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Für Leistungselektronik mit hoher Leistungsdichte Wide-Bandgap-Ready!

Für Leistungselektronik mit hoher Leistungsdichte

Ob E-Mobilität oder automatisierte Produktion – überall kommen kleine und große Elektromotoren zum Einsatz. Dabei sind vielfältige elektrische Ströme in Kabeln und Stromschienen zu messen anhand der ausgelösten magnetischen Flussdichte.

In der Leistungselektronik wird eine hohe Leistungsdichte gefordert. Zunehmend werden daher Wide-Bandgap Halbleiter-Elemente eingesetzt, die für höhere Wirkungsgrade bei gleichzeitig deutlich höherer Leistungsdichte sorgen. Für die dynamische Strommessung bei hoher Bandbreite bietet Sensitec den passenden Stromsensor.

Der neue CFS1000 ist kleiner, robuster und schneller als vergleichbare Sensoren. Mit seiner hohen Bandbreite von 500 kHz für schnelle Schaltvorgänge des Stroms ist er „wide bandgap ready“. Der programmierbare Stromsensor ist für die hochdynamische elektronische Messung von DC, AC sowie gepulsten Strömen mit integrierter galvanischer Trennung vorgesehen. Als AMR-basierter Sensor besteht er aus einem AMR-Sensorchip, der Auswerteschaltung (ASIC) sowie zwei Magneten in einem SMD SO16-Gehäuse und ermöglicht ein exzellentes dynamisches Ansprechen ohne Hystereseverhalten. Weitere Eigenschaften sind die hohe Linearität und geringe Temperaturabhängigkeit des Stromsensors. Der Messbereich des Stromsensors wird über die Geometrie einer externen Stromschiene eingestellt, so dass er in einem breiten Anwendungsfeld einsetzbar ist. Der zu messende Strom (Primärstrom) wird unterhalb des Sensors durch eine Leiterplatte oder eine Stromschiene geführt. Durch eine U-förmige Stromführung wird ein differenzielles Magnetfeld erzeugt, welches den Einfluss magnetischer Störfelder verringert. Die Stromschiene wird speziell für den Anwendungsfall angepasst. Sie ist ausschlaggebend für die optimale Performance des CFS1000. Zur ersten analytischen Abschätzung der Stromschienen-Geometrie stellt Sensitec ein kostenloses Simulationstool Calc-U-Bar zur Verfügung. Das Tool arbeitet mit der National Instruments LabVIEW®-Umgebung. Basierend auf Magnetfeldberechnungen nach dem Biot-Savart‘schen Gesetz kann es für erste Abschätzungen bezüglich der Abmessungen der U-förmigen Stromschiene beim Betrieb des CFS1000 verwendet werden. Zusätzlich kann der Einfluss verschiedener Stromzuführungen ganz ohne 3D FEM-Simulationen untersucht werden (dreiachsige Winkelvariation der Stromzuführung ist möglich). Es beinhaltet auch die Möglichkeit, magnetischen Crosstalk zwischen benachbarten Strompfaden oder Feldquellen zu schätzen, was die Möglichkeit bietet, spezifische Abstandsanforderungen für mehrphasige Anordnungen zu definieren. Gleichzeitig wird der Einfluss einer unterschiedlichen Sensorposition in Bezug auf die Stromschiene berechnet. Dies gibt einen Einblick in prozessbezogene Positioniertoleranzen und deren Einfluss auf die Magnetfeldkomponenten. CFS1000 Stromsensoren sind für Großserien vorgesehen im Automotive-Sektor oder in den Bereichen Antriebstechnik, regenerative Energien und Elektromobilität.

 

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