Regelungstechnik – Teil 1 von 6
Stabilität von Netzteilen
Fortsetzung des Artikels von Teil 1
Praxisbeispiel
Bild 2 zeigt ein Bode-Diagramm mit echten Messdaten eines spannungsgesteuerten Abwärtswandlers. Das Netzteil wurde mithilfe des Frequenzganganalysegeräts Bode 100 von Omicron Lab vermessen. Es weist eine Durchtrittsfrequenz von 11,2 kHz auf. Es handelt es sich um jene Frequenz, bei der der Amplitudengang die 0-dB-Achse schneidet. Die Schaltfrequenz des Netzteils liegt bei 200 kHz. Somit beträgt die Durchtrittsfrequenz weniger als ein Zehntel der Schaltfrequenz. Dadurch ist die erste Bedingung, wie oben beschrieben, erfüllt. Die Phasenreserve bei der Frequenz lässt sich im Programm automatisch bestimmen und beträgt 55°. Auch die zweite Bedingung ist also erfüllt, da der Wert über dem Minimum von 45° liegt.
Im verwendeten Diagramm wird bei 0° mit dem Zählen gestartet, anstatt bei -180°. Das ist auf die Messmethode und den invertierenden Operationsverstärker des Netzteils zurückzuführen. Dementsprechend ist die Phasenreserve von der 0-Grad-Achse statt der -180-Grad-Achse aus abzulesen. Abgesehen von der geänderten Bezugsachse gibt es keine weiteren Unterschiede. Als nächstes wird die Amplitudenreserve bestimmt.
Die Phase erreicht keinen Wert von -180° – beziehungsweise 0° in diesem Diagramm –, obwohl die Amplitudenreserve zuvor genauso definiert wurde. Allerdings lässt sich feststellen, dass die Amplitudenreserve beim Erreichen der halben Schaltfrequenz bereits über 20 dB beträgt. Das ist ein guter Wert, da die Amplitudenreserve deutlich über dem Minimalwert von 10 dB liegt, selbst wenn sie nicht abgelesen werden kann. Zum Schluss muss noch der Anstieg bei Durchtrittsfrequenz ermittelt werden: Er liegt bei etwa -22 dB pro Dekade. Auch die letzte Bedingung ist somit erfüllt. Es lässt sich also mit Sicherheit sagen: Es handelt sich um ein stabiles, gut abgestimmtes Netzteil.
| Zusammenfassung von Teil 1 |
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In diesem Beitrag wurden die Grundlagen der Stabilitätsanalyse im Frequenzbereich erläutert. Dazu wurde erklärt, wie Bode-Diagramme erstellt werden und worauf für ein stabiles Netzteil geachtet werden sollte:
Weitere Informationen finden Sie auf der Seite von Biricha Digital Power. |
So geht es weiter
In Teil 2 der Serie wird erläutert, wie der Frequenzgang eines Netzteils in der Praxis gemessen und geprüft wird. Dabei wird erklärt, wie man das Bode-Diagramm der Leistungsstufe, des Kompensators und natürlich der gesamten Schleife messtechnisch ermittelt.
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