ELEKTRONIKPRAXIS 10/2014

Wissen.Impulse.Kontakte.

www.elektronikpraxis.de

B1912615. Mai 2014

€ 9,00

10

Digitaler Stromsensorliefert präzise Ergebnisse

Stromsensoren auf der Grundlage des Hall-Effektes werden bei Solar-Wechselrichtern,PFC-Stromversorgungen, Akku-Ladegeräten oder elektrischen Antrieben verwendet.

Infrarotbilder fürmehr QualitätMit Infrarotbildernlassen sich thermischeEffekte auf Oberflächenuntersuchen. Seite 38

Fortschritte bei SiC-Power-MOSFETsDie Eigenschaften vonSiC-Power-MOSFETs undGaN-Bausteinen imVergleich. Seite 54

Impressionen vomFrühlingsfestMehr als 180 Gäste aus derElektronikbranche kamen,um gemeinsam in Münchenzu feiern. Seite 68

Stellenmarkt Seite 72

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EDITORIAL

ELEKTRONIKPRAXIS Nr. 10 15.5.2014

Was Sie schon immer über Elek-tronikgehälter wissen wollten

Hand aufs Herz: Auch Sie fragensich, was Ihre Kollegen aus ande-ren Abteilungen verdienen? Und

auch, mit wie viel Geld der Chef am Mo-natsendenachHause geht,will jederwis-sen. Werfen Sie einen Blick in unserenneuen „Gehaltsreport Elektronik & Elek-trotechnik 2014“,welchenSie auf Seite 23dieser Ausgabe als Booklet finden. Hiererhalten Sie die Antworten auf diese undweitere Fragen.Verdienen Sie,was Sie verdienen?Und

wie hoch ist ein Angebot, das man nichtablehnenkann? InwelchemBundeslandsindUnternehmenbesonders spendabel?Oder werden Sie Ihrer Meinung nach soschlecht bezahlt, dass es sich sogar lohnt,denArbeitgeber zuwechseln?NutzenSieden „Gehaltsreport Elektronik & Elektro-technik 2014“ und vergleichen Sie IhrGehalt mit dem aktuellen Durchschnitt.Sammeln Sie Argumente für Ihr nächstesGehalts- oder Jahresgespräch.InunseremneuenGehaltsreport sehen

Sie das Ergebnis unseres ehrgeizigenPro-jekts, das inzwischen zum dritten Mal inKooperation mit unserem Karriere-Part-ner semica und dank aller Umfrageteil-nehmer entstanden ist. Auf 40 Seitenkönnen Sie neben den Gehaltsangaben

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für die Bereiche Forschung & Entwick-lung, Fertigung& Produktion, Qualität &Text, Vertrieb & Marketing, Applikationund Management auch aktuelle ZahlenzurArbeitszufriedenheit nachlesen.Auchgibt Ihnen unser neuer „GehaltsreportElektronik & Elektrotechnik 2014“ Infor-mationen über das Gehaltsgefüge inDeutschland und Auskunft über die Topfünf Branchen sowie Tipps zum ThemaEffektivität im Job.Besonders stolz sindwir auf unser kom-

plett überarbeitetesHeftkonzept unddasneue Layout: Frisch, luftig undmit inter-essanten Infografiken angereichert er-scheint der Gehaltsreport in einem völligneuen Gewand. Damit werden wir IhremWunschnach schneller und strukturierterInformation gerecht.Viel Spaß mit unserem „Gehaltsreport

Elektronik und Elektrotechnik 2014“ underfolgreiche Verhandlungen.

Herzlichst, Ihr

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4 ELEKTRONIKPRAXIS Nr. 10 15.5.2014

ELEKTRONIKSPIEGEL6 Zahlen, Daten, Fakten

8 News & Personalien

22 Branchen & Märkte

SCHWERPUNKTELeistungselektronikTITELTHEMA

26 Digitaler Stromsensor liefert Ergebnisse bis 50 AVielfältig sind die Anwendungen des Stromsensors TLI4970auf Halleffekt-Basis: etwa Solar-Wechselrichter, Stromver-sorgungen mit Leistungsfaktorkorrektur, Akku-Ladegeräteoder elektrischen Antriebe.

54 Fortschritte bei Power-MOSFETs in SiliziumkarbidEntwickler können jetzt auf SiC-Power-MOSFET zugrei-fen, die in den wesentlichen Merkmalen weiter verbessertwurden. Ihre Eigenschaften werden hier skizziert und denGaN-Bauteilen gegenübergestellt.

Messen und Testen38 Infrarotbilder für mehr Qualität und Sicherheit

Mit Infrarotbildern für Forschung und Entwicklung lassensich thermische Auswirkungen auf Oberflächen unter-suchen und Fehlerquellen identifizieren. Die Sequenz-speicherung dokumentiert lückenlos jeden Zeitpunkt imMessverlauf.

40 Alle Übertragungskanäle umfassend testenMit der BTC Multistandard-Plattform von Rohde & Schwarzlässt sich die komplette Satelliten-Übertragungsstreckeüberprüfen. Hinzu kommen Tests von terrestrischer-, Ka-bel- und Hörfunkübertragung.

Embedded-Systeme58 Trends beim modernen ASIC-Design

Bei der ASIC-Implementierung sind verschiedene Aspektezu berücksichtigen, um sicherzustellen, dass das System-design so effektiv wie möglich verläuft und die entspre-chenden Kosten sowie die Entwicklungsdauer minimalausfallen.

Beruf, Karriere & Management64 Projekte zwischen Naivität und Selbstbetrug

Projekte leben von dem Glauben, das gesteckte Ziel er-reichen zu können. Es heißt zwar, dass der Glaube Bergeversetzt, doch leider führt er auch dazu, dass der Sinn fürdie Realität verloren gehen kann.

66 Viele Aufgaben und ein Ziel: „Das Projekt im Fokus“Sie verfügen über technisches Know-how und Organisati-onstalent. Sie besitzen die Fähigkeit, Mitarbeiter zu moti-vieren und Themen eigenständig voranzutreiben. Gleich-zeitig stehen sie in engem Kundenkontakt: Ingenieure imProjektmanagement.

68 Impressionen vom ELEKTRONIKPRAXIS-FrühlingsfestMehr als 180 Gäste aus der Elektronikbranche kamen, ummit der ELEKTRONIKPRAXIS einen stimmungsvollen Früh-lingsabend in München zu verbringen.

INHALT Nr. 10.2014

LEISTUNGSELEKTRONIK

Digitaler Stromsensorliefert präzise ErgebnisseDie präzise Messung hoher Ströme ist entscheidendfür hochwertige Regelungen der Leistungselek-tronik. Im PV-Wechelrichter können Stromsen-soren unterschiedliche Aufgaben übernehmen.Sie überwachen den Ausgangswechselstrom,der in das Stromnetz eingespeist wird und des-sen Gleichstromanteil. In Akku-Ladegeräten undStromversorgungssystemen werden Stromsensorenebenso gebraucht wie bei der Ansteuerung vonLED-Beleuchtungen. Minimaler Platzbedarf, hohePräzision und geringe Verlustleistung sind wichtigeEigenschaften

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5ELEKTRONIKPRAXIS Nr. 10 15.5.2014

TIPPS & SERIEN18 Power-Tipp

Nutzen von Schaltreglern bei erhöhten Spannungen

20 Schaltungstipp16-kanaliges Datenerfassungssystem mit 18-Bit-Auflösung

46 IsolationDer Aufbau eines Isolators in Hinblick auf Sicherheit

ZUM SCHLUSS74 Rahman Jamal, National Instruments

Was Messtechnik für die Generation Y bieten muss

RUBRIKEN3 Editorial

24 Online

57 Impressum & Inserentenverzeichnis

38 Infrarotbilder für mehrQualität und Sicherheit

58 Trends beim modernenASIC-Design

40 Alle Übertragungskanäleumfassend getestet

68Das Frühlingsfest derELEKTRONIKPRAXIS

Distribution is today.Tomorrow is EBV!

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nen: Von allgemeinem Basiswissen über das Thema Identification

bis hin zu detaillierten Beschreibungen der jeweiligen Produkte,

Anwendungen und Märkte.

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maschinen. Auch Lösungen für die Medizintechnik oder Automobil-

und Industrieanwendungen werden dort genau erklärt.

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sich an Ihr EBV IdentificationTeam vor Ort.ELEKTRONIKPRAXIS auf Twitterwww.twitter.com/RedaktionEP

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ELEKTRONIKSPIEGEL // ZAHLEN, DATEN, FAKTEN


Die elektrische Autohupe ist 100 Jahre altAm 12. April 1914 hat die Robert Bosch GmbH das erste elektrischeSignalhorn in Deutschland zum Patent angemeldet. Große Reich-weite und ein angenehmer Ton standen bei der Entwicklung desim Vordergrund. Außerdem sollte es nach der Betätigung sofortund zuverlässig ansprechen, wenig Strom verbrauchen und einegefällige Form haben. Das „neue“ Bosch-Horn kam 1921 auf denMarkt und erfüllte diese Vorgaben. Es arbeitete nach dem aus demOrgelbau bekannten Prinzip der „gedeckten Pfeifen“. Diese sind

am oberen Pfeifenende verschlossen und klingen daher tiefer alsoffene. Auch beim Bosch-Horn konnte so eine angenehme, sehr ty-pische Klangfarbe erzeugt werden. Am Konstruktionsprinzip hatsich bis heute nichts geändert. Eine elektrisch angeregte Membranerzeugt den Schall, der in alle Richtungen abstrahlt. Ergänzt wur-de das Angebot um Fanfaren, deren auf die Tonhöhe abgestimmterTrichter ebenfalls über eine Membran einen angenehmen Klangerzeugt, der jedoch in eine Richtung gelenkt wird. // TK

AUFGEMERKT Bosch

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ELEKTRONIKSPIEGEL // ZAHLEN, DATEN, FAKTEN


„Wir machen das im Hintergrundund sind noch nicht bereit, denVorhang zu heben.“Apple-Chef Tim Cook über die Entwicklung künftigerspektakulärer Produkte

AUFGE-SCHNAPPT

AUFGEZÄHLTWenn das Guangzhou CTF Finance Centre inSüdchina 2016 eröffnet, dann wird der 530Meter hohe Wolkenkratzer über insgesamt95 Aufzüge verfügen. Zwei davon sind ganzbesonderer Natur: Sie werden mit einer Ge-schwindigkeit von 1200 Meter pro Minute (72km/h) in nur 43 Sekunden vom Erdgeschoss inden 95. von insgesamt 111 Stockwerken rasen.

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Neues Herz für daskünftige Stromnetz

An der Christian-Albrechts-Universität zu Kiel ar-beiten Wissenschaftler im Projekt HEART (High-ly Efficient And Reliable smart Transformer) anTrafos, die den Energiefluss so steuern sollen wiedas Internet den Datenfluss. Professor Marco Li-serre (Foto) bekommt dafür zwei Millionen € vomEuropäischen Forschungsrat. // PK

Weltrekord-Mini-DrosselMit einer Grundfläche von1,6 mm x 1,6 mm und ei-ner Bauhöhe von nur 1 mmsoll es sich bei der Dros-sel WE-MAPI von WürthElektronik eiSos um diederzeit weltweit kleinsteSpeicherdrossel aus mag-netischem Eisenpulverge-misch handeln. Mit Nenn-strömen bis zu 1,9 A bietetdie magnetisch geschirmteSpeicherdrossel eine hoheStromtragfähigkeit undermöglicht hohe Sätti-gungsströme bis zu 4,9 Abei gleichzeitig minimalemPlatzbedarf und einem ge-ringen Streufeld. //TK

AUFGEDECKT: Nintendo Wii U

DieSpielekonsoleNintendoWiiU stellt denNach-folger der Nintendo Wii dar und ist die sechsteHeimkonsole des 1889 von Fusajirō Yamauchiin Kyōto als Spielkartenhersteller gegründetenUnternehmens Nintendo. Schlüsselmerkmal der

Wii U ist der neuartige Controller, der über einenTouchscreen verfügt und als Gamepad bezeich-net wird. Die Konsole ist abwärtskompatibel zuSoftware und Zubehör der Vorgängerkonsole.Produziert wird die Wii U von Foxconn. // DF

BildschirmDer im Controller ver-baute 6,2 Zoll resistiveTouchscreen ermög-licht, auf Informationenzuzugreifen, ohne dasSpiel zu unterbrechen.

CPUIBM PowerPC-basierterTri-Core Prozessor mitmit 1,24 GHz Taktungund dem Codenamen„Espresso“

SensorenMithilfe des in den Con-troller eingebauten Gy-roskops und Beschleun-ingsungssensors ist esmöglich, Bewegungenzu erkennen.

RAM2 GByte RAM bestehendaus vier 4 Gbit (512 MB)großen DDR3-1600-Chips. 1 GByte ist fürdas OS reserviert.

SchnittstellenDie Wii U verfügt übereine Bluetooth Schnitt-stelle und untersütztNFC (Near Field Commu-nication).

GPUAMD-Radeon-basierterGrafikprozessor miteDRAM und demCode-Namen „Latte“.Die Taktung der GPUbeträgt 550 MHz.

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ELEKTRONIKSPIEGEL // NEWS & PERSONALIEN


FPGA-Potenziale entdeckenbeim FPGA-Tag 2014

Der zweite FPGA-Tag von ELEKTRONIKPRAXIS wendet sich sowohlan FPGA-Einsteiger als auch an erfahrene FPGA-Anwender. Vom 3.bis 5. Juni werden drei Tagesseminare und ein Kongresstag mit

Ausstellung stattfinden.

Die fünf Top-Skills für Ingenieure sindlaut der PersonalagenturGulpderzeitFPGA-Entwicklung, Funktionale

Sicherheit, CAD, Embedded-EntwicklungundAutomatisierungstechnik/SPS. Und ge-rade der Bedarf an FPGA-Entwicklern istimmens. FPGAs werden in der Entwicklungmoderner Elektronikgeräte undSysteme im-mer wichtiger. Im Einsatz sind diese abernicht trivial sondern komplex. Hier setzt derELEKTRONIKPRAXISFPGA-Tag 2014 anundzeigt die wichtigsten Aspekte eines moder-nen Design-in-Prozesses.Dieses Jahr erstreckt sich der FPGA-Tag

vom3. bis zum5. Juni: Am3. Juni findet unserEinsteigerseminar statt, das FPGA-Grundla-gen vermittelt und eineHersteller-Übersichtbietet. Neben der Designmethodik undFPGA-Integration in ein Systemwerden hierSpezialthemen wie Speicherschnittstellen,Soft-/Hard-CPU-IntegrationundHighspeed-Verbindungen (SerDes) näher erläutert.

Top-Referenten und FPGA-Unternehmen am KongresstagAm Kongresstag (4. Juni) werden in ver-

schiedenenVorträgendiewichtigstenAspek-te und Trends in der FPGA-Entwicklung auf-gezeigt. In der begleitenden Tabletop-Aus-stellung werden sowohl Hersteller als auchAnwender in die Diskussion mit eingebun-den.Abgerundetwirddie dreitägigeVeranstal-

tung am5. Juni durch zwei parallele Semina-re: Ein Hands-on-Seminar richtet sich anEinsteiger undwird vonThomas Siebert vonEBVElektronikundDetlev Zundel vonDENXSoftware Engineeringdurchgeführt. Es kon-zentriert sich auf das SoCrates-Board unddessen Einsatzmöglichkeiten. Das parallelstattfindende Experten-Seminar steigt nochtiefer in das Thema FPGA-Design ein undwird geleitet von Christian Siemers (TUClausthal), Niels Dirks (Dirks ComplianceConsulting), ArnoldWiemers (Leiterplatten-Akademie) und Gerhard Eigelsreiter (unitelIT-Innovationen).

Alle Informationen zum FPGA-Tag am4. Juni in München und zur Anmeldung fin-den Sie unter www.fpga-tag.de. Fragen be-antworten Ihnen gerne Julia Karg von der

Christian Siemers, TU Clausthal: erläutert am 4. und 5. Juni, wie sich die Möglichkeiten moderner FPGAsbesser ausschöpfen lassen

Dieses Programm erwartet Sie:3. Juni: Einsteigerseminar mit denSchwerpunkten FPGA-Grundlagen, Her-steller-Übersicht, Designmethodik& De-signflow, Integration von FPGAs ins Sys-tem, spezielle Einsatzfälle sowie Tippsfür die Praxis.4. Juni: Kongress-Tag mit Ausstellungund 11 Impulsvorträgen zu den aktuellenEntwicklungen in der FPGA-Welt.5. Juni: Hands-on-Seminar* für Einstei-ger mit SoCrates-Board durchgeführtvon Thomas Siebert (EBV Elektronik/Av-net) und Detlev Zundel (DENX).

*Die TeilnehmerdesHands-on-Seminarsam 5. Juni erhalten bei Kaufinteresse andem im Seminar verwendeten SoCrates-Board einen Rabatt von 150 Euro – Siezahlen also nur 199 statt 349 Euro.5. Juni: Experten-Seminar für FPGA-Pro-fis, u.a mit Design-, Layout- und EMV-Schwerpunkten, durchgeführt von Prof.Christian Siemers (TU Clausthal), NilsDirks (Dirks Compliance Consulting), Ar-nold Wiemers (LeiterplattenAkademie)und Gerhard Eigelsreiter (unitel IT-Inno-vationen).

