Schakelfrequenties

Schakelfrequenties is een term uit de vermogenselektronica die verwijst naar de frequentie waarmee een vermogenselektronische schakelaar (zoals een MOSFET of IGBT) in een omvormer, omvormer of inverter aan en uit gaat. De frequentie komt doorgaans overeen met de periode van de schakelcyclus en speelt een cruciale rol in de ontwerpkeuzes voor de schakeling. Deze frequentie bepaalt mede de grootte van passieve onderdelen zoals inductoren en condensatoren, de warmteontwikkeling en de EMC-prestaties.

Bij de keuze van de schakelfrequentie spelen verschillende afwegingen een rol. Een hogere frequentie maakt kleinere magnetische componenten en filters mogelijk, waardoor het formaat en de kostprijs kunnen dalen. Echter, hogere frequenties verhogen de switching verliezen en de elektromagnetische beïnvloeding (EMI/EMC). Een lagere frequentie verlaagt vaak de verliezen maar vergroot de afmetingen van magnetische componenten en kan leiden tot grotere rimpel en warmte.

Typische waarden worden gebruikt in verschillende toepassingen. Voor moderne schakel-voedingen ligt de schakelfrequentie meestal tussen enkele tienduizenden hertz en enkele honderdduizenden hertz, met systemen tot ongeveer een paar megahertz in high-speed toepassingen. Compacte voedingsontwerpen of toepassingen met strikte EMI-eisen kiezen soms voor lagere frequenties met grotere magnetics, terwijl high-frequency ontwerpen proberen de omvang te minimaliseren met een toename van de verliezen.

Controle en metingen richten zich op PWM- of andere schakelregelingen (zoals burst- of frequentie-gestuurde modi) en op EMI- en ruisbeheersing. Ontwerpers evalueren schakelfrequentie samen met efficiëntie, thermische prestaties en naleving van EMC-normen tijdens de ontwikkeling van vermogenselektronica.