Intelligente Kompensation Platz da!

Bild 1: Schematische Darstellung eines Abwärtswandlers mit externer Kompensation
Bild 1: Schematische Darstellung eines Abwärtswandlers mit externer Kompensation

Das Verkleinern der Stromversorgung gehört oft zu den obersten Prioritäten eines Systementwicklers, nicht weil es besonders attraktiv ist, sondern weil vielmehr der Platz auf der bereits überfüllten Leiterplatte benötigt wird, um die wichtigsten Verkaufsmerkmale des Produkts unterzubekommen.

Anbieter von Stromversorgungen haben an vielen Stellschrauben gedreht, um ihre Produkte zu verkleinern. Ein Ansatz besteht darin, das sperrige, externe Rückkopplungskompensationsnetzwerk in den IC zu integrieren, sprich: eine interne Kompensation durchzuführen.

Die interne Kompensation ist allerdings auch nicht ganz ohne. Sie kann die Bandbreite und Stabilität der Rückkopplungsschleife der Stromversorgung beeinträchtigen.

Nachfolgend werden verschiedene interne Kompensationstechniken untersucht. Eine davon bietet eine große Schleifenbandbreite und hohe Integration, ohne Kompromisse bei der Bandbreite und der Stabilität der Rückkopplungsschleife eingehen zu müssen.

Bild 1 zeigt eine typische Stromversorgung mit Rückkopplungsschleife und externer Kompensationsschaltung. Die Kompensationsschaltung ist auf einen bestimmten Betriebszustand (Eingangsspannung, Ausgangsspannung Vout, Schaltfrequenz fsw und Ausgangskondensator Cout) optimiert. Wenn sich einer oder mehrere der Betriebsparameter ändern, muss die Kompensation geändert werden.

Bei einer einfachen internen Kompensation wird im Wesentlichen die für einen bestimmten Betriebszustand optimierte Kompensationsschaltung in den IC integriert. Der IC mit der internen Kompensationsschaltung funktioniert so lange einwandfrei, bis sich ein oder mehrere Betriebsparameter ändern. Bild 2 zeigt eine Stromversorgung mit einfacher interner Kompensation.

Die interne Kompensation ist für einen bestimmten Betriebszustand optimiert. Dieser Wandler arbeitet bei diesem spezifischen Betriebszustand hervorragend, ist aber auch auf diesen Betriebszustand beschränkt. Seine Leistung verschlechtert sich, wenn sich der Betriebszustand ändert, z.B. durch Änderung der Werte von Vout, fsw und/oder Cout.

Bild 3 zeigt den Schaltplan eines Abwärtswandlers, der eine intelligente, breitbandige interne Kompensation nutzt. Diese Technik ermöglicht die Anpassung an unterschiedliche Schaltungsbedingungen und behält die optimierte Schleifenbandbreite für ein breites Spektrum von Betriebsparametern bei. Und damit wird außerdem die Anzahl der externen Komponenten minimiert, um eine hochinte­grier­te, kompakte Stromversorgung zu realisieren.