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Leistungsanalysator von Keysight

Was ist die »Lasttransienten-Erholzeit« – und wie misst man sie?

2. August 2016, 16:59 Uhr | Nicole Wörner

Der Leistungsanalysator IntegraVision verbindet simultane Single-Shot-Spannungs- und Strommessungen mit einer Digitalisierungsrate von 5 MSample/s, einer Auflösung von 16 Bit und einer Grundgenauigkeit von 0,05 %. Die Werte werden auf einem 12,1 Zoll großen Farb-Touchscreen anzeigt.

Die Lasttransienten-Erholzeit einer DC-Stromversorgung besagt, wie schnell deren Ausgangsspannung nach einer abrupten Laständerung wieder den eingestellten Wert annimmt. Um diese Spezifikation angeben zu können, müssen die Stromversorgungshersteller die Erholzeit präzise messen können. Aber womit?

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Von Bob Zollo, Solution Architect for Battery Testing Automotive and Energy Solutions (AES) von Keysight Technologies

Eine ideale Stromversorgung, die im Konstantspannungsmodus betrieben wird, würde die Ausgangsspannung stets auf dem programmierten Wert halten, ganz gleich wie viel Strom die Last zieht. Eine reale Stromversorgung ist jedoch nicht in der Lage, bei einer abrupten Änderung des Laststroms die Ausgangsspannung völlig konstant zu halten. Bei einem plötzlichen Anstieg des Laststroms reagiert der Regelkreis mit einer gewissen Verzögerung: Die Ausgangsspannung sinkt kurzzeitig ab, um sich danach innerhalb einer gewissen Zeit wieder dem programmierten Wert bis auf eine gewisse Restabweichung anzunähern (s. Bild 1). Die Zeit, die die Ausgangsspannung braucht, bis sie wieder den programmierten Wert erreicht, wird als Lasttransienten-Erholzeit bezeichnet.

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Die Lasttransienten-Erholzeit kommt nur bei abrupten Laststromänderungen ins Spiel. Wenn der Laststrom nur langsam ansteigt oder abfällt, wird die Ausgangsspannung so schnell nachgeregelt, dass keine Transienten zu erkennen sind. Je schneller die sich der Laststrom ändert, desto schwerer fällt es der Regelschaltung, mit dem Tempo mitzuhalten und desto ausgeprägter sind die Ausgangsspannungstransienten.

Bild 1 zeigt die Bezugspunkte für die Messung der Lasttransienten-Erholzeit. Die Messung beginnt zum Zeitpunkt der Laststromflanke und endet, sobald die Ausgangsspannung sich bis auf die Restabweichung wieder dem programmierten Wert angenähert hat. Die Restabweichung ist im Datenblatt spezifiziert. Sie kann in Prozent des programmierten Wertes oder als Toleranzband in Millivolt angegeben werden. Die Tabelle unten zeigt einige Beispiele für Lasttransienten-Erholzeit-Spezifikationen. Bei der Stromversorgung Keysight N7952A beispielsweise, ist die Lasttransienten-Erholzeit auf eine Restabweichung von ±100 mV bezogen. Zur Bestimmung der Lasttransienten-Erholzeit bei einer Ausgangsspannung von 25 Volt wird die Zeit gemessen, die die Ausgangsspannung nach einer Laststromänderung von 50 auf 100 % der Volllast benötigt, um sich bis auf ±100 mV dem Sollwert 25 V anzunähern. Der Wert gilt für eine Laststrom-Anstiegszeit ≥10 µs.

Modell	Beschreibung	Lasttransienten-Erholzeit-Spezifikation
Keysight N7952A 40V, 25A, 1000W	Hochleistungs- stromversorgung	100 μs für eine Restabweichung von 100 mV (= 0,25% der maximalen Ausgangsspannung), bei einer Laststromänderung von 50 % auf 100 % der Volllast innerhalb von ³10 μs.
Sorensen XG 40-21 40 V, 21A , 850 W	Stromversorgung der mittleren Leistungsklasse	<1 ms für eine Restabweichung von 0,5% (= 200 mV) der maximalen Ausgangsspannung, bei einer Laststromänderung von 10 % auf 90 % der Volllast.
Kikusui PAK35-30A 35V, 30A, 1000W	Stromversorgung der Einstiegsklasse	2 ms für eine Restabweichung von 10 mV +0,1% des eingestellten Wertes, bei einer Laststromänderung von 20 % auf 100 % der Volllast.

Tabelle: Beispiele für Lasttransienten-Erholzeit-Spezifikationen. Alle Modelle haben ähnliche Ausgangsspannungen und Ausgangsleistungen (etwa 40 V und etwa 1000 W), dadurch sind die Spezifikationen vergleichbar.