efikasno filtrirati interferentne signale u širokom spektru frekvencija, a kontrolno kolo treba da može tačno prilagoditi strategiju regulacije napona na osnovu različitih ulaznih frekvencija.

Adaptibilnost na frekvenciju i ograničenja

Iako širokopojasni regulatori snage mogu raditi u širokom opsegu frekvencija, nisu prikladni za sve frekvencije. Opšte, širokopojasni regulatori snage su sposobni da pokriju opseg frekvencija od desetina hercija do stotina kilohercija i dalje, ali mogu susresti tehničke izazove na ekstremno niskim (na primer, ispod nekoliko hercija) i ekstremno visokim frekvencijama (na primer, iznad desetina megahercija). Na veoma niskim frekvencijama, može se pojaviti neki problemi slični onima regulatora na frekvenciji mreže na niskim frekvencijama, kao što je smanjena tačnost stabilnosti napona; na ekstremno visokim frekvencijama, može se suočiti sa problemima, kao što su ograničenja performansi visokofrekventnih komponenti i elektromagnetska kompatibilnost.