11.03.2008, 08:54 PM
Nehmen wir einmal folgendes an:
Wir haben zwei Schaltnetzteile, deren Ausgangsstrom gesteuert wird und nicht die Ausgangsspannung. Im Ruhezustand liefern diese Schaltnetzteile einen Ausgangsgleichstrom von +1A und -1A. Diese Stöme sind nach dem Ausgangsfilter so verschaltet, das die +1A vom "oberen" SNT in das "untere" SNT hineinfließen, DC-Offset und NF Ausgangsspannung sind Null Volt und damit Ausgangsleistung Null Watt sowie Verlustleistung Null Watt. Nun steuern wir das obere Netzteil auf +1250mA und das untere Netzteil auf -750mA. Nun bleiben +500mA übrig, das ist der DC- bzw. NF Laststrom.
Der Lastwiderstand beträgt hier beispielsweise 8 Ohm, dann fallen dort 4Volt ab, was einer Sinus Ausgangsleistung von 4V mal 0,5A / 2 = 1 Watt entspricht.
Als nächstes steuern wir das obere SNT um +1A auf +2A auf. Das untere SNT wird hier an diesem Punkt vollständig zugeregelt -1A + (+)1A = 0mA und gibt nur noch einen technisch bedingten Minimalstrom ab, beispielsweise -10mA. Der NF-Ausgangsstrom währe +2A - 10mA, also 1,990A, die NF-Ausgangsleistung 16V mal 1,99A / 2 = ca. 16Watt Sinus.
Nun steuern wir das obere SNT auf +4A auf. Das untere SNT liefert immer noch den Reststrom von -10mA, resultierend: 3990mA mal 32Volt / 2 = ca. 64Watt Sinus.
Bis zu einer Aussteuerung von max. +/- 1A haben wir digitalen Gegentakt Klasse A Betrieb. Bei +/-2 Amp. ist es dann bereits Klasse B-Betrieb.
Hierbei ist es nun völlig gleichgültig wann die beiden Schaltnetzteile "L" bzw. "H" sind, da ja die beiden Ausgangsfilter dazwischen liegen. Die Ausgangsfilter müssen hierbei nur eine größere Zeitkonstante haben als die längste Einschaltzeit.
Eine weitere Möglichkeit:
wieder zwei Schaltnetzteile, dieses Mal aber ohne Ausgangsfilter so zusammen geschaltet sind das sie sich gegenseitig kurz schließen würden, also positive Ausgangsspannung und negative Ausgangsspannung.
Nun steuern wir die beiden SNT's aber digital im Gegentakt, so das wir sicher stellen, das nie beide SNT's zugleich eingeschaltet werden können. Im Ruhezustand machen beide SNT's abwechselnd nacheinander Impulse mit einer Länge, die ein Viertel der Periodendauer der Taktfrequenz beträgt, das eine nach positiv, das andere nach 1/2 Periodendauer nach negativ. Das Tastverhältnis ist im Ruhezustand bei beiden gleich, 1:4. Wir begrenzen nun das Tastverhältnis beider SNT's so, das es nicht kleiner als 1:2,1 werden kann bzw. begrenzen die längste Einschaltzeit 0,45 mal der Periodendauer der Taktfrequenz. Die kürzeste Einschaltzeit begrenzen wir im Gegenzug auf 0,05 mal dieser Periodendauer. Steuern wir das ganze mit NF im Gegentakt, sollte das funktionieren, auch ohne Querströme/Kurzschluss.
