Instructions

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8.2 Stabilität der Kombination aus Quelle und Last
Dieses Gerät ist auf höchste Messgenauigkeit unter konstanten Lastbedingungen optimiert,
indem eine starke interne Rückkopplungsschleife verwendet wird. Daher besteht die Möglichkeit,
dass Kombinationen aus Quelle, Verbindungskabeln und Lastcharakteristiken zu einer Instabilität
führen könnten. Dafür gibt es drei hauptsächliche Ursachen: Induktivität in der Verkabelung
zwischen Quelle und Last (oder eine induktive Ausgangsimpedanz der Quelle), Kapazität parallel
mit der Verbindung zwischen Quelle und Last (einschließlich eines Ausgangskondensators
innerhalb der Quelle) und die Charakteristiken aktiver Rückkopplungskreise innerhalb der Quelle.
In den Betriebsarten Konstantleistung, Konstantleitwert und Konstantwiderstand nutzt die Last
einen Analogmultiplizierer, um den Strombedarf aus der Momentanspannung abzuleiten. Dies
reduziert die Bandbreite der Rückkopplung und bewirkt eine zusätzliche Phasenverschiebung. Im
Allgemeinen ist der Konstantstrom-Modus im Vergleich zu den anderen Betriebsarten der
stabilste. In bestimmten Fällen kann eine Instabilität jedoch durch den Einsatz eines anderen
Modus vermieden werden. Die gleichen Bedingungen, welche das dynamische Verhalten der
Last beim Übergangsbetrieb beeinflussen, führen auch zu Instabilität. Einige Vorschläge in den
folgenden Abschnitten mögen in diesem Zusammenhang nützlich sein.
Viele Quellen besitzen L-C-Ausgangsfilter um Störsignale zu reduzieren. Diese Filter sorgen für
eine zusätzliche Phasenverschiebung in der Kombination aus Quelle und Last und können zur
Instabilität führen. Falls die Drosselspule keine Dämpfung hat, kann ein Resonanzkreis
entstehen, der die Entstehung von Schwingungen mit einer beträchtlichen Amplitude erlaubt.
8.2.1 Abhilfen
Die Kompensationsnetzwerke der Leistungsstufen in der Last werden geändert, wenn die Slew-
Rate auf weniger als das 0,001-fache der maximalen Slew-Rate für den jeweiligen Lastmodus
und Bereich eingestellt ist. Wird zum Beispiel der Konstantstrom-Modus beträgt die maximale
Slew-Rate 500 A/
ms, so dass die Kompensationsnetzwerke bei Slew-Raten unter 500 A/s
geändert werden. Selbst wenn die Transienten-Funktion nicht verwendet wird, kann diese
Änderung der Kompensation die Kombination aus Last und Quelle stabilisieren.
Falls es zur Instabilität kommt, sollte die Spannungswellenform an der Last mit einem
Oszilloskop beobachtet werden: Bei einem Spannungsanstieg über der Leerlaufspannung der
Quelle muss ein induktives Element vorhanden sein, dass einen Resonanzkreis bildet. In diesem
Fall muss ein Weg gefunden werden, um eine Dämpfung in diesen Kreis einzubauen. Eine
Möglichkeit besteht darin, ein Zobel-Netzwerk zwischen den Eingangsklemmen der Last zu
verwenden (das aus einem in Reihe geschalteten Kondensator und Widerstand besteht). Viele
elektronische Lasten haben ein solches Netzwerk eingebaut. Diese Last enthält kein solches
Netzwerk, um ihre Vielseitigkeit durch kleinstmögliche Eingangskapazität zu maximieren. Das
Netzwerk kann jedoch extern hinzugefügt werden: Gewöhnlich werden Werte von ca. 2,2 µF und
5 Ω verwendet. Bitte beachten Sie, dass es sich hierbei um einen nichtinduktiven
Leistungswiderstand handeln muss, der mehrere Watt abführen kann. Am besten eignet sich ein
Flat-Film-Widerstand – Drahtwiderstände sind nicht geeignet.
8.3 Dynamisches Verhalten im transienten Betrieb
Wenn die Transienten-Funktion der Last verwendet wird, gelten für das dynamische Verhalten
der Kombination aus Quelle und Last während der Übergänge ähnliche Bedingungen für
Stabilitätsprobleme: Serieninduktivität, Nebenschlusskapazität und Charakteristik der
Rückkopplungsschleife. Bei korrektem Betrieb sollte die Last weder sättigen, noch an
irgendeinem Punkt des Zyklus abschalten. Je schneller die geforderte Slew-Rate, desto
wahrscheinlicher sind Abweichungen während der Übergänge. Im Allgemeinen ist das Verhalten
am unteren Ende des Strombereichs (100 mA bis 4 A) und bei Spannungen >25 V optimal.
Aufgrund von Änderungen in der Transkonduktanz der FETs ändert sich das dynamische
Verhalten der Leistungsstufen sowohl bei niedrigen als auch hohen Stromstärken sowie bei
niedrigen Spannungen, wenn die Kapazität zwischen den Elektroden beträchtlich steigt.