Komponenten und Verfahren Ströme messen

Es existieren viele verschiedene Methoden, Ströme zu messen. Jede davon hat ihre eigenen Vor- und Nachteile. Welches Verfahren ist für welche Anwendung geeignet?

Die Strommessung dient zur Durchführung von zwei wesentlichen Schaltungsfunktionen. Erstens misst sie, wie viel Strom in einem Kreislauf fließt – diese Information kann für die Energieverwaltung in einer DC/DC-Stromversorgung zur Bestimmung wesentlicher Peripheriebelastungen verwendet werden, um Energie zu sparen. Die zweite Funktion dient zur Feststellung, wann zu viel Strom fließt oder ein Fehlerzustand vorliegt. Wenn der Strom die Sicherheitsgrenzwerte überschreitet, wird eine Software- oder Hardware-Sperrbedingung erfüllt und ein Signal gesendet, um die Anwendung zu deaktivieren, wie zum Beispiel bei einem blockierten Motor oder einem Kurzschlusszustand einer Batterie. Es ist wichtig, eine robuste Technologie zu wählen, die den extremen Bedingungen standhält, die während einer Störung vorliegen. Die entsprechende Mess-Komponente hält ein exaktes Spannungssignal aufrecht und verhindert Beschädigungen der Leiterplatte.

Messverfahren

Ein Signal, das den „Wie viel“-Zustand und den „Zu viel“-Zustand anzeigt, steht in einer Vielzahl unterschiedlicher Messverfahren zur Verfügung, die in drei Gruppen unterteilt werden können:

  • Widerstand (direkt)
  • Magnetisch (indirekt)
  • Transistor (direkt)

Alle Verfahren bieten Vorteile, die sie zu wirksamen beziehungsweise akzeptablen Verfahren zur Strommessung machen. Allerdings weisen sie auch Nachteile auf, die für die Zuverlässigkeit der Anwendung kritisch sein können. Sie lassen sich in zwei Hauptkategorien von Messverfahren – direkt oder indirekt – einteilen. Beim direkten Verfahren wird das Messgerät direkt mit der zu messenden Schaltung verbunden und die Messkomponenten sind der Leitungsspannung ausgesetzt, während beim indirekten Verfahren der Schaltkreis isoliert gemessen wird, was für die Sicherheit notwendig sein kann.

Widerstand

Der Widerstand bietet ein direktes Verfahren der Strommessung mit dem Vorteil der Einfachheit und der Linearität.

Strommesswiderstand

Der Strommesswiderstand wird in Reihe mit dem zu messenden Strom geschaltet; der resultierende Stromflussbewirkt die Umwandlung einer geringen Menge an Leistung in Wärme. Durch diese Leistungsumwandlung wird ein Spannungssignal bereitgestellt. Zusätzlich zu den vorteilhaften Eigenschaften der Einfachheit und Linearität ist der Strommesswiderstand eine kostengünstige Lösung mit einem stabilen Temperaturkoeffizienten des Widerstands (TCR) von unter 100 ppm/°C und weist keine Lawinenvervielfachung und thermische Instabilität auf. Zudem bieten Strommessprodukte aus Metalllegierungen mit niedrigem Widerstand (<1 mΩ ist verfügbar) eine überlegene Stoßleistung für zuverlässigen Schutz bei Kurzschluss- und Überstromereignissen.