Kompensation von Kabelverlusten ohne Fernabtastung

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Bild 3: Die Kurven zeigen anschaulich, wie der Spannungsabfall am Kabel kompensiert wird
(Bild: TI)

Bild 3 zeigt an drei Kurven die Leistungsfähigkeit dieser Schaltung. Dargestellt sind die unkorrigierte Ausgangsspannung bei 0,25 Ω Kabelwiderstand, die Ausgangsspannung des Netzteils mit Kompensation des Kabel-Spannungsabfalls und schließlich die Spannung am Verbraucher mit kompensiertem Kabel-Spannungsabfall. Die mit ‚uncomp Vo‘ bezeichnete Kurve macht deutlich, dass die Ausgangsspannung ohne Kompensation des Spannungsabfalls aus dem 5-%-Fenster herausfallen würde.

An der Kurve ‚comp PS Vo‘ ist zu sehen, wie sich die Ausgangsspannung des Netzteils mit Kabel-Kompensation über einen Laststrombereich von 0 bis 2,5 A um etwa 600 mV verändert. Die Spannung wird ohne angeschlossenen Verbraucher auf 4,92 V geregelt, was bezogen auf den Sollwert von 5,00 V einem Fehler von ca. 1,6 % entspricht. Dies ist weniger als der potenzielle Worst-Case-Fehler.

Die entscheidenden Fehler-Terme sind die Referenz-Genauigkeit (0,7 %), die Spannungsteiler-Widerstände R4 und R7 (1,6 % bei Verwendung von 1-%-Widerständen) und die Offsetspannung von U4A (0,3 %). Die mit ‚comp cable Vo‘ bezeichnete Kurve schließlich zeigt, welche Spannung bei aktiver Kabel-Kompensation am Ende des Kabels am Verbraucher anliegt.

Wie man sieht, wird die angestrebte Genauigkeit von 5 % mit dieser Methode problemlos erreicht. Es sind also nur wenige preisgünstige Bauelemente erforderlich, um die Ausgangsspannung eines Netzteils mit zunehmendem Laststrom ansteigen zu lassen. In vielen Fällen fällt die zusätzliche Komplexität, die durch diese Schaltung entsteht, gegenüber dem Aufwand für eine Fernabtastung der Ausgangsspannung nicht ins Gewicht. Nicht zuletzt ist diese Lösung sicherer, wenn man die möglichen Probleme mit den für die Fernabtastung erforderlichen Verbindungsleitungen betrachtet. Die Auswirkungen auf die Kompensation der Regelschleife sind gering, solange der Strom nach dem Ausgangskondensator abgetastet wird.

Im nächsten Power Tipp werden wir untersuchen, welche Auswirkungen das Envelope-Tracking auf Stromversorgungen hat.

In den TI Power Lab Notes finden Sie Anmerkungen eines Designers zu seinen Netzteil-Designs. Weitere Informationen zu dieser und anderen Power-Lösungen gibt es außerdem auf www.ti.com/power-ca.

* Robert Kollman ist Senior Applications Manager und Distinguished Member of Technical Staff bei Texas Instruments

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Power-Tipps von TI, Teil 61

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