Organisation, [email protected], Tel. 0931418 2511, undHolger Heller von der Redakti-on, [email protected], Tel. 0931 4183083. // HH



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3-D-Druck: igus liefert das erste Tribo-Filament für 3-D-Drucker

3-D-DRUCK

Erstes Tribo-Filament für 3-D-DruckerAuf der Hannover Messe war eszu sehen: das weltweit erste Tri-bo-Filament für 3-D-Drucker. DerWerkstoff des Kunststoffspezia-listen igus eignet sich alsMateri-al für Lagerstellen, da er bis zu50mal abriebfester ist als Pro-dukte aus herkömmlichen 3-D-Druckmaterialien. Durch dieKombinationder neuenTechno-logie 3-D-Druck und dem Tribo-Filament sind auch außerge-wöhnliche Sonderformen vonGleitlagern möglich.Der Kölner Tribo-Spezialist

forscht schon länger im Bereich

der 3-D-Druck-Filamente undliefert u.a. Linearantriebe für dieDrucker. Das erste Filament für3-D-Drucker, das speziell für be-wegteAnwendungen entwickeltwurde, ist das Ergebnis von un-zähligenTests imeigenenLabor.Mit dem Filament haben Kun-

denmehr Freiheiten in denKon-struktionsformen ihrer Lager-stellen. Prototypenkönnen rela-tiv kostengünstig und schnellproduziert werden.Als Eingangsdaten für den

3-D-Druck werden die auf derWebsite bereits verfügbaren 3-D-

Modelle der Produkte im STL-Format heruntergeladen.Das Potenzial des 3-D-Drucks

zeigt sich auch inder Zusammen-arbeit mit der Universität BonnGemeinsamhabenbeidePartnereinenRoboter entwickelt, der beider RoboCup Weltmeisterschaftim Juli in Brasilien an den Startgehenwird. Die Außenformundtragende Teile bestehen ausKunststoffkomponenten, die imLaser-Sinter-Verfahren herge-stellt wurden. // KR

igus

Einfacher Prozess: NREL-Forscher KaiZhu im Labor bei der Herstellung vonPerowskit-basierten Solarzellen

PEROWSKIT-FORSCHUNG

Wie die Erdkruste die Solarenergie revolutionieren könnteDas Mineral Perowskit ist einwichtiger Bestandteil des unte-ren Erdmantels – und für Halb-leiterforscher ein heißer Kandi-dat für effizientere und billigereSolarzellen.2009 untersuchte der japani-

sche Wissenschaftler TsutomuMiyasaka das photoelektrischePotential von Perowskit, kamaber nur auf eine bescheideneEffizienz von 3,8%. Aber: Durchgezielte VerunreinigungdesMa-terials etwa mit Chlor konntedieser Wert seitdem auf 16% ge-steigert werden. Zum Vergleich:

Denn

isSchroeder Heutige kommerzielle silizium-

basierte Zellen schaffen rund20% Effizienz. Dafür waren 20Jahre Entwicklung notwendig.Gezielt verunreinigtes Perows-

kit zeichnet sich durch eine gro-ße Diffusionslänge aus. Dasheißt, dass sich durch Lichtein-fall freiwerdende ElektronenlangdurchdasMaterial bewegenkönnen, ehe sie sich wieder mitLöchern rekombinieren.Das the-oretischeEffizienzmaximumvonPerowskit berechnetenForscherdes National Renewable EnergyLaboratory (NREL) des US-Ener-

gieministeriums mit 31% – odersogar noch mehr, wenn Zellen,die für unterschiedlicheWellen-längen optimiert wurden, kom-biniert werden.Dazu kommt: Eine Solarzel-

lenfertigung auf Basis von Pe-rowskit könnte deutlich einfa-cher und billiger sein als dieheutige Produktion. Perowskitlässt sich leicht in einer Lösungherstellen und etwa in einemDruckprozess auf ein flexiblesSubstrat aufbringen. // PK

NREL

Modulartiger Aufbau: Ausschnitt ausder Gerüststruktur von MFU-4 (gelb)mit Gastmolekülen in den Poren undKanälen

METALLORGANISCHE GERÜSTVERBINDUNGEN

Maßgeschneiderte Halbleiter dank poröser GerüsteChemiker am Institut für PhysikderUniversität Augsburg berich-ten im Fachjournal AdvancedFunctional Materials von neuar-tigen porösen Verbindungen,deren Halbleiter-Eigenschaftengezieltmaßgeschneidertwerdenkönnen. Dem Team ist es gelun-gen, durchAnwendung spektro-skopischer Messmethoden um-fassend die elektronischen Ei-genschaften einermetallorgani-schen Gerüstverbindung (MOFfür metal-organic framework)über einen weiten Temperatur-bereich hinweg zu bestimmen.

UniversitätA

ugsburg/ifp Die dazu verwendete Gerüstver-

bindung MFU-4 wurde vonWis-senschaftlern um Prof. Dr. DirkVolkmer am Lehrstuhl für Fest-körperchemie der UniversitätAugsburg bereits vor einiger Zeitsynthetisiert. Bei MFU-4 lässtsichdie elektronischeBandlücke– die entscheidende Größe fürdie elektrische Leitfähigkeit –durch gezielten Austausch vonMetall-Ionen in weiten Berei-chen anpassen.So wird z. B. durch den Aus-

tausch von Zink- gegen Cobalt-Ionen die elektronische Bandlü-

cke von ursprünglich 3,0 auf ca.1,8 Elektronenvolt (eV) herabge-setzt. Die resultierende Verbin-dung – Co-MFU-4 – nähert sichdamit inBezug auf die elektroni-schen Eigenschaften Halbleiter-Verbindungen wie etwa Selenoder Cadmiumselenid an, weistaber im Gegensatz zu diesen an-organischen Halbleitern eineriesige innere Oberfläche vongrößer als 1000 m2/g auf, wasvielfältigeAnwendungsperspek-tiven eröffnet. // PK

Universität Augsburg

D I E ‘ C O O L S T E N ’ D E S I G N S D U R C H I N T E G R I E R T E

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Entwickeln durchgehend cool bleiben. Maxim Integrated bietet die industrieweit einzigen

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(SIP)-Module und viele Zusatz-und Spezialfunktionen wie Resets, Referenzen oder

Schutzkomponenten, die dem Entwickler helfen, seine Schaltung auf schnellstem Weg

IEC- und SIL-konform zu machen.

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Der Traum vom fliegenden Auto:soll mit dem Skylys-Konzept von MixAerospace wahr werden

BLICK IN DIE ZUKUNFT

Fliegende Autos sollen ab 2018 die Lüfte erobernDas französische Start-up MixAerospace hat ein Konzept fürfliegendeAutos entwickelt. DemUnternehmen zufolge könntedas erste Modell der sogenann-ten „Skylys“ bereits 2018 in Pro-duktion gehen. Diese innovati-ven Fahrzeuge sollen vor allembei der Polizei und der Rettungzum Einsatz kommen. Derzeitversucht das Start-upGeldmittelüber die Crowdfunding-Platt-form Indiegogo zu akquirieren.„Der Traumvom fliegendenAutoist so alt wie das Auto selbst. Inden letzten Jahrenwurdengroße

Bild:M

ixAerospaceFortschritte verzeichnet, um

Hauptherausforderungen –Startbahn, Kosten, Reichweite,Treibstoff, Sicherheit, Gewicht– zu bewältigen“, erklärt Zu-kunftsforscher Ulrich Reinhardtvonder Stiftung für Zukunftsfra-gen im Gesprächmit dem Nach-richtendienst pressetext. DemZukunftsforscher zufolge sind esheute dieMultikonzerne, diemitgroßem finanziellen Aufwandversuchen, dasAutoder Zukunftzu entwickeln. Mix Aerospacemuss noch ein einheitliches De-sign für die Skylys-Autos festle-

gen. Das zeigt, dass sich dasProjekt noch am Anfang seinerEntwicklungbefindet. Laut demUnternehmen wird der AntriebdesGefährts über einen Elektro-motor erfolgen.Mithilfe vondreirotierenden Propellern soll derStart- unddie Landevorgang ein-geleitet werden. Da das gesam-melte Geld in erster Linie dazueingesetztwird, die Firma zu eta-blieren, liegt die massentaugli-che Einführung der Skylys nochin weiter Ferne. // TK

Mix Aerospace

D-Sub-Applikation: LiquoGuard7 ist das erste Liquormanagementsystem, dasgleichzeitig den Druck misst und Liquor drainiert.

Der bereits im Jahr 1952 von ITT-Cannon entwickelte D-SubSteckverbinder gehört zu denwohl populärsten Steckverbin-der-Bauformen fürDatenverbin-dungen. Heute findet man denD-Sub in vielenProdukten inderIndustrie- und Konsumelektro-nik, derDatentechnik, aber auchin High-end-Applikationen.ERNI Electronics und ELEKT-

RONIKPRAXIShaben indenver-gangenenMonaten interessanteAnwendungengesucht, in denenD-SubSteckverbinder verwendetwerden.DerGewinner steht jetztfest: Es ist Matthias Grün vonMöllerMedical in Fulda. Er erhältein iPad Air mit 64 GByte Spei-cher für die von ihmeingereichteApplikation, das Gerät Liquo-Guard7. Herzlichen Glück-wunsch! Darüber hinaus erhal-ten alle Einsender Trikots derdeutschen Fußball-National-mannschaft als kleines Danke-schön für ihre Teilnahme.Nun zur Applikation: Im Be-

reich der Neurochirurgie bietetMöllerMedicalmit LiquoGuard7einGerät für die aktiveDrainagevon Liquor an. Liquor ist eineKörperflüssigkeit (Rückenmarks-flüssigkeit), diemit der Gewebe-flüssigkeit desGehirns inVerbin-dung steht. Der Liquor wird vonspeziell differenzierten Epithel-

STECKVERBINDER

Die interessanteste D-Sub-Applikation kommt aus der Medizintechnik

zellen der Adergeflechte derHirnkammern gebildet. DieHauptfunktion des Liquors be-steht in der Polsterung des Ge-hirns und des Rückenmarks. Ei-ne Ernährungsfunktion und dieBeteiligung an Signalkaskadensind Gegenstand aktueller For-schungen, aber umstritten.Man entnimmt Liquor durch

eine Punktion des Rückenmark-kanals (Lumbalpunktion) umz.B. Entzündungen im Bereichdes Nervensystems (Meningitis,Enzephalitis, Myelitis, Polyradi-kulitis) nachzuweisen, die beieiner InfektiondesGehirns und/

Bild:M

öllerM

edical

oder des Rückenmarks durchBakterien,Viren, Pilze, Parasitenoder aufgrund einer Autoimmu-nerkrankung (beispielsweiseMultiple Sklerose) auftreten.Das Gerät LiquoGuard7 drai-

niert die Liquorflüssigkeit kont-rolliert und misst gleichzeitigden CSF-Druck (CerebrospinalFluid). DieVolumen- oderDruck-gesteuerte Drainage erfolgt voll-automatisch, zusätzlich wirdFlüssigkeit zur Unterstützungder NPH-Diagnostik (Normalpressure hydrocephalus, Nor-maldruckhydrozephalus) infun-diert. Damitweist dasGerät zahl-

reiche Verbesserungen zu her-kömmlichen externen ventriku-lären Liquor-Drainagesystemen(EVD) auf. Weitere Informatio-nen zumGerät finden sich unterwww.moeller-medical.com.Zur Erfassung des Liquor-

drucks werden bei LiquoGuard7verschiedene Sensoren verwen-det. Typischerweise misst manDrücke im Bereich 10 bis 30mmHg,wobei dieAuflösungder ver-wendeten Sensoren 25 µV/mmHg beträgt. Da das Gerät bis zuvier voneinander unabhängigeSensoren (jeweils vier Leitungenpro Sensor VDD, GND, S+, S-)unterstützt, bestanddieHeraus-forderung bei der Entwicklungeinerseits darin, einen robustenund kostengünstigen, anderer-seits aber auch kompaktenSteckverbinder hierfür auszu-wählen. Die Wahl fiel auf einenD-Sub 26HDSteckverbinder, derals Schnittstelle die benötigteAnzahl anKontaktenbereit stelltund zusätzlich einen sehr kom-pakten Aufbau aufweist.Die Juroren prämierten diese

Applikation u.a. deswegen, weilder klassischeD-Subals Schnitt-stelle mit anderen/modernenwieUSB, Ethernet/LANetc., ein-gesetzt wird. // KR

Erni Electronics

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Angebot effizienter und hochintegrierter

Digital- und Analog-Controller,

Stromversorgungsmodule und

Schaltregler. Damit vereinfacht sich

das Stromversorgungsdesign in

industriellen Anwendungen.

Intersils neue Serie anschlusskompatibler,synchroner Abwärtsreglermit 3 bis 36 VEingangsspannung vereinfacht dasDesign,erhöht denWirkungsgrad und verringertdie Kosten für die Stückliste.

Mit drei verschiedenen Ausgangsströmen

war die Wiederverwendung bewährter

Schaltkreis- oder Board-Designs noch

nie einfacher.

• Wählbare Ausgangsströme: 500 mA

(ISL85415), 800 mA (ISL85418) oder

1A (ISL85410)

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von 0,6 V auf 95% der Eingangsspannung

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PWM-Modus bei geringer Last

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ELEKTRONIKSPIEGEL // BRANCHEN & MÄRKTE


Philip Harting, Harting Technologiegruppe: „Wir rechnen fest mit einem welt-weiten Wachstum unserer Technologiegruppe.“

Für die Harting Technolo-giegruppehat das ersteHalbjahr2013/2014 (1. Oktober 2013 bis 31.März 2014) kraftvoll begonnen:Der Gruppenumsatz wie auchderAuftragseingang legtendeut-lich zu. Auch die Zahl der Mitar-beitenden wuchs weltweit.Der Umsatz der Harting Tech-

nologiegruppe stieg im erstenHalbjahr gegenüber demVorjah-reszeitraum um 21,1% auf 271Mio. Euro. Der Auftragseinganglegte im gleichen Zeitraum um13,6 % auf 276 Mio. Euro zu. ImEinzelnen trugen die BereicheAsia mit 74,2 %, Americas mit+37,5%, Deutschland mit +9,6%undEMEAmit +8,5%zumErgeb-nis bei. Europa trägt mit etwa70% zumUmsatz bei.Philip Harting, Vorstand Con-

nectivity & Networks und seitAnfang 2014 persönlich haften-der Gesellschafter, resumiert:„Wir spüren einedeutlicheBele-bung in nahezu allen Geschäfts-bereichen.Über diese Ergebnissefreuen wir uns gemeinsam mitden Mitarbeitenden.“Für die kommenden Monate

ist er insgesamt optimistisch:„Wir rechnen festmit einemwelt-weitenWachstumunserer Tech-nologiegruppe.“ Dabei setzt dasUnternehmen auch in Zukunftverstärkt auf die drei Ebenendes

SMART FACTORY

Harting mit zukunftsweisenden Lösungen für „Integrated Industry“

Harting Hauses der IntegratedIndustry: InnovativeKomponen-ten, Applikationslösungen undServices sowie Systemlösungenund Consulting.Als Treiber des Wachstums

erwiesen sich vor allem die Be-reiche Harting Electric und Har-tingElectronics.HartingElectro-nics profitierte dabei u.a. vonGroßprojekten in Asien. Diesepositive Gesamtentwicklungschlägt sich auch in der Zahl derMitarbeitenden nieder. EndeMärz beschäftigte die Technolo-giegruppe 3.920 Mitarbeitendeweltweit. Das sind 105 mehr als

noch zum Ende des Geschäfts-jahres 2012/2013 (30. Septem-ber). Der Anteil der weiblichenMitarbeitenden beträgt 41%.Harting zeigte sich zuversicht-

lich, dass diese positive Perso-nalentwicklung mittelfristig an-hält, und die Schwelle von 4000Beschäftigten weltweit bald er-reicht wird. „Wir entwickelnhochqualitative und innovativeProdukte auf jeder Ebene desHarting Hauses. Zudem bietenwir unseren Kunden maßge-schneiderte und praxiserprobteLösungen für die Integrated In-dustry an.Das ist ein tragfähiges

und zukunftsweisendes Ge-schäftsmodell“, erklärt Harting.Der Bereich Integrated Indus-

try ist fester Bestandteil derWachstumsstrategie. Die Integ-rated Industry stand imZentrumder diesjährigen Hannover Mes-se („Integrated Industry – NEXTSTEPS“) und war auch das Leit-motto („smart Solutions for Inte-grated Industry“) des Auftrittsder Technologiegruppe.Claus Hilger, Geschäftsführer

der Harting IT System Integrati-on, erklärt wie die wesentlichentechnologischen Elemente derIntegrated Industry umgesetztwerden. „Unsere smart Factoryzeigt,wie Systemeder Feldebenevertikal mit den Systemen derUnternehmensplanungsebeneintegriertwerdenkönnen.DurchNutzung von RFID- und Sensor-technologien werden Objekteidentifiziert undder ZustandderProduktionssysteme erfasst.“Andem mit dem SoftwarekonzernSAP gemeinsam entwickeltenWasserwerk-Demonstrator wur-de veranschaulicht, wie die An-lagenverfügbarkeit durch Ein-satz von Sensorik, einer Daten-bank in der Cloud und mobilenEndgeräten gesteigert werdenkann. // KR

Harting

Rittal: Auf der Hannover Messepräsentierte man Lösungen fürintegrierte Wertschöfungskennten imSteuerungs- und Schaltanlagenbau.

HANNOVER MESSE

Rittals Weg zu Industrie 4.0 fokussiert WertschöpfungskettenUnter demLeitthema„Next levelfor industry“ präsentierte Rittalauf der Hannover Messe mit ei-nem neuen, 2.000 qm großenMessestand gemeinsam mit Ci-deon, Eplan und Kiesling zu-kunftsweisende Lösungen fürintegrierte Wertschöpfungsket-ten im Steuerungs- und Schalt-anlagenbau. Im Fokus standendurchgängige Engineering-Tools, standardisierte System-technik sowie automatisierteBearbeitungsmaschinen, die ei-nen wesentlichen Beitrag dazuleisten, Wertschöpfungsketten

zukünftig noch effizienter zu re-alisieren. Lösungen für die zu-nehmende Integration von IT-Technologie in die Industriezeigte das Unternehmen mitseinem umfassenden Portfoliofür IT-Infrastruktur – vomeinzel-nen IT-Rack bis zum standardi-sierten Rechenzentrum.„Auch wenn die Vision von

Industrie 4.0 noch einige Jahrebenötigt, bis sie in der Industrieumgesetzt ist, sind vielverspre-chendeAnsätze schon heute beiRittal, Cideon, Eplan und Kies-ling konkret verwirklicht“, er-

klärt Uwe Scharf, Geschäftsbe-reichsleiter Produktmanagementbei Rittal. „Eine wesentlicheVoraussetzung für die Realisie-rung von Industrie 4.0 sind kon-sequente Standardisierung,ganzheitliche Produktdaten-Modelle, durchgängige Daten-haltung, datenkompatibleWerk-zeuge, abgestimmte Prozesseentlang des Engineerings sowieneue automatisierteMaschinen-technik und Verfahren“, soScharf. // KR

Rittal

Distribution is today.Tomorrow is EBV!

Als Marktführer für Timing-Lösungen stellt IDT über EBV seinen Kunden

marktführende Produkte und komplette, flexible und einfach zu bedie-

nende Entwicklungstools bereit. IDT ist der einzige Komplettanbieter für

Timing-Lösungen, der Produkte von einfachen Uhr-Baukastengeräten

bis hin zu vollwertigen maßgeschneiderten Systemlösungen anbietet.

Da dieVerschaltung in diesen Geräten immer komplexer und leistungs-

fähiger wird, sind intuitive Support-Tools und Verfahren notwendig,

um die Systementwicklung zu vereinfachen.Timing Commander ist ein

perfektes Beispiel für diese Art vonTool. Es erlaubt Kunden, Ihre Bemü-

hungen auf andere Bereiche ihrer Entwicklung zu konzentrieren, statt

auf die mühsame Konfiguration ihrer Einzelgeräte.

