Infineon: Strommessung mit Miniatursensor

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Infineon bringt mit dem TLI4970 einen Stromsensor auf den Markt, der laut Hersteller ein Sechstel der Leiterplattenfläche heutiger Stromsensoren einnimmt. Mit dem TLI4970 lassen sich Wechselströme und Gleichströme bis zu +/- 50 A messen.



Der Sensor kommt ohne externe Kalibrierung aus. Dank der eingebauten Streufeldunterdrückung ist er robust gegenüber externen Magnetfeldern. Zusätzlich bietet der Sensor einen schnellen Überstrom-Schutz, dessen Stromwert einstellbar ist. Der TLI4970 eignet sich besonders für den Einsatz in Solar-Umrichtern, Ladegeräten und Stromversorgungen sowie für elektrische Antriebe und zur Ansteuerung energiesparender LED-Beleuchtungen. Muster des TLI4970 sind bereits erhältlich, seine Serienproduktion beginnt im Mai 2014.



Messprinzip Halleffekt

Das Messprinzip des TLI4970 basiert auf der Halleffekt-Technologie. Dabei wird mittels integrierter Hall-Sonden das Magnetfeld eines stromdurchflossenen Leiters detektiert. Das im TLI4970 integrierte differentielle Messprinzip schützt gegen Störungen durch externe Magnetfelder.


Damit erreicht der Sensor einen Offsetfehler von 25 mA. Der TLI4970  beinhaltet separate Strukturen zur Messung der Temperatur und des mechanischen Stresses. Durch die separate Messung beider Größen im Betrieb lässt sich eine permanente Kompensation vornehmen. Sie ist der Grundstein für eine langzeitstabile Messung.

 


Schutzfunktionen integriert

Neben der Strommessung kann auch ein Schutz der Leistungsendstufe implementiert werden. Bei externen Kurzschlüssen beispielsweise können kritische Überströme auftreten. Um die Latenzzeit kurz zu halten, stellt der TLI4970 einen parallelen Signalpfad zur Verfügung. Die vom Sensor detektierte Fehlerbedingung lässt sich dann mit einer kurzen Verzögerung von weniger als 3 µs direkt in der Treiberstufe oder im Mikrocontroller verarbeiten. Um die Überstrom-Schwelle optimal an die Applikationsanforderungen anzupassen, kann der Systementwickler sowohl den Stromwert als auch die nachgeschaltete Filterung im Sensor programmieren.

 

Die Integration der Stromschiene innerhalb des SMD-Gehäuses ermöglicht die vollständige Kalibrierung des Sensors bei Auslieferung. Der TLI4970 sendet seine Messwerte über die digitale SPI-Schnittstelle. Er integriert z.B. Differenzverstärker, Filter und Signalverarbeitung und erlaubt den Aufbau einer galvanisch isolierten Messung bis zu 600 V Betriebsspannung und bis zu 3.600 V Prüfspannung.

 


Entwicklungsunterstützung

Angeboten wird der Sensor in einem besonders kleinen TISON (Thin Interstitial Small Outline No leads)-SMD-Gehäuse mit Abmessungen von 7x7x1 mm. Mit dem  TLI4970-Evaluation-Kit lässt sich der Sensor über eine grafische Benutzeroberfläche programmieren und für unterschiedlichste Systemeinstellungen austesten.


Zum Evaluation-Kit gehört auch ein Analog-Board, das die digitalen SPI-Ausgangssignale in analoge Signale wandelt. Entwickler können also für ihre vorhandenen Systemdesigns mit analogen Schnittstellen die Leistungsfähigkeit des TLI4970 direkt testen ? auch weil Infineon beim Analog-Board auf die Pin-Kompatibilität zu herkömmlichen Stromsensoren geachtet hat.

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