Präzise Strommessung mit TLI4970 Miniatursensor von Infineon

Neubiberg, 11. März 2014 – Infineon Technologies bringt mit dem TLI4970 einen hochpräzisen Stromsensor auf den Markt, der nur 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 sehr robust gegenüber externen Magnetfeldern und misst auch nach Jahren des Dauereinsatzes noch besonders genau. Die Regelungsqualität der Anwendung bleibt also konstant und damit ihr Wirkungsgrad. Zusätzlich bietet der Sensor einen sehr effektiven 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.

Hohe Energieeffizienz durch innovatives Sensorkonzept
Das Messprinzip des TLI4970 basiert auf der bei Infineon bewährten Halleffekt-Technologie. Dabei wird mittels integrierter Hall-Sonden das Magnetfeld eines stromdurchflossenen Leiters detektiert. Der TLI4970 verzichtet auf die sonst üblichen Feldkonzentratoren und vermeidet damit Hysterese-Effekte, die zu Messungenauigkeiten führen würden.

Das im TLI4970 integrierte differentielle Messprinzip schützt gegen Störungen durch externe Magnetfelder. Damit erreicht der Sensor einen extrem geringen Offsetfehler von nur 25 mA. Bei konventionellen Strommess-Prinzipien ist die Messgenauigkeit immer von Umgebungsbedingungen abhängig, z.B. der Temperatur. Darüber hinaus kommt es zu erheblichen, nicht deterministischen Driften bzw. Alterungserscheinungen, die die Genauigkeit der Strommessung negativ beeinflussen und daher Vorhalte im System-Design erforderlich machen. Der TLI4970 schließt derartige Abhängigkeiten aus, denn er beinhaltet separate Strukturen zur Messung der Temperatur und des mechanischen Stresses. Durch die separate Messung beider Größen im Betrieb lässt sich eine permanente effektive Kompensation vornehmen. Sie ist der Grundstein für eine langzeitstabile Messung und damit für hoch effiziente, zuverlässige und kostenoptimierte Umrichter oder Motoren.

Schneller Überstrom-Schutz
Neben der genauen Strommessung kann auch ein sehr effizienter Schutz der Leistungsendstufe implementiert werden. Bei externen Kurzschlüssen beispielsweise können kritische Überströme auftreten. Um die Latenzzeit extrem kurz zu halten, stellt der TLI4970 einen parallelen Signalpfad zur Verfügung. Die vom Sensor detektierte Fehlerbedingung lässt sich dann mit einer nur sehr 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. Ein späterer und aufwendiger kundenseitiger Kalibrierungsprozess nach der Montage entfällt somit.

Der TLI4970 ist einer der ersten Stromsensoren, der die Messwerte über die digitale SPI-Schnittstelle sendet. 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.

Automatisierte Leiterplattenbestückung
Angeboten wird der TLI4970 in einem besonders kleinen TISON (Thin Interstitial Small Outline No leads)-SMD-Gehäuse mit Abmessungen von nur 7x7x1 mm. Durch das TISON-SMD-Gehäuse kann die Leiterplattenbestückung automatisiert erfolgen und damit kosteneffizient.

Verfügbarkeit
Muster des TLI4970 sind verfügbar. Seine Serienproduktion startet im Mai 2014.

Umfassende Entwicklungsunterstützung
Mit dem TLI4970-Evaluation-Kit fällt die Evaluierung leicht: Über eine grafische Benutzeroberfläche lässt sich der Sensor einfach programmieren und für unterschiedlichste Systemeinstellungen schnell 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.

Weitere technische Informationen zum Stromsensor TLI4970 und zum Sensor-Portfolio von Infineon sind verfügbar unter www.infineon.com/TLI4970 und unter www.infineon.com/hall-switches.

Die Infineon Technologies AG bietet Halbleiter- und Systemlösungen an, die drei zentrale Herausforderungen der modernen Gesellschaft adressieren: Energieeffizienz, Mobilität sowie Sicherheit. Mit weltweit rund 26.700 Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern erzielte Infineon im Geschäftsjahr 2013 (Ende September) einen Umsatz von 3,84 Milliarden Euro. Das Unternehmen ist in Frankfurt unter dem Symbol „IFX“ und in den USA im Freiverkehrsmarkt OTCQX International Premier unter dem Symbol „IFNNY“ notiert. Weitere Informationen unter www.infineon.com