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Alles dreht sich um Solarenergie: auf der Intersolar Europe 2014 erwartet dieBesucher ein umfangreiches Rahmenprogramm

Vom 4. bis 6. Juni 2014 wird dieMesseMünchenwieder zumZen-trum der internationalen Solar-branche: Auf der Intersolar Eu-rope erwartet die Besucher einumfangreiches Rahmenpro-gramm rund um die jüngstenTrends und Produkte der Solar-wirtschaft. Die Podiumsdiskus-sion zumMesseauftakt themati-siert die aktuellen Entwicklun-gen der Energiewende in promi-nenter Besetzung. Auf derNeuheitenbörse präsentierenUnternehmen neue Technologi-en und Produkte. Der IntersolarAWARD prämiert die neuestenEntwicklungenderBranche. EinWorkshop informiert über Eigen-verbrauchslösungen und eineForumsveranstaltungüberRege-nerativeWärme.Auf der Interso-lar Europe Conference greifendie Experten die Themen derMesse auf und vertiefen die In-halte auf internationalem Ni-veau.Wie bereits im letzten Jahrkönnen sich Zuschauer undTeil-nehmer auf eine kontroverseDiskussion über Energiepolitikund die Rahmenbedingungender Branche freuen. Ausstellerder Fachmesse präsentieren infünfzehnminütigen Vorträgenihre Innovationen.Daneben ste-hen die Themen Smart Grids so-wie die Beteiligung an der Ener-

INTERSOLAR 2014

Die Solarbranche diskutiert über die Energiewende in Deutschland

giewende vorOrt über Bürgerbe-teiligungen und kommunaleKonzepte im Fokus. Ein wichti-ges Thema der Messe sind auchin diesem Jahr die stetig steigen-den Energiepreise. Angesichtsdieser Entwicklung stellen sichviele Unternehmen zunehmenddie Fragenach zukunftssicherenAlternativen zu fossilenEnergie-trägern. In diesem Jahr baut dieIntersolar Europe den Themen-bereich solareWärmeversorgungaus und integriert regenerativeHeizsysteme,wieHackschnitzel-und Pelletsheizungen, Mini-Blockheizkraftwerke, Kraft-Wär-

Bild:SolarProm

otionGm

bH

me-KopplungsanlagenundWär-mepumpen. Mit dem breiterenTechnologieangebot will die In-tersolar Europe das Geschehenim Markt noch besser abbildensowie zukünftige Trends aufzei-genunddamit vollständigeKom-plettlösungen für das Heizenpräsentieren, die dem Klima-schutz und der Endlichkeit derRessourcen verstärkt Rechnungtragen. Zusätzlich zum Ausstel-lungsbereich informiert das Fo-rumRegenerativeWärme inHal-le C4 mit Vorträgen zu verschie-denen ökologischen und ener-gieeffizienten Heizsystemen,

Wärmespeichernundder neueneuropäischen Energieeffizienz-Kennzeichnung. Auf dem Inter-solar Global Pavillon informie-ren die Veranstalter der Interso-lar über die Entwicklung derweltweiten Solarwirtschaft unddie Möglichkeiten, sich in denSchlüsselmärkten im Rahmenderunterschiedlichen Intersolar-Veranstaltungen zu präsentie-ren. Darüber hinaus habenMes-sebesucher die Möglichkeit, imRahmen zahlreicher Events zuTechnologien, Dienstleistungenund Produkten mit den rund1000Ausstellern insGespräch zukommen. Eine komplette Event-Übersicht finden Besucher zuMessebeginnüber die IntersolarEurope App. Vorregistrierungenfür die App sind unter www.in-tersolar-app.demöglich. Beglei-tend zur Intersolar Europe findetvom 2. bis 4. Juni 2014 die Inter-solar Europe Conference im ICM– Internationales Congress Cen-terMünchen statt. DieKonferenzbegleitet undvertieft die Themender Messe und beleuchtet mitrund 300 Referenten und 2000Teilnehmern die neuestenTrends, aktuelle Anwendungenund die Zukunft der internatio-nalen Märkte. // TK

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Yasuo Nishiguchi: wird CEO des vonFujitsu und Panasonic neu gegründe-ten Halbleiter-Unternehmens

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Fujitsu und Panasonic gründen ausFujitsu und Panasonic habengemeinsammit derDevelopmentBank of Japan eine Absichtser-klärung zurGründung einesneu-en Halbleiter-Unternehmensunterzeichnet. Der neueFabless-Anbieter vereint das Angebotvon Fujitsu Semiconductor undPanasonicsHalbleitersparte ausden Bereichen Video, Bildverar-beitung und Netzwerktechnik.Der Fokus liegt auf der Entwick-lung vonhochintegriertenHalb-leiterprodukten. // HH

Fujitsu Semiconductor

Mit der Enterprise VerificationPlatform (EVP) von Mentor Gra-phics werden die Verifikations-lösung Questa, die Veloce OS3Emulation-Resourcing-Technikund der Visualizer-Debugger ineiner weltweit zugänglichen Re-chenzentrumsressource kombi-niert.Mentors EVPerlaubt somitein Ressourcenmanagement,das Projektteamsauf der ganzenWelt unterstützt unddie Produk-tivität der Benutzer als auch dieRendite der gesamtenVerifikati-on maximiert. Die EVP ermög-licht laut Mentor 400- bis

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Verifizierung erhöht Produktivität10.000-facheLeistungs- undPro-duktivitätssteigerungen. „Men-tor stellt für dieVerifikation eineUmgebung zur Verfügung, beider derVerifikationsprozess voll-ständig vonder zugrunde liegen-den Verifikationslösung abstra-hiert ist, von den ersten Design-überlegungen über das Siliziumbis zum Endprodukt“, erklärteJohn Lenyo, Vice-President undGeneral-Manager derDesignVe-rification Technology Divisionbei Mentor Graphics. // HH

Mentor Graphics

SlimPort ist eineAlternative zumMHL-Standardund soll ebenfallsInhalte vomSmartphone anMo-nitore oder TV-Geräte übertra-gen. MHL ist HDMI-ähnlich, Sl-imPort orientiert sich am Dis-playPort-Standard, ermöglicht1080p mit 7.1 Sound und 3D, istnicht auf HDMI beschränkt undkann Inhalte auchüberVGAaus-geben.Wahlweise kannSlimPortauchohneStromversorgungaus-kommen, bei MHL ist zwingendein Stromanschluss erforderlich.Mit seiner SlimPort-4K-Produkt-reihe will Analogix die Content-

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SlimPort-Transmitter mit Ultra-HDÜbertragung von Mobilgerätenauf externe Displays mit bis zu4KUltra-HD-Auflösung, inklusi-ve 3D-Grafik undAudio ermögli-chen.Die Transmitter ANX7816 be-

finden sich in der Serienferti-gung, die Empfänger ANX7738folgen. Alle SlimPort-Bauteileund Adapter sind DisplayPort-zertifiziert (DP1.2/MyDP1.0).Analogix bereitet bereits dienächste Generation vor, die 4Kmit 60 fps unterstützen. // HH

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18

SERIE // POWER-TIPP


Der Nutzen von Schaltreglernbei erhöhten Spannungen

FREDERIK DOSTAL *

* Frederik Dostal... ist bei Analog Devices in Münchenim technischen Bereich für PowerManagement in Industrieanwendun-gen zuständig.

Um Gleichspannungen in andereGleichspannungen effizient zu wan-deln, werden meist Schaltregler ver-

wendet. Ein besonderes Unterscheidungs-merkmal ist der zulässige Spannungsbe-reich. Bei Abwärtsreglern (Buck-Regler) isteine Erweiterung des Eingangsspannungs-bereichesmit erheblichemAufwandverbun-den.BeiAufwärtsreglern (Boost-Regler) gibt es

einfacheMöglichkeiten, einen vorhandenenSchaltregler für höhere SpannungsbereicheamEingang sowie amAusgang zu erweitern.Eine solche Erweiterung kann sinnvoll sein,wenn Schaltreger für den nächst höherenSpannungsbereich wesentlich teurer sindoder wenn ein bereits verwendeter Schalt-regler in seinem Verhalten bereits gut ver-standen ist und für ein kleineres Entwick-lungsprojekt ein erhöhter Eingangsspan-nungsbereich oder Ausgangsspannungsbe-reich benötigt wird.Bild 1 zeigt den Schaltregler ADP1612 von

Analog Devices. Es ist ein kleiner Hochsetz-steller, der bei einer Schaltfrequenz bis zu1,3 MHz arbeitet und für einen maximalenSchaltstrom von 1,4 A ausgelegt ist. Der Ein-gangsspannungsbereich des Reglers liegt

zwischen 1,8 und 5,5 V. Die Ausgangsspan-nung kann bis höchstens 20 V eingestelltwerden.Soll nundie Eingangsspannung9Vbetra-

gen und die Ausgangsspannung 30 V, kannein solcher Schaltregler mit der passendenexternen Beschaltung dennoch eingesetztwerden. Im ersten Schritt muss die Versor-gungsspannung für den IC angepasst wer-den. Nachdemder Pin Vinnurmaximal 5,5 Vverträgt, muss man die Versorgungsspan-nung von 9 V herabsetzen. Hierfür gibt esverschiedene Möglichkeiten. Es kann eineinfacher Widerstandsteiler von den 9 Vnach Masse verwendet werden. Bild 2 zeigtdiese Schaltung ganz links. Zwischen denbeiden Widerständen wird die Versorgungfür denPinVin abgegriffen.Hierbei verändertsich jedochdie Spannung anVin je nachVer-sorgungsspannung, inunseremBeispiel 9V.Ebenfalls verändert sichdie Spannungan

Vin je nach der Höhe des Versorgungsstromswelcher in den Vin-Pin fließt. Um diese Ein-flüsse zu reduzieren, kann man einenStromeinstellwiderstand und eine Zener-Diode, wie in Bild 2 in der Mitte gezeigt, ver-wenden. Hier ist die Spannung an Vin weit-gehend konstant. Die Zener-Diode ist für5,1 V ausgelegt. Wenn besonders bei sehrhohenVersorgungsspannungen einehöhereEffizienz gewünscht wird, kann man denStromfluss durch die Zener-Diode stark re-duzieren, indemmanzusätzlich einenTran-sistor spendiert. Bild 2 zeigt rechts auch die-

se Möglichkeit zur Versorgung des Vin-Pinseines Hochsetzstellers. Durch diese Hilfs-schaltungen kann der ADP1612 also bei 9-V-Versorgungsspannung betrieben werden.Wenn die zu erzeugende Spannung 30 V

sein soll, was oberhalb der maximal mögli-chen Ausgangsspannung von 20 V desADP1613 liegt, gibt es auch eineMöglichkeitder Ausgangsspannungserweiterung. Eskann ein externer Schalter zusätzlich zumbereits vorhandenen Schalter im ADP1613eingesetztwerden.Dieser ist inBild 1 gezeigt.Er schützt gewissermaßen den SW-Pin vorSpannungen oberhalb von seiner maximalerlaubtenSpannung.Der TransistorQ1mussfür die Höhe der gewünschten Ausgangs-spannung ausgelegt sein.In unserem Fall wählen wir T1 als 40-V-

Transistor bei einerAusgangsspannungvon30 V. Der Transistorstrom fließt in dieserSchaltung ebenfalls durch den internenSchalter desADP1612. Somitmuss der exter-ne Transistor T1mindestens für dengleichenStrom wie der interne Schalter ausgelegtsein, damit die Strombegrenzungdes Schalt-reglers die ganze Schaltung schützen kann.Ob eine Erhöhung der Spannungen bei

einemSchaltregler inAnwendungen sinnvollist, hängt von vielen Parametern ab. Es istaber immer zweckmäßig, sich dieser Mög-lichkeit bewusst zu sein. // KR

Analog Devices+49(0)89 769030

Bild 2: Verschiedene Möglichkeiten, eine reduzierte Spannung für die Versor-gung des Vin-Pins eines Schaltreglers zu erzeugen

Bild 1: Prinzipschaltung eines Aufwärtswandlers (auch Boost-Regler genannt)mit erweitertem Eingangsspannungs- sowie Ausgangsspannungsbereich

Bild:Frederik

Dostal

AKTUELLE PRODUKTE // STROMVERSORGUNGEN


XPPower hat seine NetzteilserieECS auf 130Werweitert. Mit denMaßen 50,8 mm x 101,6 mm x31,8mm (2“ x 4“ x 1,25“) könnendiehocheffizientenOpen-Frame-Netzteile in vielen Anwendun-gen mit Konvektionskühlungoder mit forcierter Belüftungeingesetztwerden. Bei Konvekti-

NETZTEILE

„Grüne“ 130-Watt auf 2“ x 4“ x 1,25“onskühlung liefern sie bis zu 100W,mit Lüfter und 10CFMsind es130 W. Die Serie umfasst sechsModelle mit Singleausgang inden gängigen Spannungen von+12 bis +48 VDC. Der extraweiteEingangsbereich ermöglicht denBetrieb von 80 … 264 VAC. Die„grünen“ Merkmale der ECS130

umfassendenWirkungsgradbis90%undeine Leerlaufleistungs-aufnahmevon <0,5W.DurchdenhohenWirkungsgradwirdweni-gerVerlustleistunggeneriert undzusammen mit der geringenLeerlaufleistungsaufnahmewer-den die Entwickler bei der Ein-haltung der Anforderungen der

internationalen Energiestan-dards für ihre Systeme unter-stützt. Die Geräte arbeiten in ei-nem weiten Temperaturbereichvon –40 bis 70 °C, wobei erstoberhalb von 50 °C ein Deratingzu berücksichtigen ist.

XP Power

Das kleine, medizinische (nach60601-1 zertifizierte) NetzteilGTM 41080-F von GlobTek hateinen Weitbereichseingang von90 bis 264 VAC (50 bis 60 Hz). Esist verfügbar als Klasse-1-Gerätmit 3-poligenMolex-09-65-2065-Stecker oder als Klasse-2-Gerätmit gleichem Stecker, bei demaber der Pin des Erdkontaktesentfernt wurde. Die Ausgangs-spannung kann bei der Ferti-gung kundenspezifisch auf alleWerte zwischen 5 und 48VDCmiteiner maximalen kontinuierli-chenAusgangsleistung von 18Weingestellt werden. Das Netzteilerfüllt die Energy-Star-Anforde-rungen fürNordamerika,NRCANfür Kanada, EuP und andere in-ternationale Anforderungen anLevelVEnergieeffizienz.Die Pro-duktionsstätte ist ISO13485 zer-tifiziert. DieseModellfamilie hateinen geregelten Ausgang mitsehr geringer Restwelligkeit, ein-gebauten Überstrom-, Kurz-schluss- und Wärmeschutz undgeringem Ableitstrom sowie ho-he Effizienz. Das Produkt eignetsich daher für die meisten An-wendungen, diemitDC-Leistungarbeiten. Verbreitete Anwen-dungsbereiche sind medizini-sche Geräte, tragbare medizini-scheBehandlungs- undÜberwa-chungsausrüstung und Instru-mente, Krankenhauseinrichtungund als Stromversorgung für Li-Ion-Ladegeräte.

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SERIE // SCHALTUNGSTIPP


Datenerfassungssystem mit16 Kanälen und 18-Bit-Auflösung

WILLIE YUE *

* Willie Yue... arbeitet als Applikationsingenieur bei AnalogDevices in Peking, China.

Bei der Schaltung in Bild 1 handelt essich um ein mehrkanaliges Datener-fassungssystem, das sich für indust-

rieübliche Signalpegel eignet und auf kurzeUmschaltzeiten zwischendenKanälen opti-miert ist. Das System kann 16massebezoge-ne oder acht differenzielle Eingangssignalemit einerAuflösungbis zu 18Bit verarbeiten.Ein einzelner Kanal kann mit bis zu1,33 MSample/s und 18-Bit-Auflösung abge-tastet werden. Eine Kanal/Kanal-Umschal-tung mit 250 kHz zwischen allen Eingangs-kanälen und 16-Bit-Auflösung ist möglich.Die Signalverarbeitung bietet in Verbin-

dung mit einem einfachen 4 Bit Aufwärts-/Abwärtszähler eine einfache und kosten-günstige Möglichkeit um ein Umschaltenzwischen den Kanälen ohne FPGA, CPLDoder einen schnellen Prozessor zu realisie-ren.Der Zähler lässt sich soprogrammieren,dass er aufwärts oder abwärts zählt, um Ka-näle sequenziell abzutasten.Alternativ kannman zur Abtastung eines Kanals ein festesbinäres Wort in den Zähler laden.Der Multiplexer ADG5208 schaltet einen

vonacht Eingängenauf einengemeinsamen

Ausgang. Dies wird über die 3-Bit-Adresslei-tungen festgelegt. Im ADG5236 sind zweiunabhängigwählbare SPDT-Schalter (Single-Pole/Double Throw) enthalten. Zwei Multi-plexer des Typs ADG5208 ermöglichen zu-sammenmit einemADG5236 denAnschlussvon 16 massebezogenen oder acht differen-ziellen Kanälen an die Signalkette. Dabeiwird ein digitales Steuersignal mit 4 Bit ver-wendet. Das 4-Bit-Signal wird von einem4-Bit-Aufwärts-/Abwärts-Zähler erzeugt.Dieser wird vom gleichen Signal getriggert,das für den Eingang CNV (Convert) zum1,33MSample schnellen 18-Bit-A/D-WandlerAD7984 verwendet wird.Der Operationsverstärker AD8065 mit

JFET-Eingang bietet eine Bandbreite von145 MHz und ist als Spannungsfolger konfi-guriert, umeine ausgezeichnete Einschwing-zeit sowie eine sehr hoheEingangsimpedanzzu erreichen.Der differenzielle Funnel-Verstärker

AD8475 mit integrierten Präzisionswider-ständen stellt dieDämpfungpräzise ein (um0,4× oder 0,8×), führt dieGleichtakt-Pegelan-passung und Wandlung von massebezoge-nen in differenzielle Signale durch und ver-fügt über einenÜberspannungsschutz. Auf-grund seiner kurzen Einschwingzeit (50 nsauf 0,001%), seines geringen Rauschens

(10 nV/√Hz) eignet sich der AD8475 gut zumTreiben von A/D-Wandlern mit differenziel-len 18-Bit-Eingängen bei Abtastraten bis4 MSample/s. Der für diese Schaltung ge-wählte 18-Bit-A/D-Wandler AD7984 aus derPulSAR Familie bietet beim Abtasten einesKanals eine Auflösung von 18 Bit bei einerDatenrate von 1,33 MSample/s.Das überMultiplexer angelegte Eingangs-

signal besteht in derRegel aus großenSpan-nungssprüngen, wenn zwischen Kanälenumgeschaltet wird. Im ungünstigsten Fallkannder Spannungssprung so groß seinwieder gesamte Eingangsbereich. Von einemgroßen Spannungssprung in kurzer Zeit aufhohe Genauigkeit einzuschwingen ist eineenorme Herausforderung für die analogeSignalkette.Die maximale Einschwingzeit, welche für

die analoge Signalkette zurVerfügung steht,wird auf Basis einer Timing-Analyse berech-net. In dieBerechnung fließendie Zeitverzö-gerung durch digitale Komponenten undMultiplexer ein. Die Einschwingzeit der ge-samten Signalkette wird durch eine Simula-tion abgeschätzt und mit dem EvaluationBoard EVAL-CN0269-SDPZ überprüft. // KR


Bild 1: Schaltung zurmehrkanaligen Datener-fassung (nicht alle Kom-ponenten, Verbindun-gen und Entkopplungensind dargestellt)

Bild:A

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ELEKTRONIKSPIEGEL // BRANCHEN & MÄRKTE

Weitere Marktzahlen finden Sie unter:www.elektronikpraxis.de/Marktzahlen


HALBLEITERMARKT

Intel lässt Federn

Der Halbleitermarkt ist 2013 auf den Wachstumspfad zurückkehrt,meldet IHS: Der weltweite Umsatz betrug 318,1 Milliarden Dollar –fünf Prozent mehr als 2012, als der globale Halbleitermarkt um 2,4Prozent gegenüber 2011 schrumpfte. Marktführer Intel musste lautIHS leichte Umsatzeinbußen hinnehmen, besonders stark legtenSpeicherhersteller wie Micron und SK Hynix zu. // FG

Speicher ist Trumpf: Die Speicherhersteller Micron und SK Hynix legten2013 stark zu. Für Intel meldet IHS einen leichten Umsatzrückgang.

