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Stromversorgung

Spezifizieren von Gleichspannungs-Netzteilen

12. Juni 2014, 14:18 Uhr | Bill Martin, Ametek

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Das Einschwingverhalten

Eine wichtige Spezifikation für viele Anwendungen ist das Einschwingverhalten. Es gibt an, wie gut ein Netzteil auf Änderungen des Strombedarfs bzw. der Lastimpedanz reagiert. Wenn die Stromaufnahme des Verbrauchers in kurzer Zeit stark fällt oder zunimmt, kann die Ausgangsspannung entsprechend deutlich steigen oder fallen, da die interne Regelung des Netzteils nicht in der Lage ist, verzögerungsfrei auf diese Änderungen zu reagieren.

Ein besseres Einschwingverhalten muss gelegentlich mit mehr Welligkeit und Rauschen erkauft werden. In einem programmierbaren Netzteil ist ein Kompromiss zwischen dem internen Spannungsregelkreis und dem Ausgangsfilter zu schließen. Ein großes Ausgangsfilter hält die Welligkeit und das Rauschen niedrig, lässt das Netzteil dafür aber schleppender auf Laständerungen reagieren. Ein reaktionsschneller Regelkreis wiederum ergibt zwar kürzere Ansprechzeiten, kann aber Über- und Unterschwinger erzeugen, die Schäden am Prüfling verursachen können.

Das Prüfen von Mobiltelefonen gehört zu den Anwendungen, in denen es auf ein gutes Einschwingverhalten ankommt, denn das DC-Netzteil muss hier den Akku des Mobiltelefons simulieren. Wenn das Handy zu senden beginnt und die Stromaufnahme steil ansteigt, ist dies für den Akku kein Problem, wohl aber für ein programmierbares Schaltnetzteil. Hier wäre tatsächlich ein lineares Netzteil besser geeignet, da der Leistungsbedarf gering ist und lineare Netzteile in der Regel ein besseres Einschwingverhalten aufweisen als Schaltnetzteile.

Anders ist die Situation beim Testen von Relais und Sicherungen für den Kfz-Bereich. Das programmierbare DC-Netzteil muss hier bei Spannungen bis zu 30 V DC hohe Ströme liefern, sodass die geforderte Leistung meist zwischen 5 und 10 kW liegt. Da ein starkes Überschwingen der Ausgangs-Gleichspannung das Relais oder die Sicherung beschädigen könnte, sollte ein Netzteil gewählt werden, das den Ausgangsstrom verzögerungsfrei von null auf Maximum und umgekehrt regeln kann.

Eine geeignete Möglichkeit, das Ausmaß der Über- und Unterschwinger zu begrenzen, ist die Verwendung einer Vorlast, die parallel zum Prüfling geschaltet wird und dafür sorgt, dass die prozentuale Änderung des Ausgangsstroms kleiner ausfällt. Wenn der Ausgangsstrom je zu 50 % durch die Vorlast und den Prüfling fließt, hat eine Änderung der Stromaufnahme des Prüflings um 100 % nur eine Änderung von 50 % am Ausgangsstrom des Netzteils zur Folge. Hiermit wird das Netzteil wesentlich leichter fertig, sodass das Risiko großer Spannungs-Überschwinger deutlich sinkt. Als Vorlast kann eine einfache ohmsche Last verwendet werden, wobei es überhaupt nicht darauf ankommt, ob 40, 50 oder 60 % des gesamten Strombedarfs auf die Vorlast entfallen.

Ein klarer Nachteil einer Vorlast ist, dass das Netzteil einen doppelt so hohen Ausgangsstrom liefern muss. Beim Einsatz von AMETEK-Schaltnetzteilen hat man allerdings den Vorteil, dass die Mehrleistung relativ kostengünstig zu haben ist, sodass die Vorlast tatsächlich billiger und praktikabler ist als die Verwendung spezieller, für genau diese Anwendung ausgelegter Netzteile.