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Digital Power

Erfüllte Verheißungen

12. November 2010, 11:02 Uhr | Bill Hutchings

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Fortsetzung des Artikels von Teil 2

Erfüllte Verheißungen

Zunächst erfolgt eine Anlaufverzögerung, bevor die Ausgangsspannungsreferenz auf die gemessene Ausgangsspannung gestellt wird. Die Referenz wird jetzt inkrementiert, bis der endgültig gewünschte Referenzwert erreicht ist. An diesem Punkt endet die Softstart-Routine und der normale Systembetrieb beginnt.

Durch den digitalen Regler lässt sich die Softstart-Routine sehr flexibel einsetzen. Sie kann auch zu verschiedenen Zeiten mit unterschiedlichen Parametern aufgerufen werden. Zum Beispiel lassen sich, wenn das System nach einem Fehler einen Neustart versucht, die Startverzögerung und die Softstart-Dauer auf unterschiedliche Werte einstellen.

Schneller arbeitende Regler neigen dazu, höhere Störspannungen zu erzeugen, die auch im rückgekoppelten Signal auftreten. In den meisten Leistungswandlern müssen deshalb die Rückkopplungssignale gefiltert werden, um sie von Störspannungen zu befreien und Fehlauslösungen der Strombegrenzung und Fehlerschutzschaltungen zu verhindern.

In manchen Fällen können die durch den MOSFET ausgelösten Störspitzen das Maximum der Strombegrenzung überschreiten. Mit analogen Verfahren ist es allerdings schwer, solche Spitzenpegel aus dem Stromrückkopplungssignal herauszufiltern, ohne die Signalform zu beeinflussen.

Sollen Regelschleife und Strombegrenzung präzise arbeiten, muss aber die Signalform erhalten bleiben. Und so kommt häufig die Technik der Einschaltflankenausblendung zum Einsatz, sodass der Regler die Störspitzen auf dem Rückkopplungssignal in der Nähe der PWM-Schaltflanken nicht »sieht«.

Für einen analogen Regler muss hierfür eine diskrete Schaltung entwickelt werden, die das Rückkopplungssignal für eine festgelegte Dauer unterdrückt. Typischerweise kommt dafür ein Transistor zum Einsatz, der vom Gate-Treiber des Leistungs-MOSFETs über ein RC-Glied verzögert aufgesteuert wird.

Diese Verzögerung bewirkt, dass die Messschaltung die Spannungsspitzen beim Einschalten nicht sieht. Im »dsPIC33F« der »GS«-Serie von Microchip gehört die Ausblendschaltung zum Standard und die Verzögerung wird durch einen Software-Parameter gesetzt. Die Ausblendung lässt sich jederzeit aktivieren oder deaktivieren, und der Anwender kann bestimmen, welche PWM-Flanke hierfür in Frage kommt.

Adaptive und nichtlineare Regelung

Digitale Regler können die Funktionsweise des Netzteils während der Laufzeit ändern. Eine der Möglichkeiten für adaptive Regelung ist der Einsatz mehrerer Sätze von Regelschleifenkoeffizienten.

Da die Leistung des Systems sich bei verschiedenen Betriebsbedingungen – zum Beispiel Änderung von Netzspannung und/oder Last – ändert, können die Koeffizienten im Betrieb modifiziert werden, um bei jedem Arbeitspunkt die beste Leistung zu erzielen.

Zusätzlich sollte man berücksichtigen, dass ein System für Betriebstemperaturen bis zu +50 °C ausgelegt ist. Aus verschiedenen Gründen kann diese Grenze jedoch überschritten werden. In diesen Fällen wird die Software auf eine geringere Strombegrenzung umgeschrieben. Diese Implementierung kann schon helfen, das System auch außerhalb seiner normalen Grenzwerte sicher zu betreiben, wenngleich mit einigen Einschränkungen.