Rauschminimierung durch extern kalibrierte Messwiderstände
Das Beispiel des Rauschanteils, den das Ausgangssignal eines Netzteils enthalten kann, zeigt den Ausgangsstrom, also Spannungsabfall über einem kalibrierten Messwiderstand, eines 10W-Netzteils. In Abbildung 3 ist gut zu erkennen, dass das Signal keine reine Gleichspannung ist, sondern auch einen niederfrequenten sowie einen Rauschanteil mit Frequenzen jenseits von 10MHz aufweist. Für die Wirkungsgrad-Messungen zum Digitalnetzteil CFE400M hat der Hersteller TDK-Lambda verschiedene Technologien verwendet, um die Messgenauigkeit zu verbessern. Der Elektronikhersteller hat sowohl für die Ein- als auch für die Ausgangsstrom-Messung extern kalibrierte Strom-Messwiderstände genutzt sowie ein RC-Filter, um das Rauschen zu minimieren, um so das nicht spezifizierte Filterverhalten der Messgeräte zu eliminieren. Hierdurch ließ sich die Eingangsleistung mit einer Genauigkeit im Bereich von ±0,4%, der Ausgangsstrom mit etwas über ±0,1% und die Ausgangsspannung mit ±0,02% messen. Die Wirkungsgrad-Messung erhielt dadurch eine Genauigkeit von ±0,5%. Abbildung 5 zeigt den gemessenen Wirkungsgrad: Die blaue Linie gibt den Messwert wieder, aber der tatsächliche Wirkungsgrad liegt zwischen der Minimal- und der Maximal-Linie, also zwischen 93 und 94% im oberen Bereich der Kurve. Der Wirkungsgrad des CFE400M bewegt sich auf einem Niveau, auf dem der direkte Vergleich von Wirkungsgradwerten schwierig ist, weil die Ergebnisse so empfindlich gegenüber Messungenauigkeiten sind. Entwickler können daher durchaus zu dem Schluss kommen, dass der von ihnen gemessene Wirkungsgrad eines solchen spezifizierten Geräts von den Angaben im Datenblatt abzuweichen scheinen. Diese Abweichungen verursacht jedoch bereits die angewandte Messmethodik. Ebenso können beim Vergleich verschiedener Produkte Messungenauigkeiten beträchtliche Unsicherheiten verursachen. Gerade bei hohen Wirkungsgraden ist also ein besonderer Fokus auf die genannten Faktoren zu legen, um ein zuverlässiges und leistungsstarkes Gesamtsystem auf den Markt zu bringen.