Eine dritte Möglichkeit, ohne feste Taktfrequenz und mit schnellem Ausgangsfilter:
Wir haben zwei Komparatoren hintereinander geschaltet. Der vordere Komparator vergleicht Sollwert (Eingangsspannung) und Istwert (Ausgangsspannung). Wir integrieren den Sollwert und den Istwert bevor wir diese dem vorderen Komparator zuführen mit einer Zeitkonstante, die der oberen Grenzfrequenz bzw. der schnellsten Anstiegszeit, beispielsweise bei 10µs = 100kHz entspricht. Das geht mit OPV-Integratoren oder auch mit einfachen RC-Gliedern. Der Ausgang des ersten Komparators führt also eine Information, ob wir nach plus oder minus nachregeln müssen. Dieser vordere Komparatorausgang ist logisch negiert, also minuspegel bei zu negativer Ausgangsspannung und umgekehrt, also der Sollwert liegt am (-) Eingang und der Istwert am (+) Eingang des Komparators. Nun teilen wir die Ausgangsspannung des vorderen Komparators mit einem Spannungsteiler 2:1 auf die Hälfte des logischen Pegels. Der hintere, zweite Komparator ist mit seinem (-) Eingang an diesem Spannungsteiler angeschlossen. Der hintere Komparator ist als Schmitt Trigger geschaltet, hat also am Ausgang einen Spannungsteiler 3:1 , der in den (+) Eingang zurückführt. Diesen Spannungsteiler 3:1 überbrücken wir nun teilweise mit einem Kondensator, so das beim Wechsel der Polarität der Ausgangsspannung des hinteren Komparators der (+) Eingang für die Zeit bis der Kondensator umgeladen ist verriegelt (übersteuert) wird und damit der hintere Komparator für Signale am (-) Eingang "taub" wird. Diese Kondensator-umladezeit entspricht der kleinsten Einschaltzeit für die Endstufenbauteile. Im Ruhezustand pendelt der integrierte Istwert mit einer kleinen Amplitude um den Sollwert. Die Periodendauer (Frequenz) dieses pendelns ergibt sich aus zwei mal der kürzeten Einschaltzeit / Kondensator-umladezeit. Wird der Sollwert nach positiven Werten hin verschoben (ausgesteuert) wird der positive Zweig etwas länger als die minimale Einschaltzeit geöffnet sein und zwar genau so lange, bis der integrierte Sollwert den Istwert überschreitet und der vordere Komparator umschaltet.
Der Ausgangsfilter wird nach der Ruhe-Pendelfrequenz bemessen und wird damit sehr klein, schnell und mit sehr wenig Verzerrungen. Der Istwert wird vor dem Ausgangsfilter abgegriffen und integriert.
beste Grüße, Mario
Wir haben zwei Schaltnetzteile, deren Ausgangsstrom gesteuert wird und nicht die Ausgangsspannung. Im Ruhezustand liefern diese Schaltnetzteile einen Ausgangsgleichstrom von +1A und -1A. Diese Stöme sind nach dem Ausgangsfilter so verschaltet, das die +1A vom "oberen" SNT in das "untere" SNT hineinfließen, DC-Offset und NF Ausgangsspannung sind Null Volt und damit Ausgangsleistung Null Watt sowie Verlustleistung Null Watt. Nun steuern wir das obere Netzteil auf +1250mA und das untere Netzteil auf -750mA. Nun bleiben +500mA übrig, das ist der DC- bzw. NF Laststrom.
Der Lastwiderstand beträgt hier beispielsweise 8 Ohm, dann fallen dort 4Volt ab, was einer Sinus Ausgangsleistung von 4V mal 0,5A / 2 = 1 Watt entspricht.
Als nächstes steuern wir das obere SNT um +1A auf +2A auf. Das untere SNT wird hier an diesem Punkt vollständig zugeregelt -1A + (+)1A = 0mA und gibt nur noch einen technisch bedingten Minimalstrom ab, beispielsweise -10mA. Der NF-Ausgangsstrom währe +2A - 10mA, also 1,990A, die NF-Ausgangsleistung 16V mal 1,99A / 2 = ca. 16Watt Sinus.
Nun steuern wir das obere SNT auf +4A auf. Das untere SNT liefert immer noch den Reststrom von -10mA, resultierend: 3990mA mal 32Volt / 2 = ca. 64Watt Sinus.
Bis zu einer Aussteuerung von max. +/- 1A haben wir digitalen Gegentakt Klasse A Betrieb. Bei +/-2 Amp. ist es dann bereits Klasse B-Betrieb.
Hierbei ist es nun völlig gleichgültig wann die beiden Schaltnetzteile "L" bzw. "H" sind, da ja die beiden Ausgangsfilter dazwischen liegen. Die Ausgangsfilter müssen hierbei nur eine größere Zeitkonstante haben als die längste Einschaltzeit.
