Hallo zusammen, gibt es hier im Forum jemand, der schon mal für einen Buck Converter den Amplituden- und Phasengang an einem realen Objekt nachgemessen hat? Ich stehe zur zeit vor dem Problen, das ich zwar theoretisch weiß was ich tun muss, jedoch keine vernünftigen Ergebnisse erhalte. Die Messung soll dazu dienen die Stabilität des Reglers nachzuweisen. Vielen Dank schon mal im voraus. Gruß Kioskman
Hallo, magst du kurz genauer erläutern, was du explizit messen möchtest? Regelstabilität würde ich unter anderem mittels eines "Load dynamic response "-Tests untersuchen. Frequentielles Zu- und Abschalten einer spezifizierten Last am Ausgang. Dabei kannst du dir anhand der Ausgangsspannung und Ausgangsstrom in Abhängigkeit deiner Stellgröße, Ausgangslast sowie Schaltfrequenz das Regelverhalten deines Buckconverters analysieren. Ich weiß jetzt nur nicht genau, ob dir das wirklich hilft. :) Gruß Migelchen
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Das ist ein Thema, welches mich auch interessiert, allerdings habe ich das auch noch nie an einem reealen Schaltregler gemessen. Aber wenn du beschreibst, was nicht funktioniert bzw. wie du die Messung gemacht hast hast, hat vielleicht jemand eine Idee, an was es liegen könnte. Mich würde vor allem interessieren, was für Messgeräte du verwendet hast.
Hallo zusammen Ich möchte von einem Buck Converter die Open-Loop-Verstärkung und die dazu gehörende Phasenlage messen. Damit möchte ich bei 0dB Verstärkung die Phasenreserve bestimmen um eine Aussage über sie Stabilität machen zu können (Nyqiust Kriterien). Als Signalquelle verwende ich einen Funktionsgenerator und zum Messen ein Oszilloskop. Für die Messung der Open-Loop-Verstärkung muss ja die Regelschleife am Ausgang aufgetrennt werden. Das ist mir soweit klar. Jedoch in welchen Betriebspunkt ich den Buck Converter wie bringen muss, ist mir noch nicht ganz klar. Es geht mir zuerst einmal um den grundsätzlichen Messaufbau, also wie ich das ganze verschalten müsste um überhaupt messen zu können.
Hast du einen Übertrager zur galvanischen Trennung bedacht? Anbei wie Profis es machen: https://www.youtube.com/watch?v=olWwlXyv-wI Und: https://www.youtube.com/watch?v=lUOEbTpjseY Und: https://www.youtube.com/watch?v=W9oAEvjh7SE Und natürlich die Serie vom guten Ray: https://www.youtube.com/playlist?list=PLyhFL_AMrYNy5k9W2O5_KyQY4g8CbSK4j Und das hier sicherlich mehr auf dich zugeschnitten: https://www.youtube.com/watch?v=sqE7_HFV6FA Hoffe das hilft. Ansonsten nachfragen. Cheers,
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Danke für die Links :) Ich werde mir die Videos bei nächster Gelegenheit anschauen.
Kioskman schrieb: > Für die Messung der Open-Loop-Verstärkung muss ja die Regelschleife am > Ausgang aufgetrennt werden. Das ist mir soweit klar. Jedoch in welchen > Betriebspunkt ich den Buck Converter wie bringen muss, ist mir noch > nicht ganz klar. Um die Stabilität beurteilen zu können, muss man mehrere Betriebspunkte testen. Wenn du vorher schon eine Simulation gemacht hast, dann sollte nach Möglichkeit der gleiche Betriebspunkt gewählt werden, wie auch in der Simulation; damit sind die Ergebnisse direkt vergleichbar. Das Problem bei einem Regelkreis mit PI-Regler ist, dass man ihn nicht einfach auftrennen kann, weil sonst durch kleine Offset-Fehler der Regler wegläuft und man gar keinen sinnvollen Betriebspunkt mehr hat. Man muss dafür sorgen, dass zumindest der DC-Anteil bzw. sehr niederfrequente Signale zurückgekoppelt werden, damit der Arbeitspunkt stabil bleibt. Es gibt auch Messverfahren, bei denen der Regelkreis nicht aufgetrennt wird. Dazu wird z.B. ein Übertrager in den Regelkreis eingeschleift und damit eine Störfrequenz injiziert. http://www.edn.com/design/test-and-measurement/4385974/Measure-power-supply-loop-transfer-4385974 An der Stelle, "bevor" die Störung injiziert wurde, kann man dann den Frequnzgang messen. Aber da kommt man vermultich an die Grenzen eines normalen Oszilloskops und Funktionsgenerators, es gibt dafür spezielle Messgeräte (z.B. von Venable, Keysight, ...).