Quelle:IHS

EQUIPMENT FÜR HALBLEITERHERSTELLUNG

Schwächephase ist überwunden

Laut einer PrognosederMarktforscher vonGartnerwerdendiewelt-weiten Ausgaben für Equipment für die Halbleiterfertigung heuer37,5 Milliarden Dollar betragen. Das entspricht einem Anstieg von12,2 Prozent gegenüber den 33,5 Milliarden US-Dollar aus dem Vor-jahr 2013. Auch für 2015 rechnetGartnermit einem robustenWachs-tum im zweistelligen Prozentbereich. // FG

Zwei gute Jahre: Die Ausgaben für Equipment für die Halbleiterherstel-lung werden 2014 und 2015 jeweils zweistellig wachsen.

Quelle:G

artner

BRANCHENBAROMETER

Elektro-Exporte wachsen weiterDie Exporte der deutschen Elektroindustrie tendierenweiter aufwärts. Im Februar 2014 legten sie um 6,3 Pro-zent gegenüber demVorjahr auf 12,5 Milliarden Euro zu.„Daswar der kräftigste Anstieg seit Juli 2012“, kommen-tierte ZVEI-Chefvolkswirt Dr. Andreas Gontermann dieEntwicklung.

Boom bei Fahrer-AssistenzsystemenInnerhalb des laufenden Jahrzehnts wird sich die welt-weite Nachfrage nach Halbleitern für ausgefeilte Fah-rerassistenzsysteme vervierfachen. Davon geht IHSaus. 2010 lag dasMarktvolumen noch bei 643MillionenDollar, 2020 soll es über 2,6 Milliarden Dollar betragen.

Industrie reagiert gelassen auf Ende für XPIHS prognostiziert, dass das Support-Ende für das PC-Betriebssystem Windows XP kaum Auswirkungen aufden Markt für Industrieautomatisierung haben wird.Nach wie vor sind viele Industrie-PCs und verteilte Steu-erungssysteme mit XP ausgestattet.

MS-Suchmaschine Bing gewinnt an BodenBing hat im ersten Quartal 2014 einen Marktanteil von18,6 Prozent in den USA erzielt und hat gegenüber demVorjahresquartal um 1,7 Prozent zugelegt. Das meldeteMicrosoft bei seiner Quartalspressekonferenz. Googledominiert den US-Markt weiter mit 67,5 Prozent.

RANG UNTERNEHMEN UMSATZ INMRD. DOLLAR

WACHSTUMIN PROZENT

1 Intel 47,0 –0,9%

2 Samsung 33,8 8,2%

3 Qualcomm 17,2 30,6%

4 Micron Technology 14,1 108,5%

5 SK Hynix 12,8 42,8%

6 Toshiba 11,9 7,3%

2013 2014 2015 2016 2017

50,0

40,0

30,0

20,0

10,0

0,0

–10,0

–20,0

Umsatz in Mrd. Dollar Wachstum in Prozent

LEITERPLATTENMARKT

Aufwind setzt sich fort

DerUmsatz der Leiterplattenher-steller hat imFebruar gegenüberdem Vergleichsmonat von 2013um4,4Prozent zugelegt. 5,6 Pro-zent betrug das kumulierteWachstum der ersten beidenMonate des Jahres. Das berichtetder ZVEI-Fachverband PCB andElectronic Systems. Der Auf-tragseingang wies einen Zu-

wachs von 20,2 Prozent gegen-über demFebruar des Vorjahresauf und setzte das außerge-wöhnliche Wachstum des Mo-nats Januar fort, das 32,4 Prozentim Vergleich zum Vorjahresmo-nat betrug: Der Februar hattesomit denzweithöchstenBestell-eingangder zurückliegenden 30Monate. // FG

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Millionen Euro steckten Politikund Industrie in den vergange-nen Jahren in die ErforschungvonbilligerenundbesserenBat-terien. Dochdie Fortschritte sindmühsam,die Autokäufer zögern.

Es hat mehr als hundert Jahregedauert, Fahrzeuge mit Ver-brennungsmotoren auf den ak-tuellen Stand zu bringen. DieEntwicklung ist auchnoch langenicht amEnde. Jetzt kommtmanmit Elektroautos und erwartet,dass sie in einpaar Jahrenmarkt-reif sind und jeder sich einesleisten kannundwill. Dabeiwirdvergessen, dass es mehr als 50Jahre gedauert hat, bis sich auchweniger vermögende Bevölke-rungsgruppen Autos mit Ver-brennungsmotor leisten konn-ten. Das soll beim Elektroautoanders sein? Und das soll perDekret funktionieren? So einenUnfug kann man nur glauben,wenn man weder die Historienoch die Rahmenbedingungenkennt oder sie ignoriert. Kraft-fahrzeuge sind hoch komplexunddasElektroautomacht keineAusnahme.Damussnoch reich-lich Gehirnschmalz rein, bevores zumFortbewegungsmittel fürjedermann wird.User Fergerhof

LESERMEINUNGEN AUS DEM ONLINE FORUM

Elektroautos: Millionen für die Forschung, Millionen für die Katz?Elektroautos: Millionen für die Forschung, Millionen für die Katz?Das Elektroauto wird wohl vor-erst weiter die Stadtgrenzen nurselten verlassen. Dazu stellensich zwei Fragen: Erstens: War-um muss es das? Selbst in denUSA, viel zitiert wegen der wei-ten Wege, legt ein Auto imSchnitt am Tag weniger als 40Meilen zurück und schafft dabeieineDurchschnittsgeschwindig-keit vongerademal 25mph, etwaTempo 40. Zweitens: Wer nichthalbherzigAutos baut, die offen-kundig nur dem Zweck dienen,Forschungsgelder zu kassieren,um dann sagen zu können, gehthalt grade noch nicht, sonderndas Thema Elektromobilitäternst nimmt, kann sehr wohl ei-nenWagenanbieten, dermit 300Meilen (!) Reichweite den Wegausder Stadt findet.Wer es nichtglauben mag, der schaut beiwww.teslamotors.com rein.So lange in Deutschland die Au-tolobby den Verbrenner hoch-hält und stetig proklamiert, er seidie Zukunft - so lange wird sichin Deutschland nur sehr weniginRichtungElektromobilität be-wegen. Die Batterien sindwedergut genug noch preiswert? Wiekann das sein, wenn Tesla aktu-ell pro Kilowattstunde Kostenunter 200 US$ zahlt und achtJahreGarantie auf denAkkusatz

gibt? Welche Magie haben die,die sichdenDeutschenAutobau-ern verschließt?User FourOfFour

In USA wird der Tesla S gebaut,eine große Limousine, der 400kmReichweite hat undauch sehrschnell ist. Er wird in Norwegenhäufiger als derVWGolf verkauft(dort ist der Strom billig). Teslawird ein Batteriewerk für Lithi-um-Ionen-Batterien bauen, daseineKapazität hat, die größer istals die bisherige weltweite Pro-duktionskapazität. Die Batteriensollen dann nur noch ein Viertelkosten. Mir scheint, dassDeutschland der Entwicklungauf dem Weltmarkt hinterherläuft. Ein Elektroauto vermindertauch nicht den CO2-Ausstoß,wenn in unserem Energiemixnicht mehr Strom aus Erneuer-barenEnergien erzeugtwird.Daswird gerade durch die derzeitigeRegierung verhindert, deren Zieles ist, die ErneuerbarenEnergienauszubremsen, um die vier gro-ßenStromkonzerne zu schützen.Deshalb gehört zu jedem Elekt-roauto auch einePV-Anlage, oderdie Beteiligung an einer Wind-kraftanlage. Außerdem solltendie Batterien der ElektroautosSpitzenerzeugung von Strom

aufnehmen, und bei Spitzenbe-darf auch teilweisewieder abge-ben können. Bei der Bundesre-gierung sind nur Stromtrassenein Thema, aber nicht die nochwichtigere Stromspeicherung.

DasElektroauto ist zunächst undzuvorderst ein Kurzstrecken-Fahrzeugunddamit ideal für dentäglichen Gebrauch; für die Rei-sennimmtmandenZweitwagen.Wenn alle Deutschen, die jetztein Zweitauto haben, sich nureinenVerbrenner und einE-Autohalten würden, wäre die eineMillion schnell zusammen. Dieeine Million E-Autos brauchtDeutschland, umdas Stromnetzschneller stabilisieren zu kön-nen,wenndie ungeliebtenAtom-und Kohlekraftwerke geschlos-sen werden.Also: Man braucht sie zur Ener-giewende, und zwar nicht, weilsie weniger CO2 ausstoßen, son-dern zur Zwischenspeicherung.Ich fahre seit 1,5 Jahrenmit mei-nem E-Smart täglich; der Ver-brenner steht beleidigt in derGarageundwartet auf die nächs-te Urlaubsfahrt. Und ich warteauf das Smart Grid.

Kommentare sindausPlatzgrün-den z.T. redaktionell gekürzt.

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LEISTUNGSELEKTRONIK // STROMSENSOREN

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TITELSTORYDie präzise Messung hoher Strömeist entscheidend für hochwertigeRegelungen der Leistungselektro-nik, beispielsweise bei elektrischenAntriebssystemen oder in Wechsel-richtern von Photovoltaik-Anlagen.Im PV-Wechelrichter können Strom-sensoren unterschiedliche Aufgabenübernehmen. Sie überwachen zumBeispiel den Ausgangswechselstrom,der in das Stromnetz eingespeist wirdund dessen Gleichstromanteil. InAkku-Ladegeräten und Stromversor-gungssystemen werden Stromsen-soren ebenso gebraucht wie bei derAnsteuerung von LED-Beleuchtungen.Minimaler Platzbedarf, hohe Präzisi-on und geringe Verlustleistung sindwichtige Eigenschaften.


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Digitaler Stromsensor lieferthochgenaue Ergebnisse bis 50 A

Vielfältig sind die Anwendungen des Stromsensors TLI4970 aufHalleffekt-Basis: etwa Solar-Wechselrichter, Stromversorgungen mitLeistungsfaktorkorrektur, Akku-Ladegeräte oder elektrischen Antriebe.

JÜRGEN MANN *

* Jürgen Mann... ist Product Marketing Manager Sensoren beiInfineon Technologies, Neubiberg.

VieleAnwendungennutzenStromsen-soren: angefangenvonSolar-Umrich-tern und elektrische Antrieben über

Stromversorgungen, Server- und Telekom-Applikationen, BeleuchtungsmanagementundHaushaltsgeräte bis hin zuElektro- undHybrid-Fahrzeugen. Aufgrund steigenderAnforderungenhinsichtlichEnergieeffizienzund effizienterer Energieumwandlung wirdder Bedarf an Stromsensoren weiter zuneh-men.AlleApplikationen verlangennachSenso-

ren, die möglichst wenig Platz beanspru-chen, geringe Verluste aufweisen, flexibelund kosteneffektiv sowie über die gesamteLebenszeit hoch präzise und sicher im Be-trieb sind. Der Hall-basierte StromsensorTLI4970 erfüllt diese Anforderungen.

Detaillierte Informationenüber die aktuellfließenden Ströme sind für vielfältigeAppli-kationen erforderlich, wobei jede Anwen-dung unterschiedliche Kriterien bezüglichGenauigkeit (absolut und über die Produkt-lebenszeit), UnterdrückungvonStörfeldern,Schutz gegenüber Manipulation, Messbe-reich, Verlustleistung, Bandbreite, Abmes-sungen und Kosten hat. Vor diesem Hinter-grund wurden verschiedene Methoden zurStrommessung entwickelt.Bei Magnetfeld-basierten Sensoren kann

zwischen Open-Loop- (direktabbildenderStromwandler) undClosed-Loop-Konfigura-tion (Kompensationsstromwandler) unter-schieden werden. Bei Open-Loop-Systemenerzeugt der Primärstrom in einem Ringkerneinmagnetisches Feld, das einHallsensor ineine Messspannung umsetzt. Hierbei kon-zentriert sich der durch den Primärstromerzeugte Magnetfluss im Magnetkreis. BeiClosed-Loop-Systemen wird der durch den

Primärstrom erzeugte Magnetflussmit Hilfeeiner Sekundärwicklungkompensiert,wozuein Hallsensor mit entsprechender Elektro-nik zum Einsatz kommt.Beide Verfahren haben Einschränkungen

bezüglich der Verluste im Kern, Sättigungs-und Hysterese-Effekte sowie Langzeitdrift.Im Vergleich zu herkömmlichen Open- oderClosed-Loop-Systemen mit magnetischenKernen bietet der digitale StromsensorTLI4970 eine deutlich verbesserte Genauig-keit. Diese wird mit maximal 1% (0h) bzw.maximal 1,6% über die gesamte Lebenszeitspezifiziert.

Keine externe Kalibrierungoder zusätzliche KomponentenDer TLI4970 von Infineon ist einhochprä-

ziser Stromsensor auf Basis der bewährtenHalleffekt-Technologie, mit galvanischerTrennung zwischen der Primärseite (Strom-schiene) und der Sekundärseite (Interface

Bild 1: Der Sensor-Chip hat eine Kantenlänge von 7 mm x 7 mm x 1 mmund ist damit im industrieweit kleinsten SMD-Gehäuse untergebracht.

28



Bild 2: Der Stromsen-sor TLI4970 bietet mitmaximal 1% (0h) bzw.1,6% über die gesamteLebenszeit eine hoheGenauigkeit.

zumMikrocontroller). Das kernloseKonzeptohne Magnetfluss-Konzentrator wie beiOpen-Loop-Konfigurationen erlaubt einesignifikanteMiniaturisierungundweist auchkeineHysterese-Effekte auf. Der Sensor ist ineinem außerordentlich kompakten SMD-Gehäuseuntergebracht undbenötigt nur einViertel der Fläche von vergleichbaren Chips(Bild 1). Die vollständig digitale Sensorlö-sung ist für einenproblemlosenEinsatz aus-gelegt, denn es sind keine externe Kalibrie-rung oder zusätzliche Komponenten (wieAD-Wandler, Operationsverstärker oderSpannungsreferenzen) erforderlich,mit ent-sprechender Vereinfachung des System-Designs, bei weniger Leiterplatten-Flächeund geringeren Kosten.Das im TLI4970 integrierte differentielle

Messprinzip schützt gegenStörungendurchexterne Magnetfelder. Damit erreicht derSensor einen sehr geringen Offsetfehler vonmaximal nur 25 mA. Bei konventionellenStrommess-Prinzipien ist die Messgenauig-keit immer von Umgebungsbedingungenabhängig, beispielsweise von der Tempera-tur. Darüber hinaus kommt es zu erhebli-

chen, nicht deterministischen Drift- bzw.Alterungserscheinungen, die die Genauig-keit der Strommessungnegativ beeinflussenund daher Vorhalte im System-Design erfor-derlichmachen. Der TLI4970 schließt derar-tige Abhängigkeiten aus, denn er beinhaltetseparate Strukturen zur Messung der Tem-peratur und des mechanischen Stresses.Durch die separate Messung beider Größenim Betrieb lässt sich eine permanente effek-tive Kompensation vornehmen. Sie ist derGrundstein für eine langzeitstabileMessungund damit für hoch effiziente, zuverlässigeund kostenoptimierte Umrichter oderMoto-ren.Mit dem TLI4970 können Wechsel- und

Gleichströme bis zu +/– 25 bzw. 50 A in Ap-plikationenwie Solar-Umrichtern, Stromver-sorgungen mit Leistungsfaktorkorrektur(PFC), Ladegeräten oder elektrischenAntrie-ben gemessen werden. Das kontaktfreieMessprinzip verursacht keine zusätzlichenVerluste und ist damit prädestiniert fürStromsparendeDesigns (Rp <0,6mΩ).Dankintegrierter Streufeld-Unterdrückung ist derSensor sehr robust gegenüber externen ma-

gnetischen Feldern. Neben der genauenStrommessungkannauch ein sehr effizienterSchutz der Leistungsendstufe implementiertwerden. Bei externen Kurzschlüssen bei-spielsweise können kritische Überströmeauftreten. Um die Latenzzeit extrem kurz zuhalten, stellt der Stromsensor TLI4970 einenparallelen Signalpfad zurVerfügung. Für dieFehlererfassung benötigt der Sensor so nur1,8 µs (typisch). UmdieÜberstrom-Schwelleoptimal an die Applikationsanforderungenanzupassen, kannder Systementwickler so-wohl den Stromwert als auch die nachge-schaltete Filterung im Sensor programmie-ren.Die Integration der Stromschiene inner-

halb des SMD-Gehäuses ermöglicht die voll-ständige Kalibrierung des Sensors bei Aus-lieferung. Ein späterer und aufwendigerkundenseitiger Kalibrierungsprozess nachderMontage entfällt somit. TLI4970 ist einerder ersten Stromsensoren, der die Messwer-te über die digitale 16-Bit-SPI-Schnittstelle(13-Bit-Stromwert) sendet. Er integriert bei-spielsweise Differenzverstärker, Filter undSignalverarbeitung und erlaubt den Aufbaueiner galvanisch isolierten Messung bis zu600 V Betriebsspannung und bis zu 3600 VPrüfspannung.

