Cos'è la regolazione del carico su una sorgente CA, come funziona e perché è importante?

Che cos'è la regolazione del carico?

La regolazione del carico garantisce che la tensione di uscita programmata rimanga costante nonostante le variazioni del carico:
Dove VLmin è la tensione a vuoto e VLmax è la tensione al massimo carico nominale. In genere è specificata in % della tensione di fondo scala. Quanto più bassa è la percentuale di regolazione del carico, tanto meglio è. In un caso ideale, la regolazione del carico sarebbe dello 0% e le variazioni del livello di carico non avrebbero alcun effetto sulla tensione di uscita dell'alimentatore. Ciò non è ovviamente praticabile, ma le regolazioni del carico nel percentile frazionario sono fattibili con una buona progettazione dell'anello di regolazione.

Come funziona?

L'impedenza programmabile si basa su un segnale di ritorno all'anello di controllo dell'inverter di uscita che è proporzionale alla corrente di carico. Sommando questo segnale con il segnale di errore utilizzato per mantenere la tensione di uscita, la quantità di variazione della tensione è ora funzione sia del valore impostato programmato che della corrente di carico. Questo concetto è illustrato nella Figura 2.

Simple-Error-Amplifier-Schematic.pngIn presenza di basse correnti di carico, la retroazione di corrente non ha un grande effetto. A correnti di carico più elevate, la quantità di retroazione aumenta, incrementando di fatto la tensione di uscita per simulare un'impedenza di uscita più bassa. Poiché il livello di compensazione può essere programmato, l'impedenza di uscita è ora programmabile.

Perché è importante?

Senza una buona regolazione del carico, la tensione di uscita si abbassa con l'aumento del carico o aumenta quando il carico viene rimosso improvvisamente. I risultati dei test in queste condizioni potrebbero non essere ripetibili. Come si può garantire che quanto programmato sia effettivamente applicato se l'alimentatore ha una scarsa regolazione del carico.

Una buona regolazione del carico si applica sia agli alimentatori in c.c. che alle sorgenti in c.a., ma è particolarmente importante per le sorgenti in c.a., poiché la frequenza di uscita può avere un forte impatto sulla regolazione del carico. Nell'attuale mondo delle sorgenti di alimentazione a commutazione, i filtri di uscita sono necessari per attenuare il rumore di commutazione in uscita. Questi filtri di uscita contengono un'induttanza in serie che aumenta l'impedenza di uscita all'aumentare della frequenza. Pertanto, se la regolazione del carico può essere buona a 50 Hz, a 400 Hz o 800 Hz potrebbe non esserlo. Per ovviare a questo problema, è necessario utilizzare un buon progetto di anello di retroazione che incorpori la compensazione della frequenza. Un'altra soluzione raffinata è quella di incorporare l'ingresso di retroazione della corrente nell'aspetto di retroazione, che risulta in una migliore compensazione del carico. Storicamente, gli alimentatori si sono basati su circuiti analogici come quello mostrato nella Figura 1. Nei moderni progetti di alimentatori CA, come la serie AFX® interamente digitale di Pacific Power Source, i loop di retroazione della regolazione del carico sono implementati nel dominio digitale. Ciò comporta diversi miglioramenti, quali:

  • Non è più necessario affidarsi a componenti analogici come condensatori e resistenze con tolleranze di precisione limitate.
  • Capacità di incorporare i parametri di uscita programmati, come la frequenza e la corrente di carico, negli algoritmi dell'anello di retroazione.
  • Capacità di adattare i loop di retroazione a condizioni di carico dinamiche variabili, in quanto i parametri del loop possono essere modificati al volo per mantenere una regolazione ottimale del carico.
Quando si sceglie una sorgente di corrente alternata o un alimentatore in corrente continua, non limitarsi a guardare il numero di specifiche della regolazione del carico, ma considerare anche la tecnologia utilizzata.

Che cos'è la regolazione del carico?

La regolazione del carico garantisce che la tensione di uscita programmata rimanga costante nonostante le variazioni del carico:
Dove VLmin è la tensione a vuoto e VLmax è la tensione al massimo carico nominale. In genere è specificata in % della tensione di fondo scala. Quanto più bassa è la percentuale di regolazione del carico, tanto meglio è. In un caso ideale, la regolazione del carico sarebbe dello 0% e le variazioni del livello di carico non avrebbero alcun effetto sulla tensione di uscita dell'alimentatore. Ciò non è ovviamente praticabile, ma le regolazioni del carico nel percentile frazionario sono fattibili con una buona progettazione dell'anello di regolazione.

Come funziona?

L'impedenza programmabile si basa su un segnale di ritorno all'anello di controllo dell'inverter di uscita che è proporzionale alla corrente di carico. Sommando questo segnale con il segnale di errore utilizzato per mantenere la tensione di uscita, la quantità di variazione della tensione è ora funzione sia del valore impostato programmato che della corrente di carico. Questo concetto è illustrato nella Figura 2.

Simple-Error-Amplifier-Schematic.pngIn presenza di basse correnti di carico, la retroazione di corrente non ha un grande effetto. A correnti di carico più elevate, la quantità di retroazione aumenta, incrementando di fatto la tensione di uscita per simulare un'impedenza di uscita più bassa. Poiché il livello di compensazione può essere programmato, l'impedenza di uscita è ora programmabile.

Perché è importante?

Senza una buona regolazione del carico, la tensione di uscita si abbassa con l'aumento del carico o aumenta quando il carico viene rimosso improvvisamente. I risultati dei test in queste condizioni potrebbero non essere ripetibili. Come si può garantire che quanto programmato sia effettivamente applicato se l'alimentatore ha una scarsa regolazione del carico.

Una buona regolazione del carico si applica sia agli alimentatori in c.c. che alle sorgenti in c.a., ma è particolarmente importante per le sorgenti in c.a., poiché la frequenza di uscita può avere un forte impatto sulla regolazione del carico. Nell'attuale mondo delle sorgenti di alimentazione a commutazione, i filtri di uscita sono necessari per attenuare il rumore di commutazione in uscita. Questi filtri di uscita contengono un'induttanza in serie che aumenta l'impedenza di uscita all'aumentare della frequenza. Pertanto, se la regolazione del carico può essere buona a 50 Hz, a 400 Hz o 800 Hz potrebbe non esserlo. Per ovviare a questo problema, è necessario utilizzare un buon progetto di anello di retroazione che incorpori la compensazione della frequenza. Un'altra soluzione raffinata è quella di incorporare l'ingresso di retroazione della corrente nell'aspetto di retroazione, che risulta in una migliore compensazione del carico. Storicamente, gli alimentatori si sono basati su circuiti analogici come quello mostrato nella Figura 1. Nei moderni progetti di alimentatori CA, come la serie AFX® interamente digitale di Pacific Power Source, i loop di retroazione della regolazione del carico sono implementati nel dominio digitale. Ciò comporta diversi miglioramenti, quali:

  • Non è più necessario affidarsi a componenti analogici come condensatori e resistenze con tolleranze di precisione limitate.
  • Capacità di incorporare i parametri di uscita programmati, come la frequenza e la corrente di carico, negli algoritmi dell'anello di retroazione.
  • Capacità di adattare i loop di retroazione a condizioni di carico dinamiche variabili, in quanto i parametri del loop possono essere modificati al volo per mantenere una regolazione ottimale del carico.
Quando si sceglie una sorgente di corrente alternata o un alimentatore in corrente continua, non limitarsi a guardare il numero di specifiche della regolazione del carico, ma considerare anche la tecnologia utilizzata.