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Thermisch stabile Strommessung Oszilloskop-Stromsonden beenden Nullpunkt-Drift

Von Dipl.-Ing. (FH) Hendrik Härter 2 min Lesedauer

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MTM Power Messtechnik Mellenbach GmbH

Bei der Analyse schneller Schaltvorgänge in der Leistungselektronik kämpfen Entwickler oft mit thermischer Drift und begrenzten Bandbreiten bei hohen Strömen. Hioki transferiert nun das Fluxgate-Prinzip seiner High-End-Sensoren in zwei Oszilloskop-Stromsonden, die bis zu 500 A stabil erfassen.

Die AC/DC-Sonden CT6704 und CT6705 von Hioki sind in der Lage, auch bei längeren Messreihen eine stabile Nulllinie zu halten. (Bild: Hioki)
Die AC/DC-Sonden CT6704 und CT6705 von Hioki sind in der Lage, auch bei längeren Messreihen eine stabile Nulllinie zu halten.
(Bild: Hioki)

Die Elektrifizierung des Antriebsstrangs und der Einsatz von Wide-Bandgap-Halbleitern (GaN und SiC) erhöhen die Anforderungen an die Strommessung im Labor. Gefordert sind Sonden, die nicht nur schnell sind, sondern auch bei längeren Messreihen eine stabile Nulllinie halten. Mit den neuen AC/DC-Sonden CT6704 und CT6705 adressiert Hioki Europe genau diese Schnittstelle zwischen transienter Signalaufnahme und hoher Messgenauigkeit.

Stabile Nulllinie dank Fluxgate-Technologie

Das Hauptproblem herkömmlicher Oszilloskop-Stromsonden ist die Offset-Drift, die durch Erwärmung der Sonde oder wechselnde Umgebungstemperaturen entsteht. Messwerte werden ungenau, was besonders bei der Bestimmung des Wirkungsgrads oder der Analyse von Verlustleistungen zu Fehlern führt.

Hioki nutzt für die neuen Modelle das Fluxgate-Messprinzip, das üblicherweise in stationären Präzisions-Leistungsanalysatoren zum Einsatz kommt. Durch die Kombination mit einer hohen Bandbreite erreichen die Sonden einen Offset-Temperaturkoeffizienten von lediglich ±0,1 mV/°C. Das Ergebnis ist eine stabil bleibende Nulllinie, die manuelle Nullpunkt-Abgleiche während der Messung weitgehend überflüssig macht.

Spezifikation Hioki CT6704 Hioki CT6705
Nennstrom 200 A 500 A
Bandbreite DC bis 30 MHz DC bis 15 MHz
Anstiegszeit 11,6 ns 23,3 ns
Amplitudengenauigkeit ±0,5 % v. M. ±0,5 % v. M.
Offset-Temperaturkoeffizient ±0,1 mV/°C ±0,1 mV/°C
Ausgangsverhältnis 0,01 V/A 0,01 V/A
Anschluss BNC BNC

Hohe Ströme bei hohen Frequenzen

Ein weiterer Engpass in der Entwicklung von Invertern und Schaltnetzteilen ist das De-Rating: Viele Sonden können ihren nominellen Strom nur bei sehr niedrigen Frequenzen führen. Die neuen Modelle erweitern diesen Spielraum:

  • CT6704: Liefert einen Nennstrom von 200 A bei einer Bandbreite von DC bis 30 MHz (Anstiegszeit 11,6 ns).
  • CT6705: Ist auf 500 A ausgelegt und deckt den Bereich bis 15 MHz ab (Anstiegszeit 23,3 ns).

Die Amplitudengenauigkeit wurde im Vergleich zu Vorgängermodellen von ±1,0 Prozent auf ±0,5 Prozent vom Messwert verbessert. Damit lassen sich auch Details in den Stromrippeln von Hochleistungsantrieben präzise verifizieren.

Integration in den Messplatz

Die Handhabung folgt dem Plug-and-play-Prinzip: Der Anschluss erfolgt über einen Standard-BNC-Stecker (Ausgangsspannung 0,01 V/A), wodurch die Sonden herstellerunabhängig mit allen gängigen Oszilloskopen, Speicherrekordern oder DAQ-Systemen kompatibel sind. Ein aufklappbares Design ermöglicht die Umschließung dickerer Leiter, während integrierte LEDs den Anwender vor Überlast oder einer nicht vollständig verriegelten Zange warnen. (heh)

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