Aufbau und Funktion desStromsensorsBild 3 zeigt den schematischenAufbaudes

TLI4970undBild 4das entsprechendeBlock-schaltbild. Der Stromfluss durch die Strom-schiene auf der Primärseite induziert einmagnetisches Feld, das von den zwei diffe-renziellen Hall-Elementen gemessen wird.Gegenüber der Stromschiene sind die Hall-Elemente galvanisch isoliert. Das Signal vonden Hall-Elementen wird von einem Delta-Sigma-A/D-Wandler direkt digitalisiert. NachdemprogrammierbarenTiefpass-Filter (0 bis18 kHz) erfolgt die Signalverarbeitung imdigitalen Signalprozessor (DSP).Die Temperatur und der mechanische

Stress amChipwerdengemessenundunab-hängig vom Primärstrom durch einen zwei-ten A/D-Wandler digitalisiert. Der digitaleSignalprozessor nutzt danndie Temperatur-und Stress-Informationen um das roheStromsignal zu kompensieren. Letztendlichwird das so kompensierte Signal über dieIF-Einheit unddie SPI-Schnittstelle ausgege-ben.Über den OCD-Pin ist eine schnelle Erfas-

sung eines Überstromes im Messpfad mög-lich.Dafür ist derOCD-Signalpfadunabhän-gig vom Stromsignal-Pfad und verfügt übereinen programmierbaren Glitch-Filter. Dersymmetrische Schwellwert für denFOC-Aus-

Bild 3: Der Stromfluss durch die StromschieneDer Stromfluss durch die Stromschieneauf der Primärseite induziert ein magneti-auf der Primärseite induziert ein magneti-sches Feld, das von den zwei differenziellensches Feld, das von den zwei differenziellenHall-Elementen gemessen wird.Hall-Elementen gemessen wird.


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gang ist in Schritten von 3 A von 0 bis +/-90Aeinstellbar. Damit lassen sichnegative undpositive Überströme erfassen. Die Glitch-Filterzeit ist von 150 bis 1550 ns in Schrittenvon 100 ns programmierbar.Verbunden mit dem Logik-Eingang eines

Mikrocontrollers kannderOCD-Pin zumBei-spiel einen Interrupt imMikrocontroller trig-gernunddas System imBedarfsfall abschal-tenbzw. vor Beschädigung schützen.Mit derOpen-Drain-Architektur ist es möglich, dieOCD-Pins mehrerer TLI4970-Sensoren miteinem einzelnen Eingangspin eines Mikro-controllers zu verbinden.Bei Stromsensoren auf Basis von Hall-

Elementen ist es entscheidend, die Einflüssevon externenmagnetischen Streufeldern zuminimieren. Der TLI4970 ist robust gegen-über externenmagnetischen Feldern. Dabeispielt die Lage der externenMagnetfelder inBezug auf die Stromschiene eine wichtigeRolle. Ist der entsprechende Störleiter verti-kal zur Stromschiene, gibt es grundsätzlichkeinenegativenEinflüsse durchNebenspre-chen, dahier dasMagnetfeld parallel zudenHall-Elementen ist. Steht der Störleiter senk-

recht zur Stromschiene, dann besteht einehohe Immunität aufgrundder differenziellenMessungen.Nurwennder Störleiter parallelzur integrierten Stromschiene ist, kann es zuNebensprechen kommen. Aber auch in die-sem Fall bietet der TLI4970 eine effizienteUnterdrückung des Nebensprechens. Sokonnten bei Strömen von 50 A Crosstalk-Effekte von nur 1 mA im Abstand von 3 mmgemessen werden.Untergebracht ist der TLI4970 in einem

besonders kleinenoberflächenmontierbarenTISON-Gehäuse (Thin Interstitial Small Out-line No leads; 7 mm x 7 mm x 1 mm). DasMiniaturgehäusewiegt lediglich0,2 g. Durchdas TISON-SMD-Gehäuse kann die PCB-Be-stückung automatisiert und damit kosten-effizient erfolgen. Zusammen mit der integ-rierten Funktionalität in Form von Level-Shiftern, Filter, galvanischer Isolation sowiesicherer Kommunikation inklusive Parity-Check können nicht nur der Platzbedarf,sondern auch die Materialkosten deutlichgesenkt werden.Design-Unterstützung gibt es mit dem

Evaluation-Kit: Über eine grafischeOberflä-che lässt sich der Sensor einfach program-mierenund für unterschiedliche Systemein-stellungen schnell austesten. ZumKit gehörtauch einAnalog-Board, das die digitalenSPI-Ausgangssignale in analoge Signalewandelt.Entwickler können für ihre Systemdesignsmit analogenSchnittstellendie Leistungsfä-higkeit testen; beimAnalog-Boardwurde aufdie Pin-Kompatibilität zu herkömmlichenStromsensoren geachtet. // KUDen Link zum Datenblatt finden Sie im

Online-Artikel 42464219

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Bild 4: Der OCD-Signalpfad ist unabhängig vom Stromsignal-Pfad und besitzt einen programmierbarenGlitch-Filter.

Bild 5: Zum Evaluation-Kit für den TLI4970 gehörtauch ein Analog-Board, das die digitalen SPI-Ausgangssignale in analoge Signale wandelt.Damit ist ein schneller und einfacher Umstieg aufeine digitale Stromerfassung möglich.

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AKTUELLE PRODUKTE // LEISTUNGSELEKTRONIK


REFERENZ-DESIGN

Ströme bis 100 A präzise messenEine Strommesslösung ohneShunt-Präzisionswiderstand fürBatteriemanagementsystemehatams vorgestellt. Das Design er-möglicht die genaue, lineareStrommessungbis 100Aanhanddes Spannungsabfalls über einerLeiterbahn einer gedrucktenSchaltung.DieGenauigkeitwirdmit ±1%angegeben.Dazugibt esein entsprechendesReferenzde-sign-Board. Das Verfahren, dasauf dem Datenerfassungs-Fron-tend AS8510 basiert, ermöglichtes Entwicklern von Batteriema-nagementsystemen (BMS), den

und der Beschaffenheit einerBatterie; es ist dabei ganz we-sentlich auf genaue Strommes-sungen angewiesen. Das Refe-renzdesign-Board liefert auchdie Vorlage für eine Strommess-funktion in einem BMS füre-Bikes, Pedelecs und andereAnwendungen mit Strömen bis40A.Das integrierteDatenerfas-sungs-FrontendAS8510hat zweiMesskanäle. Einer der beidenKanäle erfasst den Spannungs-abfall über einen 10 mm langenAbschnitt einer Leiterbahn mitbekanntemWiderstand und be-

kanntem Temperaturkoeffizien-ten. Der andere Kanal misst dieTemperatur der Leiterbahn. DieTemperatur kann entwederdurchden internenTemperatur-sensor des AS8510 oder durcheinen externen Sensor erfasstwerden. Mithilfe eines Kompen-sationsalgorithmus eliminiertderAS8510denEinfluss der Tem-peratur auf den Widerstand derLeiterbahn. So erzielt der IC eineStrommessgenauigkeit von ±1%(–40 bis +125°C).

ams

üblicherweise zur Strommes-sung verwendeten Präzisions-Shunt einzusparen und so dieMaterialkosten zu reduzieren. ZudenAufgaben eines Batteriema-nagementsystems gehört dieÜberwachungdes Ladezustands

BUCK-REGLER

Low-Input-Regler kombiniert Flexibilität mit hoher RegelstabilitätDer Baustein A8651 von AllegroMicroSystems ist ein synchronerDual-Low-Input-Voltage-Ab-wärtsregler (Buck-Regler), derFlexibilität, hoheRegelstabilitätund die Qualifizierung gemäßAEC-Q100 für denEinsatz in Sys-temenmitmehreren AusgängenundeinerVersorgungsspannungvon 2,5 bis 5,5 V kombiniert. DerBuck-Regler enthält ausgangs-seitig integrierte P-Kanal-MOS-FETs (High-Side) und N-Kanal-MOSFETs (Low-Side) mit ein-stellbarer Schaltfrequenz. DasBauelement arbeitetmit Current-

Chip regelt Eingangsspannun-gen von 2,5 bis 5,5 V auf Aus-gangsspannungen bis zu 0,8 Vherunter. Dabei kann er Lastenvon bis zu 2 A pro Ausgang trei-ben. Zu den wesentlichen Funk-tionsmerkmalen zählen eineextern einstellbare und synchro-nisierbare Schaltfrequenz sowieeine externe Einstellung derSoftstart-Zeit, um die Einschalt-ströme zu minimieren. Zu denweiterenFeatures gehörenunab-hängige Enable-Eingänge sowieunabhängigeAusgänge zur Feh-leranzeige (Open-Drain) mit in-

tegrierter Verzögerung. DieStromaufnahme des A8651 be-trägt imSleep-Modusweniger als5 μA. Zu den umfassendenSchutzfunktionen zählen eineUnterspannungsabschaltung fürdie Eingangsspannung, einÜberstromschutz, Kurzschluss-schutz im Hiccup-Modus, Über-spannungsschutz und Abschal-tung bei thermischer Überlas-tung.Weiterer Schutz bei offenerRegelschleife, Kurzschluss Pin/Pin und Pin/Masse.

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Mode-Regelung für eine einfacheKompensation und ausgezeich-neteRegelstabilität. UmdasEin-schwingverhalten ohne Ein-schränkungen bei der Stabilitätzu optimieren, nutzt der A8651die externe Kompensation. Der

MESSWIDERSTÄNDE

Hochleistungs-Shunts mit sehr niedrigen Ohmwerten bis 5 WROHMhat jetzt die Entwicklungvon Hochleistungs-Shunts mitextrem niedrigen Widerstands-werten abgeschlossen und offe-riert die Bauelemente für dieStrommessung in Anwendun-gen, die nach erhöhter Leistungverlangen (z.B. Automotive-Sys-teme und Industrieausrüstun-gen). Zur neuen PSR-Serie gehö-ren der PSR400 mit 4 W Nenn-leistung und der für den Betriebmit Leistungenbis 5Wgarantier-te PSR500. Widerstände inStrommess-Anwendungen die-nen inderRegel zumDetektieren

computerbestückten Lösungenhat jedoch den Strombedarf er-höht, sodass höher belastbareBauelemente benötigt werden.Unter anderemsindhochgenaueWiderstände erforderlich, diemit einemhervorragendenTem-peraturkoeffizienten des Wider-stands (TCR) die Voraussetzun-gen für einen stabilen Betrieb inUmgebungenmit extremenTem-peraturen bieten. Zur Minimie-rung der Verlustleistung sindaußerdem extrem niedrige Wi-derstandswerte nötig. Mithilfeeiner für das Low-Power-Seg-

ment konzipierten, qualitativhochwertigenWiderstands-Tech-nologie entwickelte ROHM des-halb eine neue Reihe niederoh-miger, für hohe Leistungen ge-eigneter Shunts. Aufgrund derVerwendung einer Präzisions-Schweißtechnik, die hohe Ferti-gungsausbeuten ermöglicht,können hohe Nennleistungender 5-W-Klasse garantiert wer-den. Durch eine leistungsstarkeLegierung ließ sich einhervorra-gender TCR erzielen.

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von Überströmen oder der ver-bleibendenBatteriekapazität. ImAutomotive- und Industriebe-reich sind Strommess-Wider-stände schonbisherweit verbrei-tet. Der neue Trend zu immerausgefeilteren und vermehrt

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DC-QUELLEN

10-kW-DC-Netzgeräte mit MPP-TrackingMPP-Kurven abzulegen. Fernerkann beispielsweise auch einInnenwiderstand eingestelltoder die Ausgangsleistung be-grenzt werden. Aufgrund desgrafischen Displays bei der HE-LAB/SMS-Serie, sind alle Soll-und Istwerte jederzeit übersicht-lich in einer einzigen Ansicht

abgebildet; der Anwender mussnicht hin und her schalten. Na-türlich kann im Solar-Simulati-onsmodus auch die MPP-Kurveund der aktuelle Arbeitspunktgrafisch dargestellt werden. Da-durch wird sehr schnell und ef-fektiv erkannt, ob sichdie jewei-ligenDUTs imoptimalenArbeits-

punkt bewegen. Weitere Eigen-schaften: Betrieb mit 1,2 und 2,4kW (SMP)und 3bis 10 kW (SMS),Script-Steuerung für automati-sierte Abläufe, Datenlog-Funkti-on, Master-Slave-Option für denParallelbetrieb bis 24 kW.

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Mit der Einführung eines 1350-V-Bausteinsmitmonolithisch inte-grierter 20-A-RC-Diode komplet-tiert Infineon das Angebot anRC-IGBTs für resonanteApplika-tionen. Die neuen H5-Bausteinezielen insbesondere auf opti-mierte Systemeffizienz und diehohenAnsprüche inAnwendun-gen für Induktionskochfelderund Mikrowellenherde. Im Ver-gleich zur Vorgängergenerationreduziert der RC-H5 die Schalt-verluste nochmals um 30%. Da-mit können Entwickler die Vor-teile vonhöherenFrequenzenbiszu 30 kHz nutzen. So kann miteinem RC-H5-Baustein der Wir-kungsgrad des Gesamtsystemsohne zusätzlichen Schaltungs-aufwand um 0,5% auf jetzt 92%gesteigert werden. Durch denmöglichenEinsatz vonkleinerenInduktoren mit weniger Kupferwerden zudemdie Systemkostengesenkt. Durch die Reduktionder Leistungsaufnahme und dieVerbesserung des thermischeVerhaltens bei höheren Umge-bungstemperaturenbis zu 175 °Ckonnte die Zuverlässigkeit er-höht werden. Der Baustein hateinen um 10% reduzierten Ein-schalt-Spitzenstrom,was zuwe-niger Stress für die passivenKomponenten führt unddie Sys-temzuverlässigkeit erhöht. Einverbessertes elektromagneti-sches Störverhalten ist ein wei-terer Vorteil.

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Präzise Messwandler kommenimmer dann zum Einsatz, wennhohe Ströme sehr genau erfasstwerden müssen. Ströme bis zu2000 A in einem Frequenzbe-reich von DC bis zu 100 kHz las-sen sich mit hoher Genauigkeitmit dem Nullfluss-MesswandlerDS2000 von Danisense messen.DasNullfluss-Prinzip basiert da-rauf, dass der durch denPrimär-strom erzeugte Magnetflussdurch einen Sekundärstromkompensiertwird, der exakt pro-portional zum Primärstrom ist.Der DS2000 wandelt die Strömein einemTeilungsverhältnis von1:1500. Der messbereichsabhän-gige Fehler beträgt bei Frequen-zen bis zu 500 Hz maximal 0,01%. Der Stromwandler ist in ei-nem robustenAluminiumgehäu-se untergebracht und kann imTemperaturbereich von -40 °Cbis +85 °C eingesetztwerden.Umdie hochpräzisen Messwandleroptimal zu betreiben, bietet Da-

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nisense mit dem DSSIU-4 einepassende Interface Unit an, andie sichbis zu vier Stromwandlereinfach anschließen lassen.Über abgeschirmte Messleitun-gen, die als Zubehör ebenfallserhältlich sind, wird der Mess-wandler mit Strom versorgt undgleichzeitigwirddasMesssignalandie Interface-Einheit übertra-gen.

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Die StrongIRFET-Familie von In-ternational Rectifier wird um20/30-V-Bausteine für Anwen-dungenwieComputer undKom-munikation mit hoher Leistungerweitert. An der Spitze der Fa-milie steht der IRL6283M-20-V-DirectFET mit besonders niedri-gem Einschaltwiderstand von500 µΩ (typisch); er ist in einemflachen 30 mm x 30 mm Direct-FET-Medium-Can-Gehäuse un-

STRONGIRFET

Für Computer und Kommunikationtergebracht, um so die Leitungs-verluste beträchtlich zu reduzie-ren. Dadurch eignet er sich auchideal für aktivesORing sowie denEinsatz in elektronischen Siche-rungen (eFuse). Der neue Bau-stein kann an Spannungen von3,3 oder 5Vbzw. 12Vangeschlos-sen werden und bietet bei 20 A15% geringere Verluste als diebesten alternativen PQFN-Bau-steinemit der gleichenMontage-fläche. Wie die gesamte Direct-FET-Familie erlaubt auch derIRL6283M eine Kühlung derOberseite für eine verbesserteelektrische und thermische Per-formance; hinzu kommt einebonddrahtfreie Konstruktion zurVerbesserung der Zuverlässig-keit. Zudem entspricht das Di-rectFET-Gehäuse allen RoHS-Vorschriften sowie einer völligbleifreien Materialliste.

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Siliziumkarbid jetzt auch für Power-Systeme im MW-Bereich verfügbarDie Z-Rec-Schottky-Dioden derReihe CPW5 in Siliziumkarbidsind laut Hersteller die erstenkommerziell angebotenen SiC-Gleichrichterfür50ANennstrom.Sie machen die Kostensenkun-gen, den hohen Wirkungsgrad,die geringe Systemkomplexitätund die verbesserte Zuverlässig-keit der SiC-Technologie jetztauch für Hochleistungssystemevon 50 kW bis 1 MW verfügbar.DieBauelemente eignen sich füranspruchsvolle leistungselektri-sche Systemewie beispielsweisePV-Wechselrichter, Industrie-

MOSFETs oder IGBTs mit 50 ANennstrom zu erleichtern. Siemachen die Systeme einfacherund reduzieren die Kosten, weilsich mehrere für niedrigereSpannungen und Ströme spezi-fizierte SiC-Schottky-Diodenoder Si-PiN-Dioden durch eineneinzigen CPW5-Gleichrichter er-setzen lassen. Weitere Kosten-senkungen werden dadurchmöglich, dassmanBauelementemit niedrigerer Spannungsfestig-keit auswählenundauf Snubber-Schaltungenverzichtenkann, dadie Schaltvorgänge in Silizium-

karbid-Bauelementen geringereSpannungsüberschwinger er-zeugen. Mit den CPW5-Diodenlässt sich eine neue Generationvon Si/SiC-IGBT-Modulen mithoher Stromtragfähigkeit reali-sieren.DieseHybridmodule kön-nen die Schaltverluste gegen-über konventionellen Modulenumbis zu43%senken.Gleichzei-tig verringern sich die Strom-und Spannungsüberschwinger,die Totzeiten beimSchalten unddie Kühlanforderungen.

