Hohe Präzision der Messergebnisse durch Gapless Sampling und optimierte Feldkompensation bei der Eingangsbeschaltung

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Bestmögliche Feldkompensation durch PCB-Technik

Da die wesentlichen Kosten bei der Koaxial-Technik vom teuren Material, der Bearbeitung und der Montage des Shunts mit der dreidimensionalen Ausdehnung herrühren, war das Ziel der Neuentwicklung eine optimale Feldkompensation auf einer Ebene mit der Printed-Circuit-Board-Technik zu erreichen.

Dieses PCB-Design (Bild 7) erfordert dickere Kontaktierungslagen als herkömmliche Leiterplatten. Dazwischen ist eine dünne Isolationsschicht (Insulation Layer), die für eine optimale Feldkompensation sorgt. Die äußeren Laminat-Layer sorgen schließlich noch dafür, der Leiterplatte mechanische Stabilität zu verleihen.

Mit zentral angeordnetem Vor- und Rücklauf des Stroms zu SMD-Widerständen, die am äußeren Rand der Platine positioniert sind, erreicht man eine optimale Balance des Widerstand-Netzwerkes und der magnetischen Feldkompensation.

Eine vereinfachte Version des Board-Designs zeigt Bild 8 mit dem Strom-Vorlauf und Strom-Rücklauf zu Präzisionswiderständen in SMD-Technik, die durch geringste thermische Drift charakterisiert sind. Dieses Layout, kombiniert mit den niedrigen ppm-Widerständen und einem horizontalen Luftstrom über der Platine, resultiert in minimalen Temperaturschwankungen über den gesamten betriebsbedingten Strombereich.

Um Impedanz und Phase des neuen Design im Vergleich zu anderen kommerziell erhältlichen Shunts mit niedriger Induktivität vergleichen und einordnen zu können, hier zum Abschluss in Stichpunkten die Spezifikationen, mit dem ohmschen Widerstand und der Induktivität von drei Modellen (einschließlich des neuen Designs von N4L): PCL-Serie (Widerstand 15 mΩ, Induktivität 20 nH); RO10-F1-K2 (Widerstand 10 mΩ, Induktivität 10 nH); Newtons4th-Strom-Shunt (10 mΩ, Induktivität 250 pH).

Die entsprechenden Grafiken für den Impedanz- und Phasenvergleich sind die Bilder 9 (Impedanz/Frequenz) und Bild 10 (Pase/Frequenz).

* * Stuart Chappell ... ist Geschäftsführer von Newtons4th Ltd. in Loughborough/UK. Franz J. Dorfner ... ist Geschäftsführer der HEIDEN power GmbH in Pürgen bei München.

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