Eine weitere Möglichkeit:
wieder zwei Schaltnetzteile, dieses Mal aber ohne Ausgangsfilter so zusammen geschaltet sind das sie sich gegenseitig kurz schließen würden, also positive Ausgangsspannung und negative Ausgangsspannung.
Nun steuern wir die beiden SNT's aber digital im Gegentakt, so das wir sicher stellen, das nie beide SNT's zugleich eingeschaltet werden können. Im Ruhezustand machen beide SNT's abwechselnd nacheinander Impulse mit einer Länge, die ein Viertel der Periodendauer der Taktfrequenz beträgt, das eine nach positiv, das andere nach 1/2 Periodendauer nach negativ. Das Tastverhältnis ist im Ruhezustand bei beiden gleich, 1:4. Wir begrenzen nun das Tastverhältnis beider SNT's so, das es nicht kleiner als 1:2,1 werden kann bzw. begrenzen die längste Einschaltzeit 0,45 mal der Periodendauer der Taktfrequenz. Die kürzeste Einschaltzeit begrenzen wir im Gegenzug auf 0,05 mal dieser Periodendauer. Steuern wir das ganze mit NF im Gegentakt, sollte das funktionieren, auch ohne Querströme/Kurzschluss.
Eine dritte Möglichkeit, ohne feste Taktfrequenz und mit schnellem Ausgangsfilter:
Wir haben zwei Komparatoren hintereinander geschaltet. Der vordere Komparator vergleicht Sollwert (Eingangsspannung) und Istwert (Ausgangsspannung). Wir integrieren den Sollwert und den Istwert bevor wir diese dem vorderen Komparator zuführen mit einer Zeitkonstante, die der oberen Grenzfrequenz bzw. der schnellsten Anstiegszeit, beispielsweise bei 10µs = 100kHz entspricht. Das geht mit OPV-Integratoren oder auch mit einfachen RC-Gliedern. Der Ausgang des ersten Komparators führt also eine Information, ob wir nach plus oder minus nachregeln müssen. Dieser vordere Komparatorausgang ist logisch negiert, also minuspegel bei zu negativer Ausgangsspannung und umgekehrt, also der Sollwert liegt am (-) Eingang und der Istwert am (+) Eingang des Komparators. Nun teilen wir die Ausgangsspannung des vorderen Komparators mit einem Spannungsteiler 2:1 auf die Hälfte des logischen Pegels. Der hintere, zweite Komparator ist mit seinem (-) Eingang an diesem Spannungsteiler angeschlossen. Der hintere Komparator ist als Schmitt Trigger geschaltet, hat also am Ausgang einen Spannungsteiler 3:1 , der in den (+) Eingang zurückführt. Diesen Spannungsteiler 3:1 überbrücken wir nun teilweise mit einem Kondensator, so das beim Wechsel der Polarität der Ausgangsspannung des hinteren Komparators der (+) Eingang für die Zeit bis der Kondensator umgeladen ist verriegelt (übersteuert) wird und damit der hintere Komparator für Signale am (-) Eingang "taub" wird. Diese Kondensator-umladezeit entspricht der kleinsten Einschaltzeit für die Endstufenbauteile. Im Ruhezustand pendelt der integrierte Istwert mit einer kleinen Amplitude um den Sollwert. Die Periodendauer (Frequenz) dieses pendelns ergibt sich aus zwei mal der kürzeten Einschaltzeit / Kondensator-umladezeit. Wird der Sollwert nach positiven Werten hin verschoben (ausgesteuert) wird der positive Zweig etwas länger als die minimale Einschaltzeit geöffnet sein und zwar genau so lange, bis der integrierte Sollwert den Istwert überschreitet und der vordere Komparator umschaltet.
Der Ausgangsfilter wird nach der Ruhe-Pendelfrequenz bemessen und wird damit sehr klein, schnell und mit sehr wenig Verzerrungen. Der Istwert wird vor dem Ausgangsfilter abgegriffen und integriert.
beste Grüße, Mario