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netzteile, Induktionsheizungen,Batterieladestationen, Umrich-ter für Windkraftanlagen undTraktionswechselrichter. Entwi-ckelt wurden die CPW5-Schott-ky-Dioden, um die direkte An-passung von 50-A-Dioden an

POWER-MANAGEMENT

Leistungshalbleiter-Module und andere LösungenDie neue und autarke DivisionIS-POWER entstand aus der IS-LINE heraus und offeriert ab so-fort Leistungshalbleiter-Modulesowie leistungselektrische Lö-sungennamhafterHersteller ausden Bereichen Power Manage-ment, DC/DC-Wandler, AC/DC-undDC/DC-Stromversorgungen.Beispielsweise die 3- und 1-Pha-sen-Brückengleichrichter mit 17mm Bauhöhe (Bild): Es sind dieSerien PSDS (dreiphasig) undPSBS (einphasig) vonPowersemmit vielseitigen Brückengleich-richtern, die zum neuen Indust-

1800 V bei gleichzeitig geringenLeistungsverlustenundgeringerthermischer Impedanz. TypischeAnwendungen finden sich imBereich von Motorantrieben,Schweißgeräten, Stromversor-gungen, Batterieladern und un-terbrechungsfreien Stromversor-gungen. Quarter-Brick-DC/DC-Wandler bis 204 W sind weitereProdukte der IS-POWER: DieUWQ-Serie von Murata PowerSolutions umfasst isolierteOpen-Frame-DC/DC-Wandler ineinemzumDOSA-Standard kom-patiblenQuarter-Brick-Formfak-

tor (Abmessungen: 58,4 mm x36,8mmx 11,7mm).DieWandlerliefern eine fixe, geregelte Aus-gangsspannung von 12 VDC bei17Aundbieten einenweitenEin-gangsspannungsbereich von 18bis 75 VDC bei einer Nennspan-nung von 48V sowie einemWir-kungsgrad von typisch 92%. Miteiner hohen Isolationsspannungvon 2250 V zwischen Ein- undAusgang entsprechen die UWQ-Module der SicherheitsnormEN/UL 660950.

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riestandard mit 17 mm Bauhöhekompatibel sind. Die Bausteineverfügen über eine große Leis-tungsbreite von 52 bis 174 A beider PSBS-Serie und 63 bis 248 Abei der PSDS-Serie für VRRM-Spannungenvon jeweils 800bis

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Qualität. Eingebaut.Rutronik und MicronasDie Linear-Hall-Sensoren HAL 830 und HAL 835 sind Mitgliederder erfolgreichen HAL 8xy Familie von Micronas, von der bereitseine Milliarde Bauelemente eingesetzt wurden. Diese Produktesind ideal geeignet für Anwendungen wie Drosselklappenstel-lung, Pedal und Abgasrückführung (EGR) sowie für Industrie-Joysticks.

Hauptmerkmale: Hochpräziser Linear-Hall-Effekt-Sensor mit 12-Bit-Analog-Ausgang

(bei HAL 835 zusätzlich 11-Bit-PWM-Ausgang) Offset-Temperaturdrift kleiner als ± 0,2% von VSUP (± 0,1%

für HAL 835) Programmierbare Temperaturkompensation für höhere Emp-

findlichkeit Hohe ESD-Festigkeit (>7 kV) Betrieb im Sperrschichttempera-

turbereich von –40 °C bis 170 °C Überspannungs- und Verpolungsschutz an allen Anschlüssen,

kurzschlussgeschützter Gegentakt-AusgangEine Version mit integrierten Kondensatoren befindet sich in derEntwicklung. Erste Muster ab Q2 / 2014.

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RECOMs neue, dimmbare Kons-tantstrom-LED-Treiber eignensich aufgrund der hohen Aus-gangsspannungen zum Versor-gen langer LED-Ketten.DieRAC-D100A-Serie liefert konstanteAusgangsströme von 1400 oder700 mA bei Spannungen von 50bis 142 V. Der RACD150A liefertkonstante Ausgangsströme von1400, 1050 oder 700 mA, jedochbei Spannungen von 60 bis 210V. Beide LED-Treiber unterstüt-zen gängigeDimm-VerfahrenwiePWModer 1-10V-Signale und sinddank wasserdichtem IP67-Ge-häuse sowohl für den Einsatz inInnenräumenals auch imFreiengeeignet. Durch ihren weitenEingangsspannungsbereich von90 bis 305 VAC können die Trei-ber weltweit eingesetzt werden,sowohl im 115-VAC-, 230-VAC- alsauch in dem amerikanischen277-VAC-Netz. Die Treiber arbei-ten bei Volllast mit einem Wir-kungsgrad von mehr als 93%,

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Dimmbar und für hohe Spannung

bietenniedrige THD-Werte (15%)und aufgrund der aktiven PFCeinenPower-Faktor vonmehr als0,98. Die Bausteine sind voll-ständig geschützt gegen Kurz-schluss, Überlast und Übertem-peraturbedingungen. Die An-wendung reichen von Hallen-,Parkgaragen-, Lagerbeleuchtun-gen bis hin zu Sicherheitsbe-leuchtungen.

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Für Eingangsspannungenvon40bis 100 V gibt es von Texas Inst-ruments 14neueLeistungs-MOS-FETs in TO-220- undSON-Gehäu-sen. Bei denNexFETs handelt essich um N-Kanal-Bausteine für40, 60, 80 und 100 V, die sichdurch besondere thermische Ei-genschaften auszeichnen undfür viele Motorsteuerungs- undStromversorgungsanwendungenmit hohen Stromstärken geeig-

POWER-MOSFETS

14 Bausteine mit niedrigem RDS(on)net sind. Zwei der neuen80- und100-V-NexFETs bringen es lautHersteller auf den niedrigstenOn-Widerstand der Industrie imTO-220-Gehäuse, ohnedass diesmit einer hohen Gate-Ladungerkauft werden muss. Designerprofitieren hiervon durch eineverbesserteUmwandlungseffizi-enz bei höheren Strömen. DerRDS(on) des CSD19506 beträgt 2,0mΩbei einer Eingangsspannungbis zu 80 V, während derCSD19536 auf 2,3 mΩ RDS(on) bei100 V Eingangsspannungkommt. BeideProdukte besitzenKunststoffgehäuseund zeichnensich durch hohe Avalanche-Fes-tigkeit aus, sodass sie für an-spruchsvolle Motorsteuerungenin Frage kommen. Das Online-Designtool WEBENCH von TIerlaubt die Simulation von Pow-er-Designs.

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en von Yokogawa eine hohe Be-dienfreundlichkeit und einekurze Lernkurve. PX8000 zeich-net sich durch eine 12-Bit-Auflö-sung, eine Abtastrate von 100MS/sund eineBandbreite von 20MHz aus. Dadurch lassen sichdie Impulsformen von Umrich-tern sehr genau messen. Es gibtEingangsmodule bis 1000 VRMS

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DiePräzisions-Leistungsmessge-räte-Serie PPA55x1 des Herstel-lers Newtons4th (N4L), im Ver-triebsprogramm von Caltest,stellen zusammen mit demnormkonformen Impedanz-Netzwerk eine vollständigePrüf-undMesslösung für die aktuells-ten Oberschwingungs- und Fli-cker-Tests gemäß den internati-onalen Prüfnormen dar undkönnen wahlweise im Stand-alone-Betrieb oder Remote perSoftware gesteuert eingesetztwerden. Das Pass/Fail-Ergebnislässt sich dazu vom Anwenderauch ohne PC direkt am Instru-ment ablesen.Alternativ steht demMesstech-

niker mit IECSoft eine intuitiveReport- und Analyseplattformzur Verfügung. IECSoft erlaubtdem Anwender eine rasche undeinfache Ermittlung der Aus-fallarten eines beliebigen Prüf-lings. Software für Oberschwin-gungs- und Flicker-Tests war in

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der Vergangenheit zwar mit Re-port-Funktionen ausgestattet,bot aber kaumMöglichkeiten füreine Echtzeit-Analyse der Ergeb-nisse während des laufendenTests. Entgegen diesem Trendwartet IECSoft mit einer einfachzu interpretierendenOberflächeauf, etwa für die grafische Ober-schwingungsdarstellung inEcht-zeit.

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Zum Einsatz in Systemen derphotovoltaischen oder thermo-elektrischen Energiegewinnungofferiert Analog Devices denBoost-Regler ADP5090 für dasEnergyHarvesting.Der Bausteinermöglicht die Gewinnung vonEnergie schon aus wenig Lichtund eignet sich für das Manage-ment mehrerer Stromversor-gungspfade. Er wandelt die ge-wonnene Energie, selbst wenndiesenur 10µWbeträgt, effizientund mit Verlusten von wenigerals 1 µWum.Damit lässt sich einMaximum an Energie für denkünftigenBetrieb speichern.DasErnten vonEnergie für drahtloseSensornetzwerke aus dem Lichtin geschlossenen Räumen hatsich zu einemwachsendenwelt-weiten Trend entwickelt. We-sentliche Eigenschaften desStrom sparenden Aufwärtsreg-lersADP5090 sind:Optimierungder effizienten Umwandlungkleinster geernteter Energiemen-

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Energie schon aus wenig Licht

gen im Bereich von 10 µW bis 1mW durch klassenbeste Um-wandlungsverluste. Das pro-grammierbare Maximum PowerPoint Tracking (MPPT) mit Mes-sungder Leerlaufspannung sorgtfür bestmöglichenEnergieertrag.250 nA Ruhestromaufnahme imDeep-Sleep-Modus ermöglicheneine lange Betriebszeit bei mini-malen Verlusten.

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In Muster- und Produktions-stückzahlen gibt es die Automo-tive-MOSFETs von Vishay. Essind AEC-Q101-qualifizierteTrenchFET-Leistungs-MOSFETsauf der Basis der ThunderFET-Technologie. Die neuen 100-V-n-Kanal-Typen SQJ402EP, SQJ-488EP und SQD50N10-8m9Lbieten niedrigere On-Wider-standswerte durch die Thunder-FET-Technologie. Sie ermöglicht

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Geringe RDS(on)-Werte bis zu 8,9 mΩbeimSQD50N10-8m9L imDPAK-Gehäuse außergewöhnlichnied-rigeWerte bis zu 8,9mΩbei 10V.Für Anwendungen, die mög-lichst kleineAbmessungen erfor-dern, bietendie TypenSQJ402EPund SQJ488EP im nur halb sogroßenPowerPAK-SO-8L-Gehäu-se (5 mm x 6 mm) vergleichbareWerte, nämlich bis zu 11 mΩ bei10 V. Die neuen MOSFETs erlau-ben kontinuierliche Drain-Strö-me von bis 50 A und wurden fürdie EinspritzverstärkungbeiMo-torsteuerungen imAutomobilbe-reich oder Sperrwandler in Vor-schaltgeräten für die Leuchtkör-per Lichtsteuerelektronik opti-miert. Die MOSFETs habenaußerdem sehr geringe Gate-Ladungen bis zu 18 nC. Darausresultiert ein entsprechend klei-nes FOM fürDC/DC-Wandlermitgeringeren Schaltverlusten.

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MESSEN UND TESTEN //WÄRMEBILDKAMERA


Infrarotbilder in Serie für mehrQualität und Sicherheit

Mit Infrarotbildern für Forschung und Entwicklung lassen sich thermi-sche Auswirkungen auf Oberflächen untersuchen und Fehlerquellenidentifizieren. Die Sequenzspeicherung dokumentiert lückenlos jeden

Zeitpunkt im Messverlauf. Die Vorteile im Überblick.

In den Forschungs- und Entwicklungsab-teilungen spielen Entwicklungszeiteneine entscheidende Rolle. Kompromisse

bei Qualität und Sicherheit sind nicht mög-lich. Dazu ist jedoch zwingend notwendig,dass wichtige Prozess-Schritte sehr präziseüberwacht und analysiert werden, um siekonstant zu optimieren. Potenzielle Fehler-quellen sind allerdingsnicht immer leicht zu

erkennen, sodass eine eingehende Analysedes Produktes oder bestimmter Bauteile un-verzichtbar ist.Vor allem thermischeProzesse sindhierfür

relevant. Dabei kann die Thermografie ins-besondere bei folgendenAnwendungenhel-fen: Auslegen von Temperier-Systemen (Ab-kühlen bzw. Aufheizen)

F&E-Dokumentation wird mit Hilfe vonInfrarotaufnahmen unterstützt Thermische Belastung und Auslastungelektrischer Bauteile technischer Grenzwerte/Parameter spe-zifizieren und verifizieren Langzeittests und thermische Visualisie-rung von Schwachstellen Bauteiloptimierung bei mechanischenBelastungen (Reibung)Die thermischen Auswirkungen lassen

sich an der Oberfläche durch Wärmebilderdarstellen. Statische Wärmebilder gebenzwar einenEinblick indieWärmeverteilung,aber nur eine Betrachtung der Temperatur-entwicklungen imZeitverlauf ermöglicht es,wirklich alle Anomalien zu detektieren. Da-bei ist es für Entwickler entscheidend zuwissen, zuwelchemZeitpunktmanwogenauhinschauenmuss, umeinerAnomalie auf dieSpur zu kommen. Werden beispielsweisetemperaturempfindlicheneben starkheizen-de Komponenten verbaut, besteht die laten-te Gefahr einer Wärmeübergabe – die ge-wünschte Funktionsweise eines einzelnenBauteils oder des kompletten Produktes istgefährdet. Schließlich verursachen detail-lierte Untersuchungen von Temperaturent-wicklungenmeist sehr großeDatenmengen,vondenenoft nur einBruchteil relevant sind.Dennochmüssen alleDaten gewissenhaft

gesichtetwerden, umwirklich allenAnoma-lien zu entdecken. Bei der Suche geht alsoviel Zeit verloren, die anderweitig sicher bes-ser investiert wäre. Kommt es darauf an, dieEntwicklung vonTemperaturenüber die Zeitzu beobachten, kannmit einer Sequenzspei-cherung aus einer Reihe von Wärmebilderneine Sequenz aufgenommen werden. Manerhält so radiometrischeBildsequenzen.Da-mit lässt sich für jeden Zeitpunkt im Mess-verlauf undan jeder PositiondesMessobjek-tes die Temperatur imWärmebild auswerten.Das erspart vor allem langes Suchen. DieAufzeichnung erfolgt in individuell konfigu-rierbaren Intervallen und lässt sichmanuelloder nachAblauf eines Timers starten.Nach

Prüfen auf Hitze: Hier ist der Erwärmungsprozess von mehreren Prozessoren auf einer Platine dargestelltzusammen mit dem Temperatur-Zeit-Diagramm in IRSoft.

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Abschluss derMessung sinddie aufgezeich-neten Sequenzen bequem am PC in der pro-fessionellen Analysesoftware IRSoft zu un-tersuchen und analysieren. Ein automati-scher, grenzbasierter Trigger nimmtWärme-bilder erst ab einembestimmten thermischenGrenzwert auf. Insbesonderemit demTrigger„Regionof Interest“ lässt sich eindefinierterTrigger-Bereich erstellen. Damit lassen sichnur relevante Bauteile untersuchen. Die ir-relevanten Temperaturentwicklungen wer-den in den anderen Bereichen ignoriert.

Die vollradiometrischeVideomessungDiese Funktionhat außerdemdenVorteil,

dass nur die Daten aufgenommen werden,die für die Entwicklung des Produktes tat-sächlich relevant sind. Die Sichtungunnöti-ger Messdaten entfällt. Der notwendigeShutter-Vorgangoder auchAbgleichderWär-mebildkamera kannmit dem Speicherinter-vall synchronisiert werden, so dass der Ab-gleichvorgang stets zwischendemSpeichernvon IR-Bildern stattfindet. Hier eine Über-sicht der Vorteile der Sequenzspeicherung: schneller Versuchsaufbau ohne Laptopund Verkabelung flexibel einsetzbar, da Speicherung derSequenzen im Gerät

Aufzeichnung von Temperaturprozessenüber lange Zeiträume mit einstellbaren In-tervallen (kleinstes Intervall 3 Sekunden) Reduktion auf die relevanten Daten mitverschiedenen Triggern schnelle und professionelle Analyse imNachgang mit der Software IRSoft.Bei einem umfangreicheren Versuchsauf-

bau lässt sich die Kamera mit einem PC perUSBverbindenundeswirddas vollradiome-trische Videostreaming der IRSoft-Funktiongenutzt. So lässt sich eineAufzeichnungsge-schwindigkeit vonbis zu 25Hz erreichen.UmTemperaturentwicklungen im Zeitverlaufauszuwerten, lassen sich Messpunkte undProfillinien als Temperatur-Zeit-Diagrammdarstellen und anschließend als Grafik odernach Excel exportieren.DasProzessanalyse-Paket ist verfügbar für

die beidenWärmebildkameras testo 885und890. In Verbindungmit einer Auflösung von320x 240Bildpunktenbei testo 885 oder 640x 480 Bildpunkten bei testo 890 stellt daseine gute Kombination für thermische Ana-lysen dar.Der Beitrag ist nach Unterlagen von Testo

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Alle Übertragungskanäleumfassend testen

Mit der BTC Multistandard-Plattform von Rohde & Schwarz lässt sichdie komplette Satelliten-Übertragungsstrecke testen. Hinzu kommen

Tests von terrestrischer-, Kabel- und Hörfunkübertragung.

RALPH KIRCHHOFF *

* Ralph Kirchhoff... arbeitet als Product ManagerBroadcasting Signal Generators beiRohde & Schwarz in München.

Komplexe Übertragungsszenarien mitReflexionen, unterschiedlichen Lauf-zeiten, Signalüberlagerungen und

-störungengestalten sich für Entwickler vonsogenanntem Broadcast-Equipment als einwesentliches Problem. Ein wesentlicher As-pekt bei der Entwicklung von Empfängernist es, diese in möglichst realitätsnaher undkomplexer Störumgebung zu testen. Gleich-zeitig müssen die Testergebnisse reprodu-zeitig müssen die Testergebnisse reprodu-zierbar sein. Eine Lösung bietet sichmit derR&SBTCMultistandard-Plattforman, diemiteinem integriertenHigh-End-Referenzsignal-generator ausgestattet ist. Die Testlösunggeneriert alle erforderlichen HF-Signale fürdie globalen TV- und Rundfunkstandards,simuliert entsprechendeÜbertragungskanä-le und testet gleichzeitig Audio- und Video-signale an den Testobjekten.Für die realitätsnaheSimulation vonÜber-

tragungskanälen nutzt der R&S BTC neben

zwei unabhängigen Echtzeit-Signalpfadenauch bis zu acht Arbitrary-Waveform-Gene-ratoren, die AWGs. Sie bilden komplexe In-terferenz-Szenarien bei maximalem Dyna-mikbereich vonbis zu 60dB zumNutzsignalüber die volle Bandbreite nach. Jeder Einzel-ne der acht Generatoren ist dabei vollkom-men unabhängig und nutzt ein „Shared-Memory“-Speicherkonzept. Pegel- und Fre-quenzversatz jedes AWG-Signals können imquenzversatz jedes AWG-Signals können imBereich ±60 dB und ±80 MHz bezogen aufdas Nutzsignal frei variiert werden. Zudemist es möglich, alle I/Q-Signalformen imRohde-&-Schwarz-Format zu laden und ab-zuspielen. Liegen I/Q-Signalformen in ande-ren Formaten vor,müssen diesemit vorhan-denen Software-Werkzeugen in das R&S-Waveform-Format konvertiert werden. Solassen sich vielseitige HF-Signale erzeugen,insbesondere auch synthetische Signale,unabhängig von den installierten und ver-fügbaren Echtzeit-Codern.

