BA – Optimierung der Leiterführung eines breitbandigen AMR Stromsensors

Optimierung der Leiterführung eines breitbandigen AMR Stromsensors

Viele Anwendungen in der modernen Leistungselektronik benötigen eine Strommessung mit hoher Bandbrei-te. Dafür kommen unter anderem sogenannte AMR Stromsensoren in Frage, welche auf dem anisotropen magnetoresistiven Effekt beruhen. Zur Messung des Stromes müssen diese Sensoren über einem Leiter platziert werden, der ein für den Sensor messbares Magnetfeld erzeugt, und beispielsweise als U-Turn ausgeführt werden kann. Dabei bestimmt die Geometrie des Leiters den Nominalstrom und das Frequenz-verhalten des Sensors, da mit der Geometrie sowohl die Magnetfeldstärke am Ort des Sensors als auch die Ausprägung des Proximity-Effekts festgelegt werden.

Die Auslegung solch eines U-Turns kann mit einem vom Sensorhersteller bereitgestellten Tool berechnet werden. Allerdings basiert diese Berechnung auf stark vereinfachenden Annahmen. So werden die magnetischen Felder nicht im Raum, sondern nur in der Fläche betrachtet. Des Weiteren vernachlässigt die Software externe, von den Anschlussklemmen erzeugte Störfelder komplett.

Im Rahmen der Arbeit soll untersucht werden, wie eine optimierte Geometrie eines U-Turns aussehen könnte und wie störsicher solch ein Sensor ausgeführt werden kann. Dazu ist zunächst eine Literaturrecherche durchzuführen. Anschließend ist eine FEM-Simulation des U-Turns aufzubauen, um Mess- und Störfelder bestimmen zu können. Mit Hilfe der Simulation sollen Möglichkeiten zur Optimierung eines U-Turn sowie Untersuchungen zu alternativen Leiterführungen durchgeführt werden. Die vielversprechendsten Lösungen sind in einen Platinenaufbau umzusetzen und bzgl. Ihrer Sensoreigenschaften umfassend zu charakterisieren. Dabei sind insbesondere auch die Grenzen eines solchen Systems für den Einsatz in leistungselektronischen Schaltungen aufzuzeigen.

Bearbeiter: Thomas Polster

Betreuer: Sebastian Nielebock (Siemens SDI);
Prof. Dr.-Ing. Martin März

Für Studienfächer: EEI, Mechatronik, Energietechnik

Verantwortlicher: Prof. Dr.-Ing. Martin März