Verständnisfrage Phase bei DC/DC Wandler und Class D Amp

[Alex Rasenberger (Gast)]

Hi,

ich versuche grad die Geschichte mit der Phase und der Stabilität in 
Schaltreglern und somit auch Class D Amps zu verstehen.

Die Phase und Stabilität der Schaltung wird ja in einem Bode-Plot 
dargestellt.

Gleich mal vorweg zum grundlegenden Verständnis: Das Bode-Plot gibt an 
bei Welcher Frequenz sich welche Phasenlage einstellt, sprich welche 
Frequenz um wie viel zu "spät" ankommt. Korrekt?

Es kann bei der ganzen Sache ja immer nur um den Feedback Pfad gehen, 
oder? Also bei DC/DC Wandlern um den Spannungsteiler vom Ausgang der mit 
dem Eingang verglichen wird und bei Class D Amps entsprechend um das 
Signal am Ausgang das mit dem Eingangssignal verglichen wird.

Wie ist es wenn zusätzlich der Strom über einen Error Amp verglichen 
wird?

Aber nun zur Grundsätzlichen Frage: Bei einem Class D Amp lass ich mir 
das mit der Frequenz ja noch eingehen aber bei einem Schaltregler 
sprechen wir ja von DC. Wieso brauche ich da ein Bode-Plot? Von welcher 
Frequenz reden wir denn da die "zu spät" kommt?

Außerdem: Wie erstellt man so ein Plot? Braucht man dafür einen NF / HF 
Spektrum Analyzer oder reicht ein 2 Kanal DSO?

Vielen Dank,
Gruß
Alex

[Raymund H. (raymund_h)]

Alex Rasenberger schrieb:
> Wie ist es wenn zusätzlich der Strom über einen Error Amp verglichen
> wird?

Was soll das bedeuten?

Ein Regler regelt immer nur eine Größe. Zwei Regler, die nichtlinear 
zusammenarbeiten, einer begrenzt den Strom?

Wie wird die Regelgröße aus Strom/Spannung errechnet?

...

Für die Stabilität ist es wurscht ob DC, ein Audiosignal oder satanische 
Botschaften aus dem Wandler/Verstärker also aus der Regelschleife 
kommen. Auch ein Audiosingal ist DC, wenn still oder bei ausreichend 
kurzer Zeit betrachtet.

Und auch ein DC/DC verstärkt etwas, und zwar die Referenzspannung. Und 
da Störgrößen am Ausgang/Eingang wirken (alleine schon der Powerup), 
müssen diese ausgeregelt werden und schon hat man AC, Frequenzen und 
Phasen.

Mit einem guten Scope + elektronischer Last kann man die Sprungantwort 
von Reglern testen, was der closed loop bandwidth entspricht, was man 
als Bodeplot darstellen kann.

Trigger Out vom Scope an Last, entsprechend einstellen so dass man einen 
dauernden Lastwechsel hat, Ausgangsspannung oder anderen Messpunkt mit 
dem Scope aufnehmen, dieses Signal differenzieren, evtl. averagen und in 
die FFT. Was aus der FFT kommt nach belieben darstellen.

Man kann die Regelschleife sehr sehr langsam machen, den Trigger statt 
auf die Last auf einen Knoten nach dem Regelverstärker geben um mehr die 
open loop Charakteristik des Stellgliedes zu sehen, wenn man will.

[Alex Rasenberger (Gast)]

Raymund H. schrieb:
> Was soll das bedeuten?
>
> Ein Regler regelt immer nur eine Größe. Zwei Regler, die nichtlinear
> zusammenarbeiten, einer begrenzt den Strom?
>
> Wie wird die Regelgröße aus Strom/Spannung errechnet?

Naja es gibt ja beispielsweise DC/DC Wandler IC's die neben dem 
Spannungsfeedback einen weiteren OP zur Strommessung integriert haben. 
Diese müsste man doch dann separiert betrachten, oder?

> Trigger Out vom Scope an Last, entsprechend einstellen so dass man einen
> dauernden Lastwechsel hat, Ausgangsspannung oder anderen Messpunkt mit
> dem Scope aufnehmen, dieses Signal differenzieren, evtl. averagen und in
> die FFT. Was aus der FFT kommt nach belieben darstellen.

Aha, also angenommen ich habe ein Oszi mit 70MHz dann kann ich damit ein 
Bodeplot von DC - 70MHz erstellen und sehen bei welcher Frequenz die 
Schaltung instabil wird, oder?

Phasendifferenz größer 60° wird doch allgemein als instabil bezeichnet, 
oder?

Sprich, wenn ich auf dem Bodeplot sehe dass die Phasenverschiebung bei 
z.B. 1Mhz über 60° liegt dann muss ich die Regelschleife "schneller" 
machen, oder?

[Alex Rasenberger (Gast)]

Und ähm noch was:

Ich kann doch am Oszi gar kein entsprechendes Diagramm mit X-Achse 
(Phase) und Y-Achse (Frequenz) erstellen?! Dafür bräuchte ich doch einen 
Spektrumanalyzer, oder?

Beim Oszi ist ja alles auf die Zeit und Spannung bezogen.

Welche Lastwechsel sind denn üblich für solche Diagramme?

[mark space (Gast)]

Auch mit dem 2-Strahler kann man Bode Plots messen- ein uraltes Rezept, 
das funktioniert: http://www.ti.com/lit/ml/slup121/slup121.pdf

Dean Venable, einer der klassischen Gurus, vertritt die Meinung, dass 
man Schleifenstabilität nicht über einen Lastwechseltest sicher 
verifizieren kann, sondern nur über den Phasenspielraum im Bodeplot.

[mark space (Gast)]

Dieses Verfahren läßt sich auch sehr schön in LTspice simulieren