Regler I-Anteil

[Boris (Gast)]

Hallo,

ich habe ein Verständnisproblem bezüglich der Regelungstechnik.

Ich möchte eine Spannungsregelung realisieren (Netzteil), nichts 
verrücktes. Reicht dafür ein einfacher P-Regler, oder benötige ich einen 
PI-Regler? Mir fällt es schwer heraus zu finden, was ich nun brauche. 
Einen I-Anteil brauche ich doch nur um eine Regeldifferenz zu vermeiden. 
Entsteht diese bei einer Spannungsregelung überhaupt? Dann wäre doch der 
P-Regler die bessere Wahl, da er schneller ist oder nicht?


Grüße

[gauna (Gast)]

Ohne die Regelstrecke zu kennen fällt eine Aussage schwer.

[Stefan F. (Gast)]

I Regler sind Träge. Aber nur mit einem P Anteil ist es in der Realität 
nicht getan, weil alle Bauteile nicht linear reagieren. Du kannst einem 
Transistor nicht einfach sagen "So, jetzt lass mal bitte 10mA mehr 
fließen, damit die Spannung um 1mV steigt".

Falls du von einem linearen Spannungsregler sprichst, die funktionieren 
in der Regel so, dass die den aktuelle Spannung mit einer Differenz 
vergleichen und wenn die Ausgangsspannung zu gering ist, wird der 
längs-Transistor stärker angesteuert.

Ein angemessener Verstärkungsfaktor verhindert Überschwinger.
Tiefpässe unterdrücken Schwingungen.

Gute Netzteile erfordern einiges an praktischer Erfahrung und 
Experimenten. Diese Schaltungen kann man nicht einfach so im Voraus 
durchrechnen, wie Du dir das denkst. Das ist eher wie bei Lautsprechern. 
Zuerst berechnet man grob, dann probiert man aus und merkt, dass die 
Praxis zickig ist. Und dann bessert man durch wiederholtes Messen und 
Experimentieren nach, bis das Netzteil sich so verhält, wie man es haben 
möchte.

[Stefan F. (Gast)]

> Ich möchte eine Spannungsregelung realisieren (Netzteil),
> nichts verrücktes.

Ich gebe Dir mal ein Beispiel, eine Grundschaltung:

Eingang o-------+---------+
unstabil        |         |
               |~|        |
            R1 |_|        |
                |       |/
                +-------|    T1
                |       |\>
                |         |
                |         +-------o Ausgang geregelt
                |         |
                 \|      |~|
           T2     |----->| |  R2
                </|      |_|
                |         |
GND o-----------+---------+-------o GND

Beim Einschalten der Eingangsspannung bekommt die Basis von T1 über R1 
Strom, so daß T1 leitet. Die Ausgangsspannung steigt an.

Als Referenz dient die B-E Strecke von T1. Wenn die durch R2 geteilte 
Ausgangsspannung ca. 0,7V übersteigt, beginnt T2 zu leiten und nimmt 
daher dem T1 seinen Steuerstrom weg.

Dadurch sinkt die Ausgangsspannung.

Wenn die Transistoren eine hohe Stromverstärkung haben, ist hier mit 
Schwingungen zu rechnen. Wenn sie eine zu geringe Stromverstärkung 
haben, ist die Ausgangsspannung zu instabil.

Ich denke, dass dieser Regler vom PID Prinzip weit entfernt ist, da er 
ohne absichtliche Verzögerungen arbeitet und keine klar definierten 
Werte für die drei Faktoren hat. Und doch funktioniert er - er hätte das 
gedacht?

[Stefan F. (Gast)]

Sorry, ich hab mich oben vertippt:

> dass die den aktuelle Spannung mit einer Differenz vergleichen

Sollte heissen:

> dass die den aktuelle Spannung mit einer referenz vergleichen

[Boris (Gast)]

Danke für die Hinweise!

Ich habe mir mal Schaltpläne von Netzteilen angesehen und musste 
feststellen, dass da immer nur P-Regler verwendet werden. Daher frage 
ich mich ob es überhaupt einen Sinn macht bei einem Linearregler ein 
PI-Glied zu verwenden.
Ich kann mir auch nicht erklären wo die bleibende Regeldifferenz her 
kommen soll.

[gauna (Gast)]

Bei einem Linearregler kommt es in der Regel zu keinen größeren 
Verzögerungen in der Regelstrecke (im Gegensatz zu getakteten 
Spannungsreglern) Daher kann der Verstärkungsfaktor groß gewählt werden 
und Regelabweichungen fallen nicht ins Gewicht. Sind aber natürlich 
trotzdem theoretisch vorhanden.

[Jan H. (j_hansen)]

Boris schrieb:
> Entsteht diese bei einer Spannungsregelung überhaupt?

Das kommt auf die Regelstrecke an. Normalerweise musst du z.B. einen 
Transistor mit Spannung ansteuern, damit du am Ausgang eine Spannung 
erhältst. Sobald du aber deine Zielspannung erreichst, ist diese gleich 
der Vorgabe, also ist die Abweichung 0 und damit wird auch der 
Transistor nicht mehr angesteuert, und die Ausgangsspannung ist Null. 
Das würde nur bei unendlich großer Verstärkung funktionieren. In der 
Realität pendelt sich die Spannung mit einer Abweichung zum Sollwert ein 
(solange die Verstärkung nicht zu groß ist und der Kreis schwingt).
Mit einem zusätzlichen I-Regler oder einem I-Anteil in der Strecke 
(Kondensator z.B.) bekommst du die Abweichung dann auch noch weg.

> Dann wäre doch der
> P-Regler die bessere Wahl, da er schneller ist oder nicht?

Ein PI-Regler ist primär meist noch immer ein P-Regler, mit einem 
zusätzlichen kleinen I-Regler. Braucht man einen I-Anteil, dann ist der 
PI-Regler besser. Braucht man keinen, dann wird der I-Anteil einfach 
Null und aus dem PI ein P.