Johannes E. schrieb: > Kioskman schrieb: >> Für die Messung der Open-Loop-Verstärkung muss ja die Regelschleife am >> Ausgang aufgetrennt werden. Das ist mir soweit klar. Jedoch in welchen >> Betriebspunkt ich den Buck Converter wie bringen muss, ist mir noch >> nicht ganz klar. > > Um die Stabilität beurteilen zu können, muss man mehrere Betriebspunkte > testen. Wenn du vorher schon eine Simulation gemacht hast, dann sollte > nach Möglichkeit der gleiche Betriebspunkt gewählt werden, wie auch in > der Simulation; damit sind die Ergebnisse direkt vergleichbar. > > Das Problem bei einem Regelkreis mit PI-Regler ist, dass man ihn nicht > einfach auftrennen kann, weil sonst durch kleine Offset-Fehler der > Regler wegläuft und man gar keinen sinnvollen Betriebspunkt mehr hat. > Man muss dafür sorgen, dass zumindest der DC-Anteil bzw. sehr > niederfrequente Signale zurückgekoppelt werden, damit der Arbeitspunkt > stabil bleibt. > > Es gibt auch Messverfahren, bei denen der Regelkreis nicht aufgetrennt > wird. Dazu wird z.B. ein Übertrager in den Regelkreis eingeschleift und > damit eine Störfrequenz injiziert. > > http://www.edn.com/design/test-and-measurement/438... > > An der Stelle, "bevor" die Störung injiziert wurde, kann man dann den > Frequnzgang messen. Aber da kommt man vermultich an die Grenzen eines > normalen Oszilloskops und Funktionsgenerators, es gibt dafür spezielle > Messgeräte (z.B. von Venable, Keysight, ...). Das Einschleifen eines Übertragers in die Gegenkopplunsschleife ist der Klassiker (s. Dean Venable etc). Dieser Aufbau eignet sich vor allem gut für die Simulation. Die praktische Messung hat da allerdings ein Problem: Wenn ich im Bereich bis beispielsweise 1MHz messen möchte, benötige ich einen entsprechend breitbandigen Koppel-Trafo - was bei 50-Ohm kein grundsätzliches Problem darstellt. Aber wie aber bekomme ich massiven Taktfrequenzstörungen, die dann bei mehreren 100kHz liegen dürften, ausgefiltert ohne das Messsignal zu verfälschen? Eine passende Antwort habe ich bis heute nicht gefunden, so daß ich Bode-Diagramme allein über Simulation bestimme und anschließend die Pulsantwort bei Lastwechsel messe und mit der Simulation vergleiche.
Hi, schau doch mal bei Omicron auf der Webseite. Da gibt es eine Menge Infos. https://www.omicron-lab.com/bode-100/product-description.html Unter Anderem das hier: https://www.omicron-lab.com/bode-100/application-notes-know-how/application-notes/dcdc-converter-stability-measurement.html
voltwide schrieb: > Das Einschleifen eines Übertragers in die Gegenkopplunsschleife ist der > Klassiker (s. Dean Venable etc). > Dieser Aufbau eignet sich vor allem gut für die Simulation. > Die praktische Messung hat da allerdings ein Problem: Wenn ich im > Bereich bis beispielsweise 1MHz messen möchte, benötige ich einen > entsprechend breitbandigen Koppel-Trafo - was bei 50-Ohm kein > grundsätzliches Problem darstellt. Aber wie aber bekomme ich massiven > Taktfrequenzstörungen, die dann bei mehreren 100kHz liegen dürften, > ausgefiltert ohne das Messsignal zu verfälschen? Injezierst du nicht das Störsignal in den niederfrequenten Teil des Schaltreglers? Idealerweise sind die Taktfrequenzstörungen am Ausgang des Schaltreglers ausgefiltert? Letztendlich ist doch das Ausgangsfilter das bestimmende Glied in der Übertragungsfunktion. Beispiel Buck Converter: Letztendlich lässt sich die ganze Rechnerei auf einen Tiefpass 2. Ordnung herunterbröckeln. Und am Ausgang des Tiefpasses (sprich die Last) wird übern Koppeltrafo die Störung injeziert. Wo und wie genau machen sich die Taktfrequenzstörungen bei dir in den Messungen bemwerkbar
Al3ko -. schrieb: > Beispiel Buck Converter: > Letztendlich lässt sich die ganze Rechnerei auf einen Tiefpass 2. > Ordnung herunterbröckeln. Und am Ausgang des Tiefpasses (sprich die > Last) wird übern Koppeltrafo die Störung injeziert. > Wo und wie genau machen sich die Taktfrequenzstörungen bei dir in den > Messungen bemwerkbar Ja, das gilt für den voltage mode so und man kommt damit auf den Kompensator Typ III. Am Ausgang des Wandlers steht eine nicht zu vernachlässigende ripple-Spannung an und man will ja eigentlich ein kleines Signal im mV-Bereich injizieren. Auf der anderen Seite hat ein Auskoppelübertrager eine hohe Gleichtaktunnterdrückung und entlang der mit 50Ohm abgeschlossenen Primärwicklung wird nur sehr wenig HF abfallen. Es mag also sein, dass ich da zu viele Bedenken habe. Vor Jahren hab ich sowas mal an einem LT-Evalboard ausprobiert und so meine Schwierigkeiten damit gehabt. Als 1:1 Übertrager hinreichender Bandbreite bieten sich übrigens Gleichtaktdrosseln aus Netzteilen an.
