Grundlagen der Regelungstechnik

Für einen DC-DC-Wandler vom Abwärtstyp (Buck) mit einer Schaltfrequenz von 500 kHz wird der Regelkreis für die Ausgangsspannung ausgelegt. Welcher Richtwert für die Wahl der Durchtrittsfrequenz ist üblich?

  1. AMindestens das 10-Fache der Schaltfrequenz (5 MHz), damit schnell auf Lastsprünge reagiert wird
  2. BGleich der Schaltfrequenz, 500 kHz, sodass der Kreis mit dem Schalten synchron ist und die Restwelligkeit der Ausgangsspannung am besten unterdrückt
  3. CDeutlich unterhalb der Schaltfrequenz, zum Beispiel bei höchstens etwa 1/10 bis 1/5 davon (50 bis 100 kHz)
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Antwort: C. Deutlich unterhalb der Schaltfrequenz, zum Beispiel bei höchstens etwa 1/10 bis 1/5 davon (50 bis 100 kHz)

Ein Schaltwandler kann sein Tastverhältnis nur einmal pro Periode ändern und ist daher ein System, das eine Art Abtastung enthält. Rückt die Durchtrittsfrequenz nahe an die Schaltfrequenz, geht durch diese Verzögerung und die Restwelligkeit Phasenreserve verloren, daher gilt als Richtwert etwa 1/10 bis 1/5 der Schaltfrequenz oder weniger, in diesem Beispiel 50 bis 100 kHz oder weniger. Innerhalb dieses Bereichs gilt: Je höher die Durchtrittsfrequenz, desto geringer die Abweichung der Ausgangsspannung bei einem Lastsprung. Das LC-Ausgangsfilter hat eine Resonanz zweiter Ordnung mit bis zu 180° Phasennacheilung, daher wird die Phasenreserve durch Phasenkompensation sichergestellt.

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