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Forum: Digitale Signalverarbeitung / DSP Regelschleife mittels DSP


Autor: Mauro (Gast)
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Hallo Leute,

hab mal ne Frage:

Hat sich schon mal jemand mit der digitalen Regelung eines
Schaltnetzteils mittels DSP beschäftigt?

Das Problem genau ist

1. erstellen der Übertrgungsfunktion
2. implementierung in C oder ASM

Gruß
Mauro

Autor: Olaf (Gast)
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Nein, das hat vermutlich noch niemand. :-)

Warum? Weil ein einfach OP immer noch VIEL schneller ist als ein TEURER
 DSP mit VIEL Entwicklungszeit.
Hinzu kommt das man sich gerade bei Schaltnetzteilen bemueht moeglichst
schnell zu sein um die Induktivitaeten und Kapazitaeten klein zu
bekommen.

Es gibt natuerlich wie immer Ausnahmen. Atmel hat z.B eine Applikation
wo sie einen Tiny als schlechtes Schaltnetzteil verweden. Das kann in
einzelfaellen dann sinnvoll sein wenn man exotische Sonderfunktionen
will. Man konnte sich z.B ein Schaltnetzteil programmieren das eine
definierte Spannung fuer eine Taschenlampenbirne erzeugt, die Lampe
beim einschalten langsam hochfaehrt damit sie nicht durchbrennt,
gleichzeitig den Ladezustand des Akkus ueberwacht und die Lampe blinken
laesst, oder dunkler schaltet wenn der Akku leer wird.
Sozusagen einen Superluxustaschenlampe mit einem Tiny.

Aber fuer ein normales Netzteil wuerde man das sicherlich nicht
machen.

Olaf

Autor: Mauro (Gast)
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Hallo Olaf,

das würde ich so nicht unbedingt sagen. Wenn man z.B. die
Regelparameter des Schaltnetzteiles mal (geschwind) ändern möchte, muss
man dazu kein Lötkolben in die Hand nehmen. Das mit der Geschwindigkeit
ist auch so ne Sache. Es gibt DSP's mit 150 MHz Takt. Natürlich kann
man damit keine Stromanstiegszeiten im ns Bereich Messen, aber das ist
hier auch nicht die Aufgabe, denn für einen solchen Fall muss man
"extern" sorge tragen. Hier geht es primär darum, den ganzen analogen
Regelteil digital zu verpacken.

Gruß
Mauro

Autor: Olaf (Gast)
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Warum sollte man die Regelparameter eines Schaltnetzteils aendern
wollen? Aus einem Schaltnetzeil soll eine bestimmte Spannung ueber
einen moeglichst breiten Belastungsumfang rauskommen. Das kann ein
analoger Regler leisten, wie man an den unzaehligen fertigen
SchaltreglerICs sehen kann und der kostet nichts im vergleich zu einem
DSP.

Und was sind schon 150Mhz Takt? Wieviel Befehle wirst du fuer eine
Regelschleife brauchen? 50? 100?

Mir faellt da wirklich keine sinnvolle Anwendung ein.

Olaf

Autor: Mauro (Gast)
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Weil sich die Anzahl der benötigten Bauteile so auf ein minimum
Reduzieren lässt? Da man die Ausgangsspannung 'digital' steuern kann?
Da man dann den Algorithmus auf so ziemlich alle
Schaltnetzteiltopologien leicht anpassen lässt? Besseres
Rauschverhältnis? Leichte abänderung aller Parameter? Einchip Lösung?

Wenn ich noch ein bisschen drüber nachdenke, fallen mir mit sicherheit
noch ein paar Sachen ein.

Gruß
Mauro

Autor: Benedikt (Gast)
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So wie z.B. Hohe Kosten, geringere Sicherheit (z.B. bei Absturz des DSP)
und noch viele weitere...

Autor: MSE (Gast)
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@Benedikt zum Thema Absturz:
Ein DSP ist kein PC mit Windows drauf, der braucht nicht mehrere
Minuten, um wieder hochzufahren. Hier kann sicher irgendwie mittels
Watchdogtimer ein engmaschiges Sicherheitsnetz gespannt werden. Es gibt
schließlich viele Anwendungsgebiete mit schnellen Regelungen, die
sicherheitsrelevant sind.
Die Kosten sind immer eine Frage des Bauteils, dass man verwendet und
der Stückzahl davon...

Gruß, Michael

Autor: Matthias (Gast)
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Hi

LQFP128 + Spannungsregler + MOSFET-Treiber + Softwareentwicklung vs.
SSOP24?