Leistungsstarkes Fading dankFPGA-HardwareoptionMit diversenRauschquellen, einstellbarer

Vorverzerrung und Nichtlinearitäten, Filte-

rung und vielseitigen Fading-rung und vielseitigen Fading-Szenarien können UmgeSzenarien können Umge-bungsbedingungen mit dembungsbedingungen mit demR&S BTC praxisnah simuliertR&S BTC praxisnah simuliertwerden. Zur Simulation vonwerden. Zur Simulation vonRundfunk- und StörsignalenRundfunk- und Störsignalenstehen außerdem zahlreichestehen außerdem zahlreicheI/Q-Signalbibliotheken mitI/Q-Signalbibliotheken mitunterschiedlichen Inhaltenunterschiedlichen Inhaltenund Übertragungsstandardsund Übertragungsstandardszur Verfügung. Die Simulati-zur Verfügung. Die Simulati-onssoftware R&S WinIQSim2onssoftware R&S WinIQSim2

erstellt entsprechende Mobil-erstellt entsprechende Mobil-funksignale, welche als Störsignalefunksignale, welche als Störsignale

benötigtwerden. AuchSzenarien der digita-benötigtwerden. AuchSzenarien der digita-lenDividende, die beispielsweise LTE-Signa-lenDividende, die beispielsweise LTE-Signa-le benutzen, lassen sich nachbilden. Die re-le benutzen, lassen sich nachbilden. Die re-alen Verhältnisse von TV- und Rundfunk-alen Verhältnisse von TV- und Rundfunk-Empfängernunter verschiedenenBedingun-Empfängernunter verschiedenenBedingun-gen können mit dem Fading-Simulatorgen können mit dem Fading-Simulatorreproduzierbar nachgebildet werden. Diereproduzierbar nachgebildet werden. DieFPGA-basierte Hardwareoption unterstütztFPGA-basierte Hardwareoption unterstütztmit bis zu zwei unabhängigen Fading-Simu-mit bis zu zwei unabhängigen Fading-Simu-latoren maximal je 40 Simulationspfade.latoren maximal je 40 Simulationspfade.Dabei lassen sichDämpfung,Verzögerungs-Dabei lassen sichDämpfung,Verzögerungs-zeit, Fading-Profil undDopplerverschiebungzeit, Fading-Profil undDopplerverschiebungfür jeden Pfad individuell definieren. Mitfür jeden Pfad individuell definieren. Mitunterschiedlichen Fading-Profilen, -Konfi-unterschiedlichen Fading-Profilen, -Konfi-gurationen und komplexen Parameterein-gurationen und komplexen Parameterein-stellungen lassen sich so die unterschied-lichsten Kanalbedingungen simulieren.NebendenbekanntenFading-Profilen las-

sen sich mit der Testlösung auch MISO und2x2-MIMO-Fading-Szenarien simulieren.Die-sewerdenderzeit bei DVB-T2-Aussendungenbenötigt. Auch Linearitäten undNichtlinea-ritäten,welchebei der Signalgenerierung imSender undamSignaleingang eines Empfän-gers auftreten, können simuliert werden.Damit lassen sich Vorverzerrungen zur An-steuerung vonLeistungsverstärkern einstel-len und der R&S BTC kann so für echte Test-aussendungen eingesetzt werdenFür die realitätsnahe Nachbildung unter-

schiedlichster Umgebungen zählen zumFunktionsumfang verschiedeneRauschquel-

Realitätsnahe Simulation: Der R&S BTC ermöglicht eine realitätsnahe Simulation der Übertragungskanalefür alle gängigen terrestrischen, Kabel- und Satelliten- sowie Hörfunk-Übertragungsarten.

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Die Erwartungshaltung gegenüber elektronischen Geräten hat sich rapide gewandelt.

Software ist die Schlüsseltechnologie und trägt maßgeblich dazu bei, Ergebnisse in

immer kürzerer Zeit zu ermitteln. Dieser Wandel gilt auch für den Bereich Test.

Während traditionelle Messgeräte weiterhin herstellerdefinierte Funktionen bieten,

integriert National Instruments mit seiner anpassbaren, softwaredefinierten Plattform

für automatisierte Testsysteme immer wieder die neuesten Technologien. Dadurch

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Bild 2: Das im DVB-S2 definierte Variable-Coding-Modulation (VCM) beschreibt ein Multiple-Input-Stream- (MIS-)Interface mit bis zu 8 Eingangsströ-men für professionelle Anwendungen.

lenwieBreitband- oder bandbreitenbegrenz-te Rauschgeneratoren mit AWGN (AdditiveWhite Gaussian Noise) sowie Generatorenfür Impuls- oder Phasen-Rauschen. DerAWGN-Generator liefert ein weißes Rausch-signal mit gaußförmiger Amplitudenvertei-lung. Der Signal-Rausch-Abstand ist mit-30dBbis 60dB spezifiziert. DasAWGNkannüber die gesamte I/Q-Bandbreite oder inner-halb einer begrenzten Bandbreite erzeugtwerden. Es kann dem Nutzsignal vor odernach dem Fading hinzugefügt werden. DerGenerator für das Impulsrauschen ermög-licht die Anpassungdes Impulsabstandsbe-reiches, der Anzahl der Impulse und desIntervalls. Beim Generator für das Phasen-rauschenkönnendie gewünschtenReferenz-punkte der Phasenrauschkurve einfachüberden Touchscreen gesetzt werden. Der R&SBTC berechnet anschließend intern die ent-sprechendenWerte der Phasenrauschkurve.Er ermöglicht so die Simulation des Phasen-rauschens über eine Systembandbreite von10 MHz und mit einem Einstellbereich von-10dBc/Hzbis zu -110dBc/Hz.DerAnwenderkann auch vordefinierte Phasenrauschkur-ven als Files in denBTC laden, umdiese dannmit dem Phase-Noise-Generator zu nutzen.Alle drei Rauschquellen können beliebigmiteinander kombiniert undals summiertesRauschsignal dem Nutzsignal hinzugefügtwerden. Das SSB-Phasenrauschen liegt beieinemWert von -135 dBc@ 1Hz und die I/Q-Modulationsbandbreite bei 160MHz inKom-binationmit einerAusgangsleistung vonbiszu 18 dBm (PEP) je HF-Signal. ModulierteSignale für verschiedenedigitale undanalo-geÜbertragungsstandards erzeugt dasGerätin Echtzeit. Dafür nutzt es eine Hardware-Plattformmit FPGAs, inwelchedie verschie-denenÜbertragungsstandards geladenwer-den.Via kapazitivenTouchscreen lassen sichauf der graphischen Bedienoberfläche die

Standards auswählenundentsprechendum-schalten. Unterstützt werden digitale Stan-dards für Kabel wie DVB-C2, DVB-C, J.83/Bund ISDB-C, Terrestrik wie DVB-T2, DVB-T2Lite, DVB-T,DTMB, ISDB-T,ATSCoder CMMBundSatellitenwieDVB-S2mit denBroadcast,Professional, Interactive undDSNGServices,DVB-S/DSNG sowie DirecTV. Heute schonbestehende Single-Frequency-Netzwerke

Bild 1:Mit den Arbitrary-Waveform-Generatoren(AWGs) des R&S BTC lassen sich komplexe Interfe-renz-Szenarien einfach nachbilden. Frequenz undLeistung der unabhängigen Störsignale können inEchtzeit konfiguriert werden.

oder kurz SFN können lassen sich mit denbeiden HF-Pfaden und unterschiedlichenSender-IDs und SFN-Parametern nachemp-finden.Außerdemunterstützt die Testösungdie analogen Fernsehstandards, sowie dieanalogen und digitalen HörfunkstandardsAM, FM, RDS, DAB, DAB+, DRMundHDRa-dio.

Die Simulation von Satelliten-übertragungenFür die Simulation von Satellitenübertra-

gungen lassen sich Nichtlinearitäten vonTravelling Wavetube Amplifiers (TWTA /Wanderfeldröhren) und IMUX- bzw. OMUX-Kurvennachempfinden. Zusammenmit denBTC-Fading-Optionen lassen sich außerdemtypische Umwelteinflüsse einer Satelliten-übertragung oder ein sich im Raum bewe-gender Satellit simulieren.Auchdas thermi-scheRauschender Sonne, das das Satelliten-signal überlagern kann, lässt sichdarstellen.Hintergrundstörsignale beim Empfang desNutzsignals wie die eines benachbarten Sa-telliten und der Einfluss von terrestrischenStörsignalen auf eine Erdfunkstelle oder ei-nen Empfänger sind ebenfalls darstellbar.Zusätzlich zu einemAWGN,welches sich vorundnachdemFadinghinzufügen lässt, kannauchPhasenrauschen zumSatellitennutzsi-gnal addiert werden.DVB-Swurde 1994 als Standard eingeführt

und hat maßgeblich zum Erfolg der Satelli-tenkommunikation beigetragen. Als Ergän-zung zum DVB-S Format spezifiziert DVB-DSNG (eingeführt 1997) den Einsatz von8-PSK- und 16-QAM-Modulation für die Be-richterstattung und Nachrichtenübermitt-lung via Satellit. Die zweite Standardgenera-tion DVB-S2 wurde für Broadcast Services,Interactive Services einschließlich Internet-Zugriff, DTVC/DSNG (Digital TV Contributi-on/Digital Satellite News Gathering) sowie

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Für wen der R&S BTC konzipiert istMit dem R&S BTC lassen sich Übertra-gungskanäle für alle gängigen terres-trischen, Kabel- und Satelliten- sowieHörfunk-Übertragungsarten realitätsnahsimulieren. Der Referenzsignalgeneratorgeneriert dazu komplexe Mehrfach-Stör-signale. Verschiedene Rauschquellen,

umfassende Fading-Szenarien ein-schließlich MISO und MIMO sowie derEinsatz von Nichtlinearitäten und Vorver-zerrungen ermöglichen praxisgerechteNachbildungen. So lassen sich komplet-te Satelliten-Übertragungstrecken zeit-sparend und praxisgerecht simulieren.

Professional Services weiter optimiert. Pro-fessional Services sind Point-to-Point- oderPoint-to-Multipoint-Dienste und werden inder Regel in einem generischen Stream-For-mat übermittelt. DVB-S2 kann für unter-schiedliche Satelliten-Transponder-Band-breiten und Frequenzbänder genutzt wer-den. Die Testlösung ist mit einem DVB-S2Echtzeit-Coder ausgestattet und unterstütztalle vier imDVB-S2-StandardbeschriebenenServices. Auch Anbieter von Komponentenfür die Satelliten-KommunikationprofitierenvondenÜbertragungs- undCoder-OptionensowieNichtlinearitäts-Simulationen. So kön-nenVerstärker auf Basis derWanderfeldröh-ren ebenso getestet werden wie Breitband-Satelliten-Verstärker. Bei den Wanderfeld-röhrenkönnenmittels IMUX/OMUX-Simula-tionder Eingangs- undAusgangs-Multiplexerdie Nichtlinearitätenminimiert werden, umden Datendurchsatz zu erhöhen. Die Kom-ponenten können im L-, C- und S-Band ge-testet werden, für höhere Frequenzbereicheerfolgt die Ausgabe auf der Sat-IF.

Netzwerke besser planenund optimierenNicht nur für Equipment- undKomponen-

ten-Hersteller, sondern auch für dieBetreibervon terrestrischen und SatellitengestütztenNetzwerken bieten sich interessante Mess-optionen. Damit lassen sich Netzwerke bes-ser planen und optimieren. So können fürterrestrische Netzwerke reale SFN-Simulati-onenundMIMO-Tests durchgeführtwerden.Für Satelliten-Netzwerke können einerseitsdie Links (DVB-S bzw. DVB-S2) selbst oderaber auch Interferenzen, beispielsweise zwi-schen LTE und DVB-S2, simuliert werden.Zeit spart die Lösung mit seinen Optionenfür Conformance- und Logo-Tests der Satel-liten-Receiver. EswerdenSatelliten-Applika-tionen bis zu 6 GHz abgedeckt: MSS im L-Band, FSS imC-BandoderBSSauf Satelliten-Zwischenfrequenz. Die für die Internet-Ser-vices via Satelliten-Netzwerke genutztenInteractive Services von DVB-S2 sowie dieIP-Distributionwerden ebenfalls unterstützt.

Außerdem können StandarderweiterungenimHinblick auf Compliance, Leistungsfähig-keit und Effizienz simuliert werden, womiteine hohe Zukunftssicherheit gewährleistetwird. Es lässt sich die komplette DVB-S2-Übertragungskette testen. Von den eigentli-chen Satelliten-Übertragungskanälen, denDSNG-Uplink, Broadcast Services (Contribu-tion, Distribution) und die Professional Ser-vices (Vorwärts-Link). // HEH

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Bild 3: Durch Nutzung von Nichtlinearitäten könnenmit dem R&S BTC IMUX- und OMUX-Charakteristikensimuliert werden, wie sie in Satelliten auftreten.Auch Vorverzerrungen können konfiguriert werden,um Leistungsverstärker in Kabel-Applikationen zutesten.

Bild 4: Für die Nutzung von Breitband-Satelliten-Transpondern für Broadcasting, Professional- undIneractive-Services wird ein Zeitschlitzverfahrenverwendet (beschrieben in der ETSI EN 302 307unter Annex M).

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AKTUELLE PRODUKTE //MESSEN UND TESTEN


OSZILLOSKOPE

Zwei Oszilloskop-Serien von Agilent mit 30 ModellenZweiOszilloskop-Serien vonAgi-lent: dataTec vertreibt die S-Serieunddie 6000X-Serie. Insgesamtumfassen beide Serien 30 neueOszilloskope – 16 Stück bei der6000 X-Serie und 14Modelle beider S-Serie. Kennzeichen der6000 X-Serie ist eine Update-Rate von 450.000 wfm/s, eineAbtastrate von 20 GSa/s, ein tie-fer Speicher von bis zu 4 Mega-punkten pro Kanal und InfiniiS-can-Zone-Trigger. Ferner sind indem Gerät neben der Scope-Funktion weitere Messgeräteintegriert wie Logikanalysator,

cal-FFT-Darstellung ausgerüstet.Zudem erreicht das Messgerätein Rauschen von 210 µVrms bei6GHz.DieGeräte gibt es alsDSOin einer 2- oder 4-Kanal-Versionoder als MSOmit 2+16 bzw. 4+16Kanälen.DieOszilloskop-Model-le gibt es mit Bandbreiten von 1,2,5, 4 und 6 GHz. Die Oszillosko-pe der S-Serie zeichnen sichdurch eine Abtastrate von 20GSa/s, einem Speicher von 100Mpts bzw. 50 Mpts pro Kanal,einer Auflösung von 10 Bit imkompletten Frequenzbereichauch imniedrigstenSkalierungs-

bereich von 1 mV/div aus. Die S-Serie umfasst nicht nur Modellemit 500 MHz bis 8 GHz sondernes kann auch zwischen einemDigital-Speicher- (DSO) unddemMixed-Signal- (MSO-)Oszillos-kop-Typ gewählt werden. AllesGeräte lassen sich auf höhereBandbreitenupgraden.DieDSO-Versionen lassen sich optionalauch in eineMSO-Version erwei-tern. Ausgestattet sind die Gerä-te mit vier analogen und 16 digi-talen Kanälen.

dataTec

Protokoll-Analysator, 2-Kanal-Arbiträrgenerator, Digital-Volt-Meter und ein 6 ½-stelliger, inHardware realisierter, Zähler.Standardmäßig ist die Serie

mit einerAugendiagramm-Funk-tionalität, einer Realtime-Arti-

VEKTORIELLER NETZWERKANALYSATOR

Mit 24 Messtoren lassen sich alle 576 S-Parameter ermittelnDer vektorielle Netzwerkanaly-sator R&S ZNBT von Rohde &Schwarz bietet 24 integrierteMesstore. Anwender könnenmitdem Gerät Prüflinge mit vielenMesstoren charakterisieren. Zu-dem lassen sich in Fertigungsli-nien mehrere Prüflinge parallelund mit hohem Durchsatz ver-messen. Dabei bietet das Gerätauf jedem seiner Messtore diehohe HF-Performance eines 2Tor-Netzwerkanalysators. Abge-deckt werden Frequenzen von 9kHz bis 8,5 GHz. In der Basisver-sion verfügt das Gerät über vier

Anzahl anMesstoren ist er in derLage, alle 576 S-Parameter einesPrüflings mit 24 Toren zu ermit-teln. DieMehrtormessungen lau-fen noch schneller ab, da imVergleich zu Mehrtorsystemenbasierendauf Schaltmatrizendienotwendigen Schaltvorgängeentfallen. So schafft der Netz-werkanalysator beispielsweisealle 576 S-Parameter an 201Punkten in weniger als 260 ms.Das übertrifft die bereits schnel-le Matrixlösung von Rohde &Schwarz bestehendausR&SZNBund R&S ZN-Z84 um den Faktor

zehn.Diese benötigt für dieMes-sung 2,7 s. Alternativ kann dasGerät auch mehrere Prüflingeparallel vermessen. Bishermuss-ten Anwender für einen ähnlichhohen Durchsatz mehrere Netz-werkanalysatoren parallel ein-setzen. Es entfällt dieDämpfungder Matrix-Schalter und es sindMessungen mit der vollen Gerä-tedynamik von 130 dB, einemAusgangspegel von 13 dBm undeinemgeringenMesskurvenrau-schenmöglich.

