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Nr 1–2 2024 www markttechnik de 25 Alternativ kann die PWM-Funktion innerhalb des Prozessors stattfinden Natürlich besteht ein wesentlicher Unterschied zwischen analoger und digitaler Kompensation darin dass erstere durch diskrete Bausteinwerte festgelegt ist wohingegen die digitale Kompensation auch während des Betriebs bei Bedarf beliebig verändert werden kann Vorteile der digitalen Steuerung Während die digitale Steuerung nahezu beliebig genaue Kompensationseigenschaften ermöglicht kann die analoge Steuerung bei geringerer Komplexität tatsächlich eine völlig ausreichende Leistung liefern allerdings nur unter einer bestimmten Bedingung Ändert sich die Schaltungstopologie etwa der Laststrom oder der Ersatzserienwiderstand ESR des Ausgangskondensators der sich mit der Temperatur ändert so sind die optimalen Werte der Kompensationsbausteine je nach Schaltungstopologie unterschiedlich Ebenso weisen diskrete Kompensationsbausteine Toleranzen auf und können mit zunehmendem Alter driften sodass in einem professionellen Design die Amplitudenund Phasenreserven erhöht werden müssen um solch ungünstigste Situationen abzufedern Zur Veranschaulichung zeigt Bild 3 den Amplitudenund Phasengang eines Abwärtswandler-Regelkreises mit einer 4 1-oder 12-dB-Variation der Eingangsspannung Bei diesem speziellen Wandler ergibt sich eine niedrige Phasenreserve von 50° bei Low-Line-Konfiguration da die Amplitude bei niedriger Übergangsfrequenz Fc größer als 1 ist was gut ist und von 30° bei High-Line-Konfiguration was eine geringfügig höhere Stabilität sicherstellt Bemerkenswert ist dass die Amplitude bei High-Line-Konfiguration um 40 dB Dekade abnimmt was zu einer Reaktion mit sehr geringer Dämpfung beiträgt Eine Verbesserung dieser Eigenschaft würde die Leistung in einer Low-Line-Konfiguration mit sehr geringer Dämpfung verschlechtern Dies verdeutlicht den Kompromiss der bei der Kompensation von Regelkreisen mit diskreten Bausteinen erforderlich ist Bei Konfigurationen mit analoger Kompensation können Techniken wie die »Slope-Kompensation« zum Einsatz kommen um die Stabilität unter bestimmten Bedingungen zu verbessern etwa bei einer hohen Anzahl an Schaltzyklen Doch auch hier hängen die optimalen Werte für die Bausteine der Slope-Kompensation von der Ausgangsspannung in unserem als Beispiel herangezogenen Abwärtswandler ab Daher können für ein Netzteil das seine Ausgangsspannung über einen weiten Bereich anpassen muss keine idealen Werte gefunden werden Ein Vorteil der digitalen Steuerung ist dass sie unter allen Bedingungen eine optimale Kompensation ermöglicht wobei die Skalierungsfaktoren bei Bedarf »onthefly« also bei laufendem System angepasst werden Größere Funktionsänderungen wie etwa bei dem Wechsel zwischen Spannungsund Stromregelung können auch beim Laden von Batterien erfolgen – oder es können einfach nicht standardmäßige Ausgangsspannungen und Überwachungsschwellen gewählt werden Dies ermöglicht die Konfiguration vor Ort für verschiedene Anwendungen und den Einsatz des Netzteils als Teil eines größeren Prozessregelkreises beispielsweise in der Fabrikautomation Robotik Kennlinien und Regelkreis-Kompensation sind über einen digitalen Bus steuerbar Bei modernen Netzteilen kann dies wahlweise über PMBus CAN-Bus oder Modbus mit RS-485 oder I 2 Cerfolgen Anbieter von Netzteilen mit digitalen Kernen stellen Software zur Verfügung die über die Benutzeroberfläche mit dem Produkt kommuniziert in der Parameter gewählt und optimiert und dann im nichtflüchtigen Speicher des Prozessors abgelegt werden können Nach der Systementwicklung und -optimierung lassen sich Änderungen der Werkseinstellungen auf Wunsch vom Hersteller fest in das Produkt einprogrammieren Anwendungsbeispiel UV-Härtung Druckfarben und Beschichtungen zu härten stellt einen weltweiten Markt mit einem Volumen von über 5 Milliarden US-Dollar dar Üblicherweise erfolgt das Härten mit UV-LEDs mit einer Leistung von 5 bis 20 kW In Strängen werden die LEDs dabei mit einem präzise eingestellten Strom betrieben der beim Start kontrolliert hochgefahren wird Speziell entwickelte Hochleistungs-Konstantstrom-Netzteile sind nicht sehr verbreitet und eine konstante Spannungsversorgung mit einem zusätzlichen Strombegrenzungsmodul ist teuer XP Powers digitale Universalnetzteile der HPT-Serie oder der neuen HPF-Serie mit einphasigem Eingang sind sowohl für den Parallelals auch für den Serienbetrieb konfigurierbar So lässt sich der tatsächlich angelegte Strom über eine RS-485-Schnittstelle oder über einen Analogeingang programmieren Eine mitgelieferte Benutzeroberfläche und der technische Support machen dies zu einer schnellen und kostengünstigen Lösung Laser-Mikrobearbeitung wird zum Schneiden Fräsen und Markieren verschiedenster Materialien eingesetzt Dabei reichen die Anwendungen vom Trimmen von Halbleiterwafern über das Schneiden und Bohren von Diamanten bis hin zur Textmarkierung im Mikrometerbereich Normalerweise benötigen die dazu eingesetzten Laser 100 Vbei 1 bis 20 kW mit präziser Stromund Spannungsregelung Fernsteuerung und Überwachung – eine ideale Kombination im Hinblick auf die Möglichkeiten eines digital geregelten Netzteils Hier bietet XP Power mit dem Netzteil HPT5K0TS100 ein Produkt mit einer Leistung von 5 kW und einem programmierbaren Ausgang von 0 bis 105 V DC an während das Modell HPLK50 eine Version mit Eingang für Low-Line-Konfigurationen darstellt Zu den Kommunikationsprotokollen gehören PMBus CANopen Modbus und SCPI eg ■ Bild 5 Digitale Netzteile der HPT5K0-Serie von XP Power Bild XP Pow er