Korkeataajuuskytkentä

Korkeataajuuskytkentää tarkoittaa sähkö- ja elektroniikkalaitteissa käytettyä energian tilasiirron kytkemistä suurilla taajuuksilla siten, että energian siirtämiseen käytetyt virrat ja jännitteet säädetään nopeasti avaus- ja sulkemisilla. Tyypillisiä kytkimiä ovat MOSFET- ja IGBT-transistorit, joita ohjataan PWM- tai muilla ohjelmoidulla signaaleilla. Korkeataajuuskytkentä mahdollistaa pienemmät ja kevyemmät magnetiset komponentit sekä tiheämmän virransyötön, mikä on erityisen hyödyllistä pienissä ja kevyissä virtalähteissä sekä vertailutarkoituksiin.

Käytetyimmät topologiat ovat DC-DC-muuntimet kuten buck-, boost- ja buck-boost -muuntimet sekä invertterit, jotka voivat toimia sekä tasavirralla että vaihtovirralla. Flyback-, forward-, half-bridge- ja full-bridge -konvertterit ovat yleisiä ratkaisuja, joista erityisesti flyback on suosittu korkean taajuuden sovelluksissa yksinkertaisen magnetisoinnin vuoksi. Korkeataajuuskytkentä on laajasti käytössä tietokoneiden virtalähteissä, älypuhelimien ja ostettavien laitteiden latureissa, LED-ajureissa sekä teollisissa ja kuluttajaelektroniikan sovelluksissa.

Edut ja haasteet on tasapainossa. Taajuuden kasvattaminen pienentää magneettien ja suodattimien kokoja sekä parantaa vasteaikoja, mutta lisää kytkinhäviöitä, johtokanavien ja parasiittien aiheuttamaa lämpökuormitusta sekä sähkömagneettista säteilyä (EMI). Näitä ongelmia hallitaan huolellisella suunnittelulla, kuten PWM-säätöjen optimoinnilla, soft-switching-tekniikoilla (esim. ZVS/ZCS), asianmukaisella suojauksella, kalustoinnilla ja huolellisella layoutilla sekä EMI-suodattimilla. Korkeataajuuskytkentä on siten suorituskykyä parantava, mutta suunnittelua vaativa tekniikka energia-, teho- ja kokoelimalleissa.