Was ist eine Hochfrequenz-Stromversorgung?
Eine Hochfrequenz-Stromversorgung ist eine Stromversorgung, die eine konstante Spannung mit einer Frequenz von mehreren kHz bis mehreren hundert kHz ausgibt.
Die Stromversorgungsarten werden nach ihren Schaltelementen eingeteilt, wobei einige Transistoren und andere Vakuumröhren verwenden. Die Vakuumröhrenmethode wird schon seit langem verwendet und verwendet große Senderöhren und Transformatoren, was die Größe des Netzteils erhöht.
Bei der Transistor-Methode hingegen wurden in jüngster Zeit Wechselrichter mit MOSFETs entwickelt, deren Vorteile in der geringeren Größe und dem höheren Wirkungsgrad des Netzteils liegen. Hochfrequenz-Netzteile werden hauptsächlich zur Erwärmung von Gegenständen durch Induktion eingesetzt.
Zu den industriellen Anwendungen gehören Abschrecken, ERW-Rohrschweißen, Erwärmung dünner Stahlplatten sowie Plasmaerzeugung und -reinigung.
Anwendungszwecke von Hochfrequenz-Stromversorgungen
Hochfrequenz-Stromversorgungen werden zur Erzeugung von Wirbelströmen für die Erwärmung von Gegenständen bei der Hochfrequenz-Induktionserwärmung eingesetzt. Spezifische Anwendungen sind:
- Erwärmung durch Mikrowellen und elektromagnetische Induktion
- Plasma-Erzeugung
- Modifizierung von Oberflächen
- Reinigung
Einsatz in der Halbleiter- und Flüssigkristallherstellung, MEMS-Herstellung, Solarzellenherstellung, Plasmareinigung, Stahl- und Schmiedeindustrie. Auch in der Industrie für neue Werkstoffe, in der Lebensmittelproduktion, bei der Herstellung von Baumaterialien, bei der Holztrocknung, in der medizinischen Thermotherapie, in der Elektronik, im Automobilbau, bei der Vinylschmelze und in anderen Industriezweigen wird es zunehmend eingesetzt.
Hochfrequenz-Stromversorgungen zur Plasmaerzeugung regen das Plasma durch ein hochfrequentes elektrisches Feld an, das die Ionen und Elektronen, die das Plasma bilden, erhitzt. Sie werden auch zur Entwicklung von Funktionswerkstoffen eingesetzt, indem Oberflächen wie polymere Werkstoffe bestrahlt werden, um die Art der funktionellen Gruppe auszuwählen oder die Radikalspezies auf der Oberfläche zu kontrollieren.
Funktionsweise der Hochfrequenz-Stromversorgung
Um eine Hochfrequenz-Stromquelle zu erzeugen, muss die eingespeiste Wechselstromquelle einmal in Gleichstrom umgewandelt, durch einen Wechselrichter geleitet und dann wieder in Wechselstrom umgewandelt werden. Zunächst wird die Wechselstromquelle mithilfe von Brückendioden in Gleichstrom umgewandelt.
Eine Brückendiode ist ein Element, das aus sechs in einer Brücke verbundenen Dioden besteht. Durch die Invertierung der negativen Spannungsseite der Wechselstromversorgung kann eine Gleichspannung ausgegeben werden. Die Gleichspannung wird dann mit Hilfe eines Schaltelements, das an einen Anpasstransformator angeschlossen ist, in eine Rechteckwelle umgewandelt.
Die Spannung wird dann entsprechend der Anzahl der Transformatorwicklungen umgewandelt und schließlich in einem Resonanzkreis in Wechselstrom umgewandelt.
Arten von Hochfrequenz-Stromversorgungen
Hochfrequenz-Stromversorgungen (Stromrichter) werden nach ihren Schaltelementen eingeteilt.
1. Thyristor-Stromrichter
Als schwingendes Element werden Thyristoren verwendet. Sie eignen sich für kommerzielle Stromversorgungsfrequenzen bis zu 10 kHz und hohe Spannungen, mit großen Elementen.
2. Bipolartransistor-Stromrichter
Geeignet für kleine Oszillatoren von 500 W bis 2 kW. Das Element ist klein und wird für handliche Typen usw. verwendet.
3. IGBT-Stromrichter
IGBT steht für Insulated Gate Bipolar Transistor. Sie haben große Elemente und sind für Hochstromanwendungen und Serienschwingkreise geeignet. Frequenz 10 kHz bis 50 kHz, für große Leistungen.
4. MOSFET-Stromrichter
MOSFET steht für Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor. Sie eignen sich für Hochfrequenzanwendungen und sind kleiner als andere Bauelemente. Frequenzen von 100 kHz bis 400 kHz sind üblich, und sie sind nicht für große Leistungen geeignet.
5. Vakuumröhren
Geeignet für Hochfrequenzanwendungen, selbsterregter Schwingungstyp mit Frequenzen von 100 kHz bis 10 MHz. Die Geräte sind aufgrund der Verwendung großer Senderöhren und großer Transformatoren größer.
Sonstige Informationen über Hochfrequenz-Stromversorgungen
Arten der Steuerung von Stromversorgungen
1. Spannungssteuerung
Hierbei handelt es sich um eine Steuerungsmethode, bei der Elemente zur Unterdrückung der Gleichspannung verwendet werden, wie z. B. Thyristoren. Sie eignet sich für das Quenchen, da die Frequenz fest ist und die Stromeindringtiefe festgelegt werden kann.
Die Schaltung ist komplex und teuer, da sie eine Abflachung mit einem Stromversorgungskondensator erfordert.
2. Stromregelung
Auf der Oszillatorseite ist der Ausgangsstromwert konstant, da die Frequenz durch automatische Anpassung des Lastwiderstands an den angezeigten Stromwert variiert wird. Die Oszillatorfrequenz ändert sich also ständig.
3. Leistungsregelung
Der Wert der Eingangsleistung wird durch Multiplikation des Spannungs- und Stromwerts des Gleichstromteils berechnet. Der Ausgang wird dann im Verhältnis zum angezeigten Wert geregelt.
4. PWM-Steuerung
Dies ist eine Steuerungsmethode, die in kleinen Oszillatoren zu finden ist. Es handelt sich um eine Regelungsmethode, bei der die Impulsbreite (Tastverhältnis) variiert wird, während der Zyklus konstant bleibt.