Ich weiß wohl für was ich mich entscheiden würde :-)

Matthias

Autor: Benedikt (Gast)
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@MSE
Ich weiß ja nicht wie schnell der Watchdogtimer ist, aber wenn man bei
einem Schaltnetzteil den MOSFET mal ein paar ms statt us anlässt knallt
es...
Es muss nicht Windows sein, um einen Controller zum Absturz bringen zu
bringen. Ich kenne eigentlich kein Gerät mit uC, uP, DSP usw. das noch
nie abgestürzt ist. Hier mal ein Liste von Geräten bei denen nur ein
Entfernen der Batterien bzw. ziehen des Netzsteckers half:
-Fahrradtacho
-Digitalkamera
-TV (Menüeinstellungen)
-Sat Receiver (Sowohl MPEG Dekoder DSP als auch Menü)
-Telefonanlage
und vieles mehr..

Autor: MSE (Gast)
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@Benedikt

Ich kann auch nicht aus dem Stehgreif sagen, welche Reaktionszeit sich
mit einem Watchdog-Timer realisieren lassen. Aber es sollte theoretisch
möglich sein, ihn auf das Auslassen von ein oder zwei Reglerzyklen zu
dressieren. Das Booten des DSP-Programms kann auch sehr schnell gehen.
Es gibt einfach Schaltungen, die nicht abstürzen dürfen bzw. die so
gebaut sein müssen, dass es danach trotzdem schnell genug weiter geht.
Und ich denke hier läßt es sich im Prinzip vermeiden, dass der Ausfall
im Bereich von Millisekunden dauert.
Man könnte ausserdem eine Abschaltung der MOS-Stufe bei Erkennen des
Absturzes vorsehen.

Die von Dir genannten Geräte sind Geräte aus dem Konsumer bereich, die
nicht auf Ausfallsicherheit hin entwickelt wurden.

Gruß, Michael

Autor: Stephan Hochberger (Gast)
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Bei nem Abwärtswandler sollts gehen... (wenn der Last ne Spannungsspitze
im Fehlerfall nichts ausmacht)

Alle anderen Arten von SNTs scheiden aus. Bei halbwegs sinnvoller
Dimensionierung liegen zwischen Normalbetrieb und Rauch vielleicht
10-30 us. (Induktivität geht in Sättigung, Strom vervielfacht sich,
Transistor brennt durch, C explodiert, Spule brennt durch)

Du kannst die Schaltung natürlich sooo überdimmensionieren, dass die
Teile es aushalten, Widerstände einbauen um den maximalen Strom zu
begrenzen, etc.. Dann wirds aber wohl unwirtschaftlicher als ein Trafo
mit Längsregler.

Autor: Mauro (Gast)
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Hallo Leute,

da hab ich was angefangen. Es läuft jetzt in eine ganz andere Richtung
als geplant. Hier geht es nicht um Absturz und Explosionen sondern um
die Realisierung. Sprich Aufstellen der Regelschleife im
Laplace-Bereich übertragung in eine Z-Funktion und erstellen des
C-(ASM)-Algorithmuses. Das man sicherheitsmassnahmen (im Code)
berücksichtigwen muss, ist klar.

Gruß
Mauro

Autor: Matthias (Gast)
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Hi

Z-Übertragungsfunktion? Die üblichen Schaltregler sind nichts anderes
als Zweipunktregler mit ein paar Zusatzfeatures. Mehr nicht.

Matthias

Autor: Mauro (Gast)
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Also gut,

Bsp: Buck-converter mit nötigster Austattung
("Schalter",Diode,Spule,Kondensator,Last). Der Schalter muss
periodisch (120 kHz) mit einem Verhältnis d geschalten werden, damit am
Ausgang die gewünschte "kleinere" Spannung aber dafür "größerer"
Strom rauskommt. Jetzt ist aber der Schalter hochgradig nichtliniear!
D.h. man muss zuerst die Übertragungsfunktion (Kleinsignal) im
s-Bereich aufstellen. Daraus und aus der Kenntnis (wenn man die
Kenntnis hat) der anderen Blöcke (PI-Regler, Strecke,...) sollte man
dann die Regelstrecke aufstellen können. Jetzt fehlt nur noch die
Kenntnis!

Gruß
Mauro

Autor: Florian Scharf (Gast)
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Auch nen analoger Regler kann kaputtgehen. Korrosion und Änderung von
irgendwelchen Übergangswiderständen, Alterung usw. Ausserdem gibts bei
DSPs, die für Motorsteuerung ausgelegt sind, bei den PWMs auch
Fault-Eingänge, über die die PWM Ausgänge hardwaremässig hochohmig
gezerrt werden. Da pfeift nix durch, im Gegenteil, ist sogar
vielseitiger als reine analoge Lösungen, und das bei gleicher
Sicherheit. UNd darum kanns eben auch gehen, Vielseitigkeit. In einen
µC kann man Spannungs- und Stromprofile einspeichern, die abgefahren
werden. Das ist im übrigen derzeit meine Diplomarbeit. ;)

der Flo

p.s. ich habe auch noch keinen Ansatz für die Übertragungsfunktion,
wäre aber sehr an Erkenntnissen interessiert :)

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