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Diese Architektur bildet somit eine konstante Stromsenke. Im Idealfall wäre der Betrieb der
Leistungsstufen von der angelegten Spannung unabhängig. In der Realität schwanken jedoch
sowohl der Verstärkungsfaktor als auch die Kapazität zwischen den Elektroden der FETs mit dem
Betriebspunkt, insbesondere bei niedrigen Spannungen (unter ungefähr 25V) und bei niedrigen
bzw. hohen Stromstärken. Dies führt zu einer verlangsamten Reaktion sowie unterschiedlichen
Stabilitätsbedingungen und unterschiedlichem dynamischen Verhalten in diesen Bereichen,
unabhängig vom Betriebsmodus.
Die anderen Betriebsarten bestimmen den erforderlichen Strom zunächst nach der unmittelbar
anliegenden Quellenspannung und verwenden dann die Leistungsendstufen, um diesen Strom
zu leiten.
8.5.1
Betriebsart Konstantstrom
Wie oben beschrieben, ist dies die grundlegende Betriebsart der Leistungsendstufen dieses
Geräts, so dass sie die einfachste Feedback-Schleife und die breiteste Bandbreite bietet. Das
abgetastete Spannungssignal wird nur für die Messanzeigen und als Schutzfunktion verwendet.
Der Konstantstrom-Modus wird normalerweise bei Stromquellen mit geringer Impedanz
eingesetzt und ist recht stabil, sofern keine signifikante Induktivität in den Verbindungskabeln
oder in der Quelle vorliegt. Aufgrund der größeren Bandbreite sind Verbindungen mit geringer
Induktivität in diesem Modus besonders wichtig.
Beachten Sie, dass die Last nicht im Konstantstrombetrieb verwendet werden kann, wenn eine
Konstantstromversorgung getestet werden soll, da eine solche Kombination nur zwei stabile
Zustände kennt: Wenn die Lasteinstellung unter dem Grenzwert der Stromversorgung liegt,
befindet sich das Netzteil im Konstantstrom-Modus und liefert dann seine maximale
Ausgangsspannung. Wenn die Lasteinstellung dagegen über dem Grenzwert des Netzteils liegt,
ist die Last bei Mindestbetriebswiderstand gesättigt, während das Netzteil den Sollstromwert
ausgibt. Am besten lässt sich eine Konstantstromversorgung testen, indem die Last im Modus
Konstantwiderstand betrieben und eine geeignete Einstellung für die Dropout-Spannung
verwendet wird (siehe unten).
8.5.2
Betriebsart Konstantleistung
Dieser Modus wird mittels eines Analogteilers implementiert, der zur Berechnung der
Stromstärke die verlangte Leistung durch die abgetastete Spannung dividiert. Die
Leistungsendstufen passen dann ihre Leitfähigkeit an, um diesen Strom aufrechtzuerhalten. Fällt
die Spannung der Quelle, versucht die Last die gleiche Leistung zu liefern, indem sie ihren
Widerstand verringert, um den Strom zu erhöhen. Die Tatsache, dass der Strom steigt, wenn die
Spannung fällt bedeutet, dass die Last als negativer Widerstand dient. Genau dieses Verhalten
zeigen auch die meisten Schaltnetzteile.
Diese Eigenschaften können zu einem Latch-Up-Zustand führen, wenn die Quelle eine
signifikante Ausgangsimpedanz besitzt. Zur Erklärung nehmen wir an, dass die Quellenspannung
leicht fällt (vielleicht aufgrund von Störsignalen) – die Last reagiert durch Erhöhung des Stroms,
um die Leistung aufrechtzuerhalten. Dies bewirkt eine weitere Reduzierung der
Klemmenspannung an der Quelle (wegen ihrer Innenimpedanz), so dass der Anstieg der
Leistung geringer ist, als erwartet. Die Last reagiert darauf, indem sie den Widerstand noch mehr
verringert, um so den Strom zu erhöhen und die erforderliche Leistung zu halten. Es wird ein
Kreuzungspunkt erreicht, wenn der Spannungsrückgang die Stromzunahme überwiegt und die
Last nicht die erforderliche Leistung ziehen kann. Dies führt zu einem Latch-Up, in dem die Last
mit minimalem Widerstand (fast ein Kurzschluss), einer Klemmenspannung von fast Null und
maximaler Stromabgabe der Quelle betrieben wird. Die Statuszeile des Displays zeigt die Low
Voltage Warnung.
Wenn die Quellenimpedanz rein ohmisch ist, tritt dieser Zustand ein, wenn die
Klemmenspannung der Quelle auf die Hälfte der Leerlaufspannung fällt (dies entspricht der
maximalen Leistungsanpassung der klassischen elektrischen Theorie). Meistens tritt er aber ein,
wenn die Quelle eine Strombegrenzung erreicht oder in den Konstantstrombetrieb übergeht.
Der einzige Ausweg in dieser Situation besteht in der Deaktivierung des Lasteingangs oder des
Quellenausgangs.
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