Stromversorgung / Netzgeräte
Digital wird optimal
Fortsetzung des Artikels von Teil 2
Anpassen der Regelschleifenverstärkung
Wie digitale Stromversorgungen ihre Vorteile gegenüber den analogen Varianten ausbauen.
Im Weiteren wird ein Trick angewendet, welcher hilft, ein Überschießen der Ausgangsspannung nach einer Lasttransiente zu reduzieren. Bild 4 zeigt die Möglichkeit, wie die Verstärkung der Regelschleife bei Erreichen verschieden hoher Ausgangsspannungen verändert werden soll. Es wird quasi die Regelschleifenkompensation für einen kurzen Zeitraum nach einer Lasttransiente dynamisch modifiziert. Dadurch kann auf Lasttransienten bei gleichbleibend stabilem Regelverhalten schneller reagiert werden. In Bild 4 ist die nominale Ausgangsspannung auf 12 V eingestellt.
Bild 5 zeigt das Verhalten einer typischen Schaltung mit nichtlinearer Transientenantwort sowie mit linearer Transientenantwort. Es ist zu erkennen, dass die Regelung der Ausgangsspannung stark optimiert wurde. Das Ausmaß der Verbesserung ist von der verwendeten Schaltreglertopologie sowie unterschiedlichen Betriebsparametern der Stromversorgung bestimmt. In vielen Fällen kann die dynamische Anpassung der Regelschleife beachtliche Ergebnisse erzielen.
Eine bewährte Möglichkeit, besonders schnell auf Veränderungen der Eingangsspannung zu reagieren, ist das „Voltage-Feedforward“. In herkömmlichen Stromversorgungen wird eine Veränderung der Eingangsspannung erst dadurch erkannt, dass die Ausgangsspannung bei gleichbleibendem Tastverhältnis variiert. Die Regelschleife sorgt in einem weiteren Schritt dafür, dass die Ausgangsspannung wieder auf ihren Sollwert gebracht wird. Dieses Regelverhalten kostet Zeit und vergrößert so die Ausgangsspannungs-Abweichungen im Falle einer Eingangsspannungsvariation. Um solche Situationen besser zu verarbeiten, können Eingangsspannungs-Veränderungen direkt in das Tastverhältnis mit einfließen. Im Idealfall bleibt die Ausgangsspannung bei Eingangsspannungstransienten nahezu konstant. Dieses Konzept findet bereits bei manchen analogen Controllern Anwendung. In einigen digitalen Controllern wie dem ADP1055 ist diese Fähigkeit ebenfalls implementiert. Ein speziell für diese Funktion eingesetzter ADC mit 1 µs Abtastrate ist dafür vorgesehen. Die Geschwindigkeit ist schnell genug, um Veränderungen der Eingangsspannung zügig zu erkennen, dabei jedoch auftretende Störungen wie Spannung-Spikes zu ignorieren.
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- Optimierte Regelschleifen
- Anpassen der Regelschleifenverstärkung
- Optimierte Regelschleife und nun?
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