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Intelligente Kompensation

Platz da!

18. Februar 2019, 15:31 Uhr | Thong Anthony Huynh, Principal Member of the Technical Staff, Applications, Industrial Power bei Maxim Integrated

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Fortsetzung des Artikels von Teil 2

Beispiel für eine intelligente, breitbandige interne Kompensation

Bilder 3 und 6 und Tabelle 2 zeigen den Schaltplan, das Evaluation-Board und die Stückliste eines Abwärtswandlers mit intelligenter, breitbandiger interner Kompensation.

Dieser Wandler arbeitet auch mit einer Spitzenstromregelung mit fester Frequenz. Er verfügt jedoch über eine intelligente, breitbandige interne Kompensation. Die Schaltfrequenz des Evaluation-Kits ist auf 450 kHz voreingestellt. Die interne Kompensation ist für folgende Werte optimiert: 24 V Eingangsspannung, 3,3 V Ausgangsspannung, 450 kHz Schaltfrequenz und einen Keramikausgangskondensator mit 47 µF. Dies ist im Vergleich zur vorherigen Baugruppe nur die halbe Ausgangskapazität. Es wird sich später zeigen, dass dieser Abwärtswandler aufgrund seiner großen Schleifenbandbreite nur die Hälfte der Ausgangskapazität für ein vergleichbares transientes Ausgangsverhalten benötigt.

Die Leistungsfähigkeit einer intelligenten, breitbandigen internen Kompensation zeigt sich, wenn man die Reaktionen des Wandlers auf Laststufen-Transienten bei verschiedenen Betriebsbedingungen untersucht. Bild 7a zeigt ein Testergebnis mit der ursprünglichen Konfiguration (47 µF), während Bild 7b das Ergebnis mit der doppelten Ausgangskapazität (2 × 47 µF) zeigt.

Die ursprüngliche Schaltung (47 µF) hat eine Spannungsabweichung von 176 mV pk-pk. Bei einer doppelt so hohen Ausgangskapazität (2 × 47 µF) reduziert sich die Spannungsabweichung dank der intelligenten, breitbandigen internen Kompensation auf 48 Prozent mit 84 mV pk-pk. Die gute Wellenform der Ausgangsspannung nach jeder Abweichung deutet ebenfalls auf einen sehr stabilen Schleifenbetrieb hin. Darüber hinaus benötigt dieser Wandler aufgrund seiner großen Schleifenbandbreite im Vergleich zur einfachen internen Kompensationslösung nur die Hälfte der Ausgangskapazität für ein vergleichbares Transientenverhalten am Ausgang.

Tabelle 3 zeigt einen direkten Vergleich eines Abwärtswandlers mit einfacher, interner Kompensation und einer intelligenten, breitbandigen internen Kompensation.
Bei der Messung des Transientenverhaltens der Ausgangsspannung muss ein rauscharmer Oszilloskop-Tastkopf verwendet werden. Bild 8 zeigt, was zur Messung dieser Spannungen verwendet wurde. Die in diesem Experiment verwendeten Geräte sind: Netzteil HP6032A, elektronische Last Agilent 6060B und Oszilloskop Tektronix TDS3034B. Laststufen-Anstiegsrate: 1 A/µs, Ausgangsspannung Prüfbandbreite, Ch4: 20 MHz, Ausgangsstrom Prüfbandbreite, Ch3: 300 MHz.
Zusammenfassung

Die interne Kompensation trägt dazu bei, die Anzahl der externen Komponenten und die Komplexität der Schaltung für Stromversorgungen mithilfe einer höheren Integration zu reduzieren. Allerdings gehen die Vorteile bei einer einfachen, internen Kompensation zulasten einer geringeren Systemleistung und eventuell auch zulasten der Schleifenstabilität. Die intelligente, breitbandige interne Kompensation, wie sie im MAX17503 verfügbar ist, kombiniert das Beste aus beiden Welten: hohe Integration bei gleichzeitiger Beibehaltung der optimalen Regelbandbreite und Regelkreisstabilität, geringere Größe und Kosten, kleinere Ausgangskapazitäten.