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05 2020 Elektronik 23 Power stärke Soll-Stromstärke mit der tatsächlich gemessenen Stromstärke IstStromstärke verglichen Sobald die Ist-Stromstärke gleich der gewünschten Soll-Stromstärke ist wird der Ausgang des Komparators auf logisch 1 gesetzt das Gatter Latch zurückgesetzt und der Schalter ausgeschaltet Während des nächsten Takts kann sich die Soll-Stromstärke ändern was zur Folge hat dass sich der Schalter ausschaltet sobald die Ist-Stromstärke den neuen Sollwert erreicht Somit wird die Spitze des Spulenstroms geregelt Wie wird jedoch der Sollwert der Stromstärke festgelegt? Beim erneuten Betrachten von Bild 1 wird ersichtlich dass eine Spannungsschleife vorhanden ist die mit dem Fehlerverstärker und einer Referenzspannung als Ausgangsgröße den Sollwert der Stromstärke erzeugt Also wird die Ist-Ausgangsspannung mit der Soll-Ausgangsspannung verglichen und der Fehler beziehungsweise die Abweichung zwischen den beiden Werten nach der Spannungsschleifen-Kompensation legt die SollStromstärke fest Die Aufgabe ist deshalb die Polund Nullstellen und somit die Komponentenwerte des passenden Reglers zu berechnen Subharmonische Schwingungen Ein wichtiges Element in Bild 1 ist der Rampengenerator Bei minimaler Eingangsspannung und maximaler Last entstehen bei PCMR ohne Anstiegskompensation subharmonische Oszillationen Das bedeutet dass das Pulsweitenmodulations PWM -Signal zwischen einem kurzen und einem langen Tastgrad hinund herwechselt Weil die Oszillation beziehungsweise Schwingung mit der halben Schaltfrequenz stattfindet wird der Begriff Subharmonische Oszillation oder Schwingung verwendet Ohne zu sehr ins Detail zu gehen besteht die Herausforderung darin dass im Current-Mode praktisch ein konjugiert komplexes Polstellenpaar bei der halben Schaltfrequenz existiert und daher bei der Frequenz eine Resonanz in der Übertragungsfunktion vorliegt Bild 1 Tiefsetzsteller mit Peak-Current-Mode-Regelung PCMR Bild Omicron Lab Die Serie im Überblick Die Serie Regelung von Schaltnetzteilen Schritt für Schritt besteht aus einer Reihe technischer Artikel zum Thema Regelung von Schaltnetzteilen Die Serie besteht aus Auszügen der erfolgreichen Biricha Analog and Digital Power Supply Design-Seminare In den Seminaren lernen Elektronikingenieure wie sich in der Praxis eine stabile Regelung für ein Schaltnetzteil korrekt und technisch fundiert dimensionieren lässt Teil 1 Stabilität im Netzteil in Ausgabe Elektronik 2019 Nr 13 S 20 Teil 2 Messung des Frequenzgangs in Ausgabe Elektronik 2019 Nr 14 S 41 Teil 3 Übertragungsfunktionen verstehen in Ausgabe Elektronik 2019 Nr 16 S 37 Teil 4 Regler für Netzteile in Ausgabe Elektronik 2019 Nr 19 S 38 Teil 5 Voltage-Mode-Regler in Ausgabe Elektronik 2019 Nr 23 S 40 Zusätzlich finden Sie die ersten fünf Teile der Serie bereits auf unserer Webseite www elektronik de power Die Resonanzüberhöhung ist mit der gestrichelten grünen Linie in Bild 3 dargestellt Mit zunehmendem Tastgrad steigt ebenfalls die Güte der Resonanz womit die subharmonischen Schwingungen stärker werden Im Extremfall wird die Güte so hoch dass der Amplitudengang die 0-dB-Achse bei der halben Schaltfrequenz schneidet Die subharmonischen Oszillationen sind einfach mit der sogenannten Anstiegskompensation englisch Slope Compensation zu verhindern Hierzu wird zum gemessenen Stromsignal eine Rampe hinzugefügt damit der Schalter etwas früher ausschaltet Rampengenerator in Bild 1 Die Signalform der Rampe ist über den rot schraffierten Bereich in Bild 2 dargestellt Das frühere Ausschalten dämpft subharmonische Schwingungen und sie klingen ab Viele moderne Regler-ICs haben die Rampe intern eingebaut Auslegung von Peak-Current-Mode-Reglern Bei der Peak-Current-Mode-Regelung kommt typischerweise ein Typ-II-Regler zum Einsatz die Schaltung für den Typ-II-Regler ist in Bild 2 dargestellt Über die Kondensatoren und Widerstände im Rückkopplungsnetzwerk werden die Polund Nullstellen festgelegt Dieser Regler-Typ zusammen mit dem Konzept der Polund Nullstellen wurde in vorangegangenen Beiträgen erläutert Hieraus sind die