Hysteresefreier Stromsensor mittels AMR-Effekt

Auf der Basis des anisotropen Magnetoresistiven Effektes (AMR-Effekt) ist ein integriertes Sensorsystem zur Messung von Strömen entwickelt worden. Es besteht aus Sensorchip, Auswertungsschaltung sowie 2 Magneten in einem JEDEC-kompatiblen SMT-tauglichen Gehäuse.

Die Messung erfolgt galvanisch getrennt an einem U-förmigen Stromleiter außerhalb des Sensors, der an die jeweilige Applikation angepasst ist. Dadurch ist eine hohe Flexibilität bezüglich des zu messenden Stromes gegeben. Das System ist praktisch hysteresefrei, besitzt mit 500 kHz eine sehr hohe Bandbreite, kann bis zum 3-fachen Nennstrom messen, und ist aufgrund Differenzfeldmessung unempfindlich gegen Störungen durch magnetische Streufelder.

Zur Messung von elektrischen Strömen werden heutzutage vielfach Hall-Effekt basierte Stromsensoren verwendet. Prinzipbedingt zeichnen sich diese Sensoren durch eine Hysterese und geringe Bandbreite aus, hervorgerufen durch einen konstruktiv benötigten Fluss-Konzentrator, der die zu messende Leitung umschließt und die magnetischen Feldlinien senkrecht zur Sensoroberfläche in einem Luftspalt leitet.

Hall-Effekt basierte Systeme ohne Fluss-Konzentrator benötigen die Primärstromführung innerhalb ihres Gehäuses um den geringen Abstand von Hall-Sensor und Primärleiter zu gewährleisten, der durch den Wegfall der Flusskonzentration notwendig wird. Durch diese Integration wird jedoch zum einen die Isolationsfestigkeit dieser Produkte beschränkt, zum anderen der Einsatzbereich durch die maximale Stromstärke, die der integrierte primäre Strompfad tragen kann fest vorgegeben (typisch einige 10 A). Typische Bandbreiten solcher Hall-Effekt basierten Sensoren liegen bei 50 bis 150 kHz.

Stromsensoren auf Basis des AMR-Effekts benötigen dank der hohen Empfindlichkeit keine Fluss-Konzentratoren und sind daher Hysteresefrei. Sie messen Gleich- und Wechselströme bis zu 500 kHz und bieten eine Galvanische Trennung. Das besondere an dem Stromsensor CFS1000 ist zum einen die Integration aller Funktionselemente in einem SMD-fähigen Gehäuse, zum anderen die flexible Anpassung des Sensors an den jeweiligen Messbereich in der Anwendung und der Unempfindlichkeit auf homogene Störfelder bedingt durch die verwendete Differenzfeldmessung an dem U-förmigen Stromleiter.

Weiter ist der Sensor für den Automotive Temperaturbereich von -40 bis +125 °C spezifiziert und die Isolationsfestigkeit kann je nach Anforderung realisiert werden.