Regelungstechnik – Teil 2 von 6 Messung des Frequenzgangs

Messungen aus der Praxis

Als Praxisbeispiel wird nun die Schleife eines analogen spannungsgeregelten Abwärtswandlers gemessen. Durch den Anschluss des Vektor-Netzwerkanalysators Bode 100 an den Abwärtswandler – wie im Abschnitt »Messung der Regelschleife« beschrieben – erhält man die realen Messdaten. Anschließend können diese in Biricha WDS importiert und mit den berechneten Ergebnissen verglichen werden (Bild 4). Die schwarze Kurve entspricht dem Messergebnis des Bode 100 und die grüne Kurve dem vom WDS berechneten Ergebnis. Es liegt eine nahezu perfekte Übereinstimmung zwischen den berechneten und gemessenen Ergebnissen der Regelstrecke und des Reglers vor.

Im ersten Teil der Serie in der Ausgabe Elektronik 13, S. 20ff, wurde erläutert, worauf in einem Bode-Diagramm zu achten ist, um die Stabilität beurteilen zu können. Kurzum lässt sich sagen, dass die Durchtrittsfrequenz (Fx), die Phasenreserve (P.m.), die Amplitudenreserve (G.m) und der Anstieg des Amplitudengangs bei Durchtrittsfrequenz (Slope at Fx) relevant sind.

Diese Daten können aus dem Bode-Diagramm in Bild 4 abgelesen werden. WDS zeigt diese aber auch automatisch in der »Stability Box« an (Tabelle). Es ist deutlich zu erkennen, dass mithilfe von WDS ein sehr robustes und stabiles Netzteil entworfen wurde. Der in der Praxis gemessene Wert stimmt sehr gut mit dem Sollwert überein.

Zusammenfassung von Teil 2

Im zweiten Beitrag wurde erläutert, wie die Schleife, der Regler und die Regelstrecke des Netzteils mithilfe des Vektor-Netzwerkanalysator Bode 100 vermessen werden. Die Messung wurde durch Einspeisen eines sinusförmigen Signals verschiedener Frequenzen in die Schleife und Erfassen der Änderung des Signals beim Durchlaufen des Systems realisiert. Die Schaltungsaufbauten für die Schleife, die Regelstrecke und den Regler sind inBild 1 bis 3 dargestellt.

So geht es weiter

In der Ausgabe Elektronik 16 geht es weiter mit dem dritten Teil der Serie: Dort wird die Übertragungsfunktion erläutert, angefangen bei den Grundprinzipien bis hin zur Nutzung für die analytische Auslegung eines Netzteil-Reglers zur Erfüllung der Stabilitätskriterien.

Zusätzlich finden Sie den ersten Teil auf unserer Webseite: www.elektronik.de/Serie-Schaltnetzteile.

Regelungstechnik in der Praxis

Die Serie »Regelung von Schaltnetzteilen – Schritt für Schritt« besteht aus einer Reihe technischer Artikel rund um die Regelung von Schaltnetzteilen. Grundlage sind Auszüge aus den «Biricha Analog and Digital Power Supply Design«-Seminaren. Dort lernen Elektronikingenieure, wie sich in der Praxis eine stabile Regelung für ein Schaltnetzteil korrekt und technisch fundiert dimensionieren lässt.