Netzteile

Tipps zur richtigen Messung von Kenngrößen am Schaltnetzteil

| Autor / Redakteur: Heidrun Seelen, Frank Cubasch * / Gerd Kucera

Bild 1 Messung mit Prüfspitze und Masseleitung.
Bild 1 Messung mit Prüfspitze und Masseleitung. (Bild: Magic Power)

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Messungen am Schaltnetzteil gehören nicht zu den alltäglichen Arbeiten eines Entwicklungsingenieurs. Dieser Artikel erklärt wichtige Messungen für Verifikation, Design-In und Zulassungsprozesse.

Die Messungen an einem Schaltnetzteil unterscheiden sich teilweise grundlegend von Messungen digitaler Größen und führen zu teilweise unterschiedlichen Ergebnissen. Besonders in den sensiblen Anwendungen der Medizintechnik ist es sehr wichtig, Leistungs- und Einsatzkriterien von Applikation und Stromversorgung optimal aufeinander abzustimmen. Die nachfolgend in diesem Artikel beschriebenen Messmethoden sind hierfür ein Hilfsmittel, das Sicherheit gibt.

Oftmals sind die Messbedingungen im Datenblatt des Netzteils vorgegeben z.B. „Abschluss der Prüfspitze (1:1) mit 10-µF-Elektrolytkondensator parallel zu einem Folienkondensator; 20 MHz Begrenzung Oszilloskop“. Besonders wichtig ist aber auch zugleich der richtige Anschluss der Masse der Prüfspitze, denn er hat großen Einfluss auf das Messergebnis, wie die Bilder 1 und 2 im Vergleich zeigen.

Der Unterschied beträgt nahezu 100%. Es ist zu empfehlen eine solche Kombination aus Elko+Folienkondensator auch auf der Kundenplatine zu installieren, um die Peaks entsprechend zu dämpfen.

Lastwechsel und Sprungantwort: Für eine richtige Messung der Lastausregelung ist es wichtig, die Spannung direkt an den Klemmen des Netzteils abzugreifen. Die Messung wie in Bild 3 dargestellt zeigt ein 12 V/100 W-Netzteil mit einem Sprung von 1,66 A auf 8,33 A bei einer Frequenz von 500 Hz mit einem Stromanstieg von 2,5 A/µs. Je nachdem, ob die Spannung direkt an den Ausgangsklemmen oder am Ende eines zum Beispiel 1000 mm langen Kabels an der Last gemessen wird, ergeben sich Unterschiede von >300%.

Überstrombegrenzung: Nahezu jedes Schaltnetzteil besitzt eine elektronische Absicherung gegen Kurzschluss bzw. Überstrom, auch OCP (over current potection) genannt. Typischerweise liegen die Abschaltströme im Bereich von etwa 120% bis 130% des maximalen Ausgangsstromes. Verglichen mit einem Transformator (weiche Abschaltkennlinie U/I-Diagramm) hält das Schaltnetzteil die Spannung konstant und schaltet erst bei Erreichen des OCP schlagartig ab.

Hierdurch werden u.a. die angeschlossenen Komponenten und Leitungen besser geschützt, weil der maximale Strom durch den OCP Setpoint gegeben ist. Die meisten Schaltnetzteile nutzen diese Fold-Back-Kennlinie und laufen nach dem Abschalten selbstständig wieder an, sofern die Last unterhalb der OCP-Grenze reduziert wurde.

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