Regelung Schaltnetzteile

[stephan (Gast)]

ich möchte einen stepdown spannungswandler im current-mode über einen PI 
Regler analog regeln. die strecke die ich regeln muss besteht aus einem 
tiefpass 1ter ordnung mit der zeitkonstante aus Lastwiderstand und 
Ausgangskondensator. nun hab ich je nach last unterschiedliches 
zeitverhalten. meine frage ist, auf welche zeutkonstante ich meinen PI 
Regler einstellen soll bzw. welche zeitkonstante ich kompensieren soll?
die verstärkung vom regler stell ich so ein dass der regelkreiss bei 
jeder last immer stabil ist. aber auf welchen wert dimensioniere ich 
mein Integrationsglied vom Regler?
gruss

[baha (Gast)]

Hi Stephan,

hast du auf deiner Schaltung eine Drossel vor dem Elko und kennst du den 
Widertsand deines Elkos und in welchem Bereich liegt deine Last.
Das sind die hauptsächichen Dinge, die man wissen soll.
Am besten stelle deine Schaltung dar, damit man weiß, worauf man achten 
soll.

gruß
baha

[stephan (Gast)]

ja da ist eine drossel vor dem elko. die schaltfrequenz liegt bei 
100kHz. die Resonanzfrequenz des LC-Glieds bei 15,9kHz (100k 1/sec).
durch die peakcurrent-mode regelung wird aber das schwingfähige LC Glied 
auf eine verzögerung 1ter ordnung kompensiert.
Die Last liegt zwischen 100mOhm und 5kOhm (entsprechend Leerlauf).

gruss

[baha (Gast)]

bei deiner Schaltung musst du auf die Pole und Nullstelle achten, und 
sie müssen irgendwie unterdrückt werden.
Nullstelle: 1/(2*pi*ESR*C_elko)
Pole:       1/(2*pi*sqrt(L*C))

Du kannst deine Schaltung simulieren. AC bzw. Transienten Analse 
durchführen.
Wenn du mehr machen willst, so kannst du deine Schaltung in Small Signal 
Analayse umwandeln, danach das ganze in Laplace etc.

baha

[Tim (Gast)]

ha, genau mein Thema!

Auf das L im Ausgangsfilter muss man nicht achten. Bei 
current-mode-control wird ja ein Strom eingestellt. Die 
Uebertragungsfunktion von Ausgangsspannung in Abhaengigkeit vom Strom 
ist gegeben durch den RC-Tiefpass, also 1ster Ordnung.
Da sich die Last ja aendert kannst du den Regler nicht perfekt 
einstellen. Suche dir eine Last, die dem Normalbetrieb entspricht und 
leg den Regler dafuer aus.

Zwei Anmerkungen will ich noch machen: Ein PI regler hat kein 
Tiefpassverhalten.  Das kommt bei dir erst durch den Fehlerverstaerker 
und dessen Bandbreite. Pass auf, dass du nicht instabil wirst. Ich 
benutze in meiner Schaltung einen Lag-Lead-Regler (kann mir nie merken 
welcher welcher ist). Da stelle ich den Tiefpass selber ein. Du muss 
naemlich bei currentmode control aufpassen, dass du bei 
Tastverhaeltnissen >50% instabil werden kannst, wenn du keine 
Rampenkompensatzion benutzt. Auch bei verhälnissén <50% kann es 
vorkommen, weil sich im Frequenzgang des Leistungsteils eine 
Rosonanzüberhöhung einstellt. Ist deine daempfung nicht start genug kann 
diese üeberhöhung dazu führen, dass der Frequenzgang der Amplitude da 
>0db wird und es schwingt.

zweitens: ich könnte jetzt krass sagen: vergiss die Theorie, so ist es 
natürlich nicht, aber meine Erfahrung sagt mir: alles ist relativ. Bei 
hohen Schaltfrequenzen (ich hab hier 500kHz bei nem 50W Netzteil) ist 
das so ne Sache mit den Filterkondensatoren. Elkos kann man in dem 
Bereich abschreiben, und auch Keramik in brauchbaren Größen stösst da 
langsam in seine Grenzen. Bei mir ist es inzwischen so,dass ich 6 
Kermaik Cs parallelgeschaltet habe, die den Spannungsripple aufnehmen 
sollen und einen dicken (1mF) Elko, der die Lastwechsel abfängt. Obwohl 
mein Regler relativ lahm eingestellt ist kann ich so sprunghafte 
Lastwechsel von 0W auf 40W machen, ohne auch nur einen Spannungseinbruch 
auf dem Oszi zu sehen.

Die Moral von der Geschicht. Die absoluten Frequenzen sind nicht so 
spielentscheidend. Wichtig ist ein bunter Mix Ausgngs-Cs, die eine 
grosse Kapazität bilden. Denn die Frequenzen, die aus den ESRs entstehen 
wirst du eh nichzt wirklich treffen. Es sein denn du hast ein 
Impedanzmessgeraet. Ansonsten sind diese ganzen Angaben von Kapazitaet 
und ESR bei AC eher "Anhaltspunkte". Ich hab fuer meinen Kram so viel 
Gerechnet, im Endeffekt wars unnötig.