Яка різниця між типами стабілізаторів живлення з точки зору частоти?

Регулятор живлення (50Гц або 60Гц)

Принцип роботи та конструктивні особливості

Регулятор струму промислової частоти призначений для мереж з частотою 50Гц (частота мереж у більшості країн, таких як Китай) або 60Гц (деякі країни, такі як США). Такий тип регулятора зазвичай базується на принципі електромагнітної індукції, і серед них є індуктивні регулятори та автотрансформаторні регулятори. Індуктивний регулятор регулює вихідне напругу, змінюючи коефіцієнт обмоток трансформатора. Автотрансформаторний регулятор використовує переключення точок обмотки автотрансформатора для досягнення регулювання напруги.

Оскільки він спроектований для фіксованої частоти струму, дизайн та параметри внутрішніх компонентів, таких як сердечник, обмотка тощо, оптимізовані з урахуванням електромагнітних характеристик на цій частоті. Наприклад, вибір матеріалу та розмір дизайну сердечника трансформатора промислової частоти повинні враховувати гістерезисну втрату та витокову втрату на 50Гц або 60Гц, щоб забезпечити ефективне перетворення енергії та стабільний вихід напруги.

Адаптивність до частоти та обмеження

Регулятори струму промислової частоти мають дуже суворі вимоги до частоти і можуть нормально працювати лише при умовах, близьких до їхньої проектної частоти (50Гц або 60Гц). Якщо є значне відхилення від частоти живлення, електромагнітні взаємодії всередині регулятора будуть порушено, що вплине на ефективність регулювання напруги. Наприклад, коли частота входу відхиляється до 40Гц або 70Гц, регулятор може не зможе точно регулювати напругу, а навіть може нагрітися, пошкодитися тощо.

Високочастотний регулятор живлення (диапазон кГц-МГц)

Принцип роботи та конструктивні особливості

Високочастотні регулятори живлення переважно використовуються в обладнанні, такому як високочастотні ключові блоки живлення, і їхня робоча частота зазвичай знаходиться в діапазоні кількох тисяч герц до кількох мегагерц. Більшість цих регуляторів використовують технологію ключового блоку живлення, щоб досягти перетворення та регулювання напруги шляхом швидкого увімкнення та вимкнення високочастотних ключових ламп (таких як MOSFET тощо). Наприклад, у типовому високочастотному ключовому регуляторі живлення, частота ключування може становити 100кГц, а ключова лампа швидко переключається на цій частоті, перетворюючи вхідне постійне напругу в високочастотне імпульсне напругу, а потім перетворює його на стабільне вихідне постійне напругу через високочастотний трансформатор, прямопровідний фільтр та інші контури.

Схемна структура високочастотного регулятора живлення є відносно складною, включаючи високочастотний трансформатор, контур управління ключовою лампою, контур зворотного зв'язку тощо. Високочастотні трансформатори працюють на високих частотах, і їх об'єм набагато менший за об'єм трансформаторів промислової частоти, оскільки робочі характеристики сердечника на високих частотах дозволяють використовувати менший розмір сердечника для досягнення такої ж ефективності перетворення енергії.

Адаптивність до частоти та обмеження

Високочастотні регулятори живлення мають певну адаптивність до змін частоти, але також мають певні межі. У високочастотному діапазоні свого проектування вони можуть налаштовувати частоту ключування, коефіцієнт заповнення та інші параметри, щоб адаптуватися до змін вхідного напругу, щоб досягти регулювання напруги. Однак, якщо частота виходить за межі проектування, наприклад, у регуляторі з проектною частотою 100кГц, частота раптово зростає до 1МГц, це може призвести до різкого зростання втрат в ключовій лампі, електромагнітних завад, та нестабільності контрольного контуру, що в свою чергу впливає на ефективність регулювання напруги та нормальну роботу обладнання.

Широкосмуговий регулятор живлення

Принцип роботи та конструктивні особливості

Широкосмугові регулятори живлення спроектовані для досягнення регулювання напруги в широкому діапазоні частот. Зазвичай вони використовують гібридну технологію, яка поєднує деякі характеристики регуляторів промислової частоти та високочастотних регуляторів. Наприклад, може бути використана технологія ключового блоку живлення з змінною частотою, а також можуть бути додані деякі фільтри та супутні контури для різних частотних діапазонів на вході та виході. У нижньому частотному діапазоні можуть використовуватися принципи, подібні до регуляторів промислової частоти, для забезпечення основної стабільності напруги; у високочастотному діапазоні вони більше спираються на швидку здатність до регулювання ключового блоку живлення.

Внутрішня схемна структура широкосмугового регулятора живлення є більш складною, тому необхідно комплексно враховувати та оптимізувати електромагнітні та схемні характеристики на різних частотах. Наприклад, фільтр повинен ефективно відфільтровувати завадні сигнали в широкому діапазоні частот, а контрольний контур повинен точно налаштовувати стратегію регулювання напруги відповідно до різних частотних входів.

Адаптивність до частоти та обмеження

Хоча широкосмугові регулятори живлення можуть працювати в широкому діапазоні частот, вони не підходять для всіх частот. Загалом, широкосмугові регулятори живлення здатні покривати діапазон частот від десятків герц до сотень кілогерц і більше, але можуть зустрічати технічні проблеми на надзвичайно низьких (менше кількох герц) та надзвичайно високих (більше десятків мегагерц) частотах. На надзвичайно низьких частотах можуть виникати деякі проблеми, подібні до тих, які виникають у регуляторах промислової частоти, такі як зниження точності стабільності напруги; на надзвичайно високих частотах можуть виникати проблеми, такі як обмеження продуктивності високочастотних компонентів та електромагнітна сумісність.