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Kfz-Stromversorgungen

Design und Optimierung eines Pre-Boosters für Automotive-Anwendungen (Teil 3)

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Anbieter zum Thema

Texas Instruments Deutschland GmbH
MES Electronic Connect GmbH & Co. KG
RECOM Power GmbH
Shanghai Yongming Electronic Co., Ltd.

Der Einfluss der Induktivität

Für alle folgenden Messungen zu den passiven Bauelementen der Leistungsstufe wurde die Kompensation so angepasst, dass die Bandbreite nahezu unverändert blieb, damit nur der Einfluss der passiven Bauelemente hervorgehoben wurde. Der Phasenrand beträgt mindestens 60°, die Amplitudenreserve mindestens -20 dB.

Wie schon im vorigen Abschnitt zum Ausdruck kam, hat die Induktivität großen Einfluss auf die maximale Bandbreite, denn sie legt die Betriebsart (CCM oder DCCM) fest. Wenn der Wandler im CCM-Betrieb arbeiten soll, steht ein recht großer Induktivitätsbereich zur Verfügung. Aber beeinflusst die Induktivität auch die Regelung der Ausgangsspannung?

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(Bild: Texas Instruments)
(Bild: Texas Instruments)

Die Gleichung zeigt, dass die Stromanstiegsrate ∆i/∆t in einer Induktivität vom Induktivitätswert und der angelegten Spannung abhängig ist. Bei konstanter Spannung wird die Stromänderungsrate somit nur von der Induktivität bestimmt. In dem hier vorliegenden Kontext könnte die Induktivität also Auswirkungen auf die Spannungsregelung haben. Tabelle 3 zeigt einen Vergleich mit einer vom standardmäßigen Prüfaufbau abweichenden Induktivität.

Wenn sich die Stromwelligkeit von 76% auf 35% reduziert, sind keine messbaren Auswirkungen auf die Regelung der Ausgangsspannung feststellbar. Zusammenfassend kann also gesagt werden, dass die Induktivität und damit auch der ∆i/∆t-Wert eines im nicht-lückenden Betrieb arbeitenden Boost-Wandlers keine Auswirkungen auf das Einbrechen der Ausgangsspannung hat. Dennoch sollte, wie zuvor beschrieben, der Induktivitätswert so gering wie möglich gewählt werden, um die Nullstelle in der rechten Halbebene auf eine möglichst hohe Frequenz zu verlagern und dadurch die erreichbare Bandbreite zu maximieren.

Auswirkungen der Eingangs- und Ausgangskapazität

Die Eingangskapazität puffert die Eingangsspannung des Boosters und verringert die Steilheit der fallenden Flanke beim Anlegen des Prüfimpulses. Dies schwächt die Auswirkungen des langsamen Anlaufens des Boosters infolge der Sättigung des Fehlerverstärker-Ausgangs ab und verbessert die Regelung der Ausgangsspannung. Tabelle 4 illustriert diese Wirkung, wenn die Eingangskapazität variiert wird.

Der zweite Vergleich (Tabelle 5) macht die Auswirkungen einer höheren Ausgangskapazität deutlich.

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