A frekvenciaváltó és a kapcsolóüzemű tápegység működési elve
A frekvenciaváltó működési elve viszonylag egyszerű. A primer tekercs által bevitt teljesítményfrekvenciás váltakozó feszültséget mágneses térré alakítják, amely egy mágnesesen vezető anyagon (általában szilícium-acéllemezen) keresztül jut a szekunder tekercsbe, hogy feszültséget indukáljon. A kimeneti frekvencia megegyezik a bemeneti frekvenciával, és a feszültséget a primer és a szekunder tekercs fordulatszámának megfelelően csökkentjük (ha több a szekunder fordulat, akkor az erősítés). Mivel a transzformátor kimenete váltóáram, és a legtöbb elektromos áramkör egyenáramot használ, a transzformátor által kibocsátott feszültséget egyenirányítani, szűrni, stabilizálni és más áramkörökön kell, hogy viszonylag egyenletes és stabil feszültség legyen a terhelési áramkör működéséhez.
A kapcsolóüzemű táp magátalakító eleme továbbra is egy transzformátor, és ez is azt a szabályt követi, hogy a feszültségarány megegyezik a fordulatszámmal. A teljesítményfrekvenciás transzformátortól eltérően a kapcsolóüzemű tápegységnek növelnie kell az üzemi frekvenciát, vagyis a kisfrekvenciás váltakozó feszültséget nagyfrekvenciás váltakozó feszültségre kell cserélnie, amihez egy további vezérlőáramkör megvalósítása szükséges. Mivel az áramkör működéséhez egyenáram szükséges, a bemeneti váltóáramú feszültséget először egyenárammá kell egyenirányítani, mielőtt a következő áramkör vezérelhetné. Vegyünk példának egy általánosan használt mobiltelefon-töltő áramkört, hogy röviden megértsük a kapcsolóüzemű tápegység működési elvét.
A bemeneti 220 V AC feszültség egyenirányítása és szűrése után kb. 310 V DC feszültség lesz (vagyis a 220 V AC feszültség csúcsértéke). Ezután ezt az egyenfeszültséget nagyfrekvenciás váltakozó feszültséggé kell átalakítani. Ennek a feszültségnek a nagyfrekvenciás váltakozó árammá alakításához a legegyszerűbb módja a kapcsoló gyors nyitása és zárása, így az egyenáram nagy sebességű impulzusos egyenárammá alakítható. Az alkatrész, amely ezt a kapcsolót megvalósítja, egy tranzisztor. A tranzisztorok, beleértve az általánosan használt triódákat és téreffektus tranzisztorokat stb., ez a két alkatrész elektronikus kapcsolóként használható, azaz egy tű feszültségével vezérelhető (a trióda alapja és a térhatású tranzisztor kapuja), csak A másik két érintkező be- és kikapcsolható.
A kapcsolóval a következő lépés az, hogy legyen egy áramkör a kapcsoló vezérléséhez. Ennek az áramkörnek az a feladata, hogy nagy sebességű kapcsolójelet adjon ki a kapcsolócső be- és kikapcsolásának vezérléséhez. Ezt az áramkört oszcillációs áramkörnek nevezzük. A kapcsolóüzemű tápegységekben sokféle oszcilláló áramkör létezik, függetlenül attól, hogy melyik, a funkciója az, hogy vezérlőjeleket adjon a kapcsolócsőnek.
A vezérlőáramkör vezérlése után a bemeneti feszültség kisfrekvenciás váltóáramról nagyfrekvenciás impulzusos egyenáramú feszültségre változik, amely a transzformátorba kerül lelépés céljából, valamint a transzformátor által kiadott feszültség egyenirányításra, ill. szűrve egyenáramú kimenetté válik, amelyet a terhelésnek biztosítunk. A teljesítmény-frekvencia-transzformátortól eltérően a kapcsolóüzemű tápegységnek is van egy része a feszültségérzékelő áramkörnek, amely visszacsatolja a kimeneti feszültségjelet a transzformátor primer vezérlőáramkörébe a feszültségszabályozáshoz az észlelés után, így a kapcsolás kimeneti feszültsége az áramellátás stabil. teljesítménye javult, és széles bemeneti feszültség tartománya lehet. Ezért a kapcsolóüzemű tápegység működési folyamata valójában több AC-DC, DC-AC, majd AC-DC folyamattal valósul meg.
Felmerülhet itt a kérdés, hogy a transzformátor nem csak váltakozó áramot képes átadni, miért lehet a kapcsolóüzemű tápegység egyenáramát is transzformálni a transzformátoron keresztül? Igaz, hogy a transzformátor csak váltakozó áramon tud áthaladni. Konkrétan a mágneses fluxus megváltoztatására van szüksége. Mivel a teljesítmény-frekvenciás váltóáram szinuszhullám, és pozitív és negatív félciklusokkal rendelkezik, változást idéz elő a mágneses fluxusban. A kapcsolóüzemű tápegység a kapcsolócsövet használja az egyenáram impulzusos egyenárammá alakítására. A kapcsolócső levágásról vezetésre, majd vezetésről levágásra vált, ami szintén változásokat idéz elő a mágneses fluxusban.