Hi Mark (voltwide?), Mark S. schrieb: > Am Ausgang des Wandlers steht eine nicht zu vernachlässigende > ripple-Spannung an und man will ja eigentlich ein kleines Signal im > mV-Bereich injizieren. Auf der anderen Seite hat ein Auskoppelübertrager > eine hohe Gleichtaktunnterdrückung und entlang der mit 50Ohm > abgeschlossenen Primärwicklung wird nur sehr wenig HF abfallen. > > Es mag also sein, dass ich da zu viele Bedenken habe. Vor Jahren hab ich > sowas mal an einem LT-Evalboard ausprobiert und so meine Schwierigkeiten > damit gehabt. Kannst du dich erinnern, wie groß die Amplitude des injezierten Signals war? Wenn ich die Thematik richtig verstehe, sollte das injezierte Signal stark genug sein, um in den Messungen noch erkennbar zu sein (ergo größer als Störungen durch die Taktfrequenz), aber nicht zu groß, damit der Schaltregler noch vernünftig arbeiten kann. Ray Ridley spricht über das Thema im folgenden Video: https://www.youtube.com/watch?v=8TVvxB0n4qs&list=PLyhFL_AMrYNy5k9W2O5_KyQY4g8CbSK4j&index=4 > Als 1:1 Übertrager hinreichender Bandbreite bieten sich übrigens > Gleichtaktdrosseln aus Netzteilen an. Guter Hinweis.
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nein weiss ich nicht mehr. Am besten einfach ausprobieren, als Hausnummer mal mit 10..100mV starten. Gut wäre es natürlich, wenn Du so ein Eval-board da hättest das nur noch modifiziert werden muß. Ich hab davon noch ne Kiste voll, bei Bedarf könnte ich Dir eins zu schicken.
voltwide schrieb: > Aber wie aber bekomme ich massiven > Taktfrequenzstörungen, die dann bei mehreren 100kHz liegen dürften, > ausgefiltert ohne das Messsignal zu verfälschen? Da das injizierte Störsignal bekannt ist, kann man durch schmalbandige Filterung und Demodulation das Signal schon messen; ungefähr so wie ein Funkempfänger auch nur die Frequenz herausfiltert, die benötigt wird. In der Praxis ist das aber schon nicht so ganz einfach. Wenn man das digital filtern möchte, braucht man A/D-Wandler mit einem entsprechend großen Dynamikbereich, was aber heutzutage möglich ist. Mit einem "normalen" DSO mit 8 Bit Auflösung geht es meiner Meinung nach allerdings nicht wirklich, deshalb braucht man da spezielle Messgeräte. Davon abgesehen, ist es nicht wirklich sinnvoll, den Frequenzgang oberhalb der Schaltfrequenz zu messen. Da ist die Dämpfung sowieso schon so groß, dass es nicht mehr relevant ist.
Johannes E. schrieb: > Davon abgesehen, ist es nicht wirklich sinnvoll, den Frequenzgang > oberhalb der Schaltfrequenz zu messen. Da ist die Dämpfung sowieso schon > so groß, dass es nicht mehr relevant ist. Da hast Du natürlich recht, die Transitfrequenz liegt ja üblicherweise bei Fpwm/5. Als würde ein brickwall-Filter knapp unterhalb der Taktfrequenz genügen. Bei der Messung der Verstärkungsreserve braucht man aber auch noch den Bereich oberhalt der Tranitfrequenz.
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> Als würde ein brickwall-Filter knapp unterhalb der Taktfrequenz genügen.
Ich behaupte mal ohne Bandpassfilter für die Frequenz des eingespeisten
Messsignals geht das nicht.
Weder die Taktfrequenz und schon gar nicht das Taktverhältnis ist im
allgemeinen konstant. Man hat da oft ungleiche Tastverhältnisse über
mehrere Perioden. Das wirkt sich im Spektrum wie Subharmonische oder
zusätliches Breitbandrauschen aus.
Hallo Al3ko -.- nochmal vielen Dank für die Links zu den Videos. Mitlerweile konnte ich die Messung, wie sie im letzten Video gezeigt wird, durchführen. Die mit dem Oszilloskop ermittelten Werte passen sehr gut zu den zuvor berechneten. Natürlich gebe ich Dir Recht, dass es mit dem Bode-Analyzer professioneller ist aber leider gibt es bei meinem aktuellen Arbeitgeber keinen. Gruß Kioskman
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