Rohde &Schwarz

Messtore, die sich auf bis zu 24integrierte Messtore erweiternlassen. Haupteinsatzgebiete lie-gen in der EntwicklungundPro-duktion von aktiven und passi-ven Mehrtorkomponenten. Aus-gestattet mit der maximalen

Eine integrierte SDR- (Software-Defined-Radio-)Lösung für dieschnelle Prototypenerstellungvon leistungsstarken Wireless-Kommunikationssystemen mitmehrerenKanälen stellt National

SDR-LÖSUNG FÜR DRAHTLOSE KOMMUNIKATION

Offene FPGA-Architektur mit LabVIEW kombiniertInstruments vor. Die PlattformNIUSRPRIObasiert auf derNI Lab-VIEWRIO-Architektur undkom-biniert einen performanten 2x2-MIMO-HF-Transceiver (MultipleInput,MultipleOutput)mit einer

offenen FPGA-Architektur, diemit NI LabVIEW programmier-bar ist. Das Gerät kann Signalevon 50 MHz bis 6 GHz sendenund empfangen. Mit der SDR-Lösung lassen sich Prototypen

für die echtzeitfähige Wireless-Kommunikation erstellen undunter realen Bedingungen tes-ten.

National Instruments

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AKTUELLE PRODUKTE //MESSDATEN ERFASSEN Need Power?ThinkGlobTek

“Green Power” 0-150W Tischnetzgeräte mitIEC 320 Eingang erfüllen die EuP Step 2 /Energielevel VGlobTek GT-41133gibt es mit einer IEC60320/ C6, C8 oderC14 Eingangs-buchse. DoppelteSchutzisolierungsowie regulierteAusgangsspannung von 12-48VDC in 0.1V-Schritten bis zu 0-150 Watt Ausgangsleistung.Das geschlos-sene, ungeschlitzte besteht ausschlag-festem Polykarbonat und wird durchKonvektion gekühlt, Gehäuseabmessung 62 x150 x 34 (mm). Weitere Eigenschaften dieserFamilie sind: geregelte Ausgangsspannung mitsehr geringer Restwelligkeit; Schutzfunktio-nen für Übertemperatur, Strom, Spannung undKurzschluss; Universale Eingangsspannung...weitere Informationen unter www.globtek.de

Akku-Ladegerätfür Lithium-Ionen(Li-Ion)Die neuesten Lithium-Ionen (Li-Ion) Bat-terieladegeräte vonGlobTek inkorporieren

multiple redundante Sicherheitsfeatures, umDefekte und Beschädigungen der Batterienund Systeme zu verhindern, um folglichRisiken zu mindern und die Lebensdauer zuerhöhen. Im Zuge der steigenden Sicherheits-bedenken und -anforderungen für tragbaresEquipment mit Li-Ion Akkus, hat GlobTek beider neuesten Generation von Bat-terieladegeräten eine Vielzahl von redundan-ten Sicherheitsfeatures eingebaut, die, wennsie mit der Elektronik im Li-Ion Akkupack...weitere Informationen unter www.globtek.deInternationale, Abnehmbare StromkabelGlobTeks 2-3 adrigen IEC internationale, ab-nehmbare Stromkabel sind nach den An-forderungen internationalerSicherheitsagenturengeprüft. Es gibt ver-schiedeneMöglichkeiten fürLänge, Kabeltyp,Drahtstärke, An-schlüsse und Farbedes Kabelmantels.Die Stromkabel sind ideal für tragbareGeräte, Kommunikation, Video, Unterhal-tungselektronik, Geräteausstattungen und fürden Hausgebrauch medizinischer Geräte.Nordamerikanische, europäische, australis-che, britische und andere Stromkabel sind ab...weitere Informationen unter www.globtek.de

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Auf den Stand der Technik: DietragbarenTransienten-RekorderModell TransCom-CompactX vonMF Instruments bieten entwedereinen Intel i7 oder einenXeonE3QuadCore-Prozessor. Zudemver-

TRANSIENTEN-RECORDER

Bis 240 MHz Abtastrate/Kanalfügendie portablenGrundgeräteüber ein LED-hinterleuchtetesDisplay mit einer Diagonalenvon 17,3'' und eineAuflösung von1920 x 1080 Pixel. Für schnellesDatenstreaming kommen diePCI-Express-Messkartemit einerAbtastrate bis 240MHzproKanalund eine SSD-Festplatte zumEinsatz. Als batteriebetriebeneLösung für maximal 12 Kanälekommt die Messlösung bis zusechs Stunden ohne Stromver-sorgung aus.

MF Instruments

Mit demExpert Transient, einemDatenrekorder von DelphinTechnology, lassen sich analogeMesswerte bis zu 50 kHz Abtast-rate pro Kanal in Kombinationmit digitalen Signalen synchron

DATENREKORDER FÜR DIE STÖRUNGSANALYSE

50 kHz Abtastrate pro Kanalerfassen und unabhängig ab-speichern. Die Messwerte wer-dengeräteinternundparallel aufexternen Speichermedien er-fasst. Die analogenunddigitalenMesswerte tastet das Gerät syn-chron ab. Dadurch lässt sich dieEreigniskette eines Störereignis-ses zeitlich sehr genauauflösen.Alle erfasstenMesswertewerdenpermanent oder getriggert ge-speichert. Zudem lässt sich dieVor- und Nachgeschichte einesStörereignisses erfassen.

Delphin Technology

Mit demMessgerät DEWE-2600-STREAM von Dewetron lassensich 305 MByte Messdaten proSekunde auf die eingebaute1-TByte-SSD-Platte schreiben.Und so läuft derMessvorgangab:Die Messung wird gestartet, derVersuchdurchgeführt unddanngestoppt. Die gewonnenenDatenwerden durch eine spezielleTechnologie wieder eingelesenund lassen sich auf die relevan-ten Teile kürzen. Damit könnenMessdaten später ausgewertetund archiviert werden. Das Sys-tem kann bis zu 16 Kanäle mit

TRANSIENTEN-REKORDER

Messdaten mit 305 MByte/sjeweils 10 MSa/s pro Kanal auf-zeichnen.DasKernstück ist eineMesskarte mit der BezeichnungDEWE-ORION-0816-10Mx. Sieverfügt über 8 analoge Eingängemit je einemeigenenA/D-Wand-ler und einer Abtastrate von 10MSa/s bei 16-Bit-Auflösung. Zu-sätzlich bietet sie bis zu 8 digita-le Eingänge, 8 digitale Ein-/Aus-gänge und 2 Zählereingänge so-wie mit zwei CAN-Bus-Schnitt-stellen. Damit lassen sich auchFrequenzumrichter messen.

Dewetron





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SERIE // ISOLATION


Den Aufbau eines Isolators inHinblick auf Sicherheit abwägen

Einen Digitalisolator oder doch lieber den bekannten Optokoppler zurgalvanischen Isolation verwenden? In unserer Serie vergleichen wir die

wichtigsten Eigenschaften der unterschiedlichen Bauelemente.

DAVID KRAKAUER *

* David Krakauer... arbeitet als Product Line Managerin der iCoupler Digital Isolator Groupbei Analog Devices in Wilmington /USA.

JahrelangmusstenEntwickler von Indus-trie-,Medizin- undanderenSystemenmitgalvanischer Trennung auf Optokoppler

als einzige sinnvolle Lösung zur Implemen-tierung von Schutzisolation zurückgreifen.Die heute verfügbarenDigitalisolatoren bie-tenVorteile hinsichtlich Leistungsfähigkeit,Abmessungen, Kosten, Leistungseffizienzund Integration.Das Verständnis der Eigenschaften und

Wechselwirkungen von drei Schlüsselele-menten einesDigitalisolators ist bei derAus-wahl der richtigen Lösung wichtig. Die dreiElemente sind Isolationsmaterial, Strukturund Art der Datenübertragung.Entwickler binden Isolation zum Beispiel

wegen Sicherheitsvorschriften oder zur Re-duzierung des Rauschens durch Masse-schleifen in ihre Geräte ein. GalvanischeIsolation sorgt fürDatentransfers ohne elek-trische Verbindungen oder Leckpfade, wel-chedie Sicherheit gefährdenkönnten. Isola-tion bringt jedoch Nachteile bezüglich Ver-zögerungen, Leistungsaufnahme, Kostenund Abmessungen mit sich. Das Ziel einesDigitalisolators ist, Sicherheitsanforderun-

gen zu erfüllen und zugleich Nachteile zuminimieren.Optokoppler, einherkömmlicher Isolator-

typ, bringen die größten Nachteile mit sich.Sie verbrauchenviel Energie undbegrenzendie Datenrate aufweniger als 1MBit/s. Ener-gieeffizientere und schnellere Optokopplersind zwar verfügbar, kosten allerdingsmehr.

Eigenschaften und Werkstoffevon DigitalisolatorenDigitalisolatoren wurden vor über zehn

Jahren eingeführt, umEntwicklerndieNach-teile von Optokopplern zu ersparen. Digita-lisolatoren basieren auf CMOS-Technik undbieten wesentliche Kosten- und Energieer-sparnisse bei gleichzeitig höhererDatenrate.Sie bestehen aus den oben erwähnten Ele-menten. Das Isolationsmaterial ist für diejeweiligen Isolationseigenschaften verant-wortlich. Es wird entsprechend der Sicher-heitsstandards gewählt. Struktur undDaten-übertragungsmethode werden gewählt, umdie erwähnten Nachteile zu vermeiden. Alledrei Elemente müssen zusammenspielen,um ausgewogene Entwicklungsziele zu er-halten. Um bei einem Entwicklungsziel dieFähigkeit der Sicherheitsstandards zu erfül-len gibt es jedoch keinen Kompromiss.Digitalisolatoren werden in Foundry-

CMOS-Prozessen hergestellt und nutzen da-her ausschließlich Materialien, die in den

Fabriken verwendetwerden.Nicht-Standard-Materialien verkomplizierendieHerstellung.Daraus resultieren eine schlechtereHerstell-barkeit und höhere Kosten. Übliche Isolati-onsmaterialien sind Polymere wie Polyimid(PI), das sichwie eindünner Filmaufbringenlässt, und Silizium-Dioxid (SiO2). Beide ha-ben bekannte Isolationseigenschaften undwerden seit Jahren in Standard-Halbleiter-prozessen verwendet. Polymere sinddie Ba-sis für vieleOptokopplertypenundverleihendiesen eineHistorie alsHochvolt-Isolatoren.Sicherheitsstandards spezifizierennorma-

lerweise eine Zeitdauer von einer Minute,über die eine Überspannung von 2,5 bis5 kVeff. verkraftet werden muss. Die Arbeits-spannung liegt zwischen 125 und 400 Veff.Einige Standards spezifizieren als Bestand-teil einer Zertifizierung für verstärkte Isola-tion auch eine kürzere Zeitdauer (z.B. 10 kVSpitze für 50 µs), über die eine höhere Span-nung verkraftet werden muss. Polymer/Po-lyimid-basierte Isolatoren erreichendie bes-ten Isolationseigenschaften:Polyimid-basierte Digitalisolatoren sind

ähnlich den Optokopplern und übersteigenderen Lebensdauer bei typischen Arbeits-spannungen. SiO2-basierte Isolatorenbieteneinen geringeren Schutz gegenüber Span-nungsspitzen und eignen sich daher nichtfür medizinische und ähnliche Anwendun-gen.DieBelastbarkeit aller Filmmaterialien ist

ebenfalls unterschiedlich. Polyimid ist we-niger empfindlich als SiO2 und kann, fallserforderlich, in der Stärke verändertwerden.SiO2-Schichten, die zu dick sind, könnenbeider Wafer-Produktion reißen oder es kannzur Ablösung der Schicht imBetrieb führen.Polyimid-basierte Digitalisolatoren habenIsolationsschichten mit einer Dicke von26 µm.DigitalisolatorennutzenTransformatoren

oderKondensatorenumDatenüber eine Iso-lationsstreckemagnetisch oder kapazitiv zuübertragen. Optokoppler hingegen nutzen

Bild 1: (links) Transformator mit starker Polyimid-Isolation. Stromimpulse erzeugen Magnetfelder und indu-zieren Strom in die Sekundärspule; (rechts) Kondensator mit dünner SiO2-Isolation nutzt ein elektrischesFeld mit niedrigem Strom zur Einkopplung über eine Isolationsstrecke.

Bild:A

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SERIE // ISOLATION

zur Übertragung von Daten Licht aus LEDs.Bei Transformatoren werden Stromimpulsedurch eine Spule übertragen (Bild 1), umeinkleines, lokales Magnetfeld zu erzeugen,welches Strom in eine andere Spule indu-ziert. Die Stromimpulse sind kurz (1 ns). So-mit ist der durchschnittliche Strom gering.Transformatoren arbeiten auchdifferenzi-

ell und bieten eine ausgezeichnete Gleich-takt-Transientenimmunität bis zu 100 kV/µs(bei Optokopplern liegt diese bei typisch15 kV/µs). Bei der magnetischen Kopplungspielt auchderAbstand zwischendenTrans-formatorspulen eine geringereRolle. Bei derkapazitivenKopplungüberKondensatorplat-ten ist der Abstand zwischen den Plattenwichtig. Dies ermöglicht eine stärkere Isola-tion zwischenTransformatorspulen,woraussich eine höhere Isolationsfestigkeit ergibt.Kombiniert mit weniger empfindlichen Po-lyimid-Filmen lässt sichbei Transformatorenmit Polyimid gegenüber KondensatorenmitSiO2 einehohe Isolationsfestigkeit erreichen.Kondensatoren sind massebezogen und

haben eine höhere Empfindlichkeit gegen-über Gleichtakttransienten. DifferenzielleKondensatorpaare können dies kompensie-ren, jedoch zuLastenderAbmessungenundKosten.Über die gesamte Leistungsfähigkeit hin-

aus gibt es beim Einsatz von Transformato-ren einen weiteren Vorteil. Sie ermöglichendie Integration von isolierter Leistung. DieisoPower-Technologie von Analog Devicesenthält einen isolierten DC/DC-Wandler mitDatenisolation als komplette Isolationslö-sung.Alles in allem ist der Transformator dasSchlüsselelement eines isolierten DC/DC-Wandlers. Solche Lösungen sind mit Kon-densator- oder LED-basierten Isolatorennicht möglich.Optokoppler nutzen Licht von LEDs zur

Übertragung vonDatenüber eine Isolations-strecke.Die LED schaltet bei logisch „HIGH”

ein und bei logisch „LOW” aus. Bei einge-schalteter LED verbraucht der OptokopplerEnergie und macht diese Bauteile somit zueiner weniger idealenWahl, wenn es um ei-nen geringen Energieverbrauch geht. DiemeistenOptokoppler überlassen die Signal-aufbereitung amEin- und/oderAusgangdemEntwickler. Leider lässt sich die Signalauf-bereitung nicht immer auf einfache Weiseimplementieren.

Wissenswertes zu den Daten-übertragungsmethodenDigitalisolatorennutzen fortschrittlichere

Schaltkreise zurKodierungundDekodierungvon Daten. Dies ermöglicht eine schnellerDatenübertragung und die Fähigkeit, kom-plexe, bidirektionale SchnittstellenwieUSBund I2C zu beherrschen.EineMethode verschlüsselt steigendeund

fallende Signalflankenals doppelte oder ein-fache Impulse, die einenTransformator trei-ben (Bild 2). Diese Impulse werden auf derSekundärseite in steigende oder fallendeSignalflanken zurück gewandelt. Dies senktdenEnergieverbrauchgegenüberOptokopp-lern um das Zehn- bis Hundertfache, da beidieser Methode nicht ständig Leistung auf-genommen wird. Auffrisch-Schaltungenkönnen in die Entwicklung mit einbezogenwerden, umdenDC-Pegel regelmäßig zu ak-tualisieren.Eine andereMethodenutztHF-modulierte

Signale auf ähnlicheWeisewieOptokopplerLicht nutzen. Logische „HIGH”-Signale erge-ben eine kontinuierliche HF-Übertragung.Dies wird oft als „On/Off”-Konzept bezeich-net. Der Vorteil dieses Konzepts ist, dass eseine schnellereÜbertragung vonDatenüberdie Isolationsstrecke ermöglicht. Jitter kannmanchmal jedoch ein Problem sein. Auchverbrauchen „On/Off”-Konzeptemehr Ener-gie als Impuls-basierte Methoden, da logi-sche „HIGH“-Signale permanent Energie

Bild 2: Eine Methode zur Übertragung von Daten kodiert Signalflanken als einfache oder doppelte Impulse.

Bild:A

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SERIE // ISOLATION


verbrauchen.Mit einer Impuls-basiertenMe-thode lässt sich die Leistungsaufnahme aufbis zu 1 μW reduzieren. Mit anderen Lösun-gen ist dies nicht erreichbar.Differenzielle Technikenkönnenauch zur

Gleichtaktunterdrückung verwendet wer-den. Allerdings eignen sie sich ambesten inVerbindung mit differenziellen Elementenwie Transformatoren.

Die richtige KombinationauswählenDigitalisolatoren bieten signifikante Vor-

teile gegenüber Optokopplern hinsichtlichAbmessungen,Geschwindigkeit, Leistungs-aufnahme, Handhabbarkeit und Zuverläs-sigkeit. In der Klasse der Digitalisolatorenergeben unterschiedliche Kombinationenaus Isolationsmaterial, Struktur und Daten-übertragungsmethodeunterschiedlichePro-dukttypen, von denen sich manche für einebestimmte Anwendung besser eignen alsandere. Wie oben erwähnt bieten Polymer-basierte Materialien die höchste Isolations-festigkeit. Dieses Material kann in fast allenAnwendungen eingesetzt werden. Die An-wendungen mit den höchsten Anforderun-gen – zum Beispiel Gesundheitswesen undIndustriegeräte –profitieren jedochammeis-ten von diesen Materialien.Um die höchst mögliche Isolationsfestig-

keit zu erreichen kann die Dicke der Poly-imid-Schicht über das für Kondensatorensinnvolle Maß erhöht werden. Daher kanndie Kondensator-basierte Isolation am bes-ten zum Schutz bzw. zur Sicherheit in Ver-bindung mit Gerätefunktionen verwendetwerden, wenn keine Sicherheitsisolationverlangt wird. Andernfalls kann die Trans-formator-basierte Isolation am sinnvollstensein. Speziell in Kombination mit einer dif-

ferenziellen Datenübertragungsmethode,welchedieVorteile der differenziellenEigen-schaften von Transformatoren nutzt.Während jeder Entwickler den Isolator

wählt, welcher den für seine AnwendungbestenKompromiss anEigenschaftenbietet,sind drei Parameter besonders wichtig: Ti-ming, Leistungsaufnahmeund Isolation. ZurBeurteilung verschiedener Technologiensollte die Grafik in Bild 3 beachtet werden.Die Grafik nutzt eine Kenngröße, basierendauf dem Timing, dividiert durch Isolations-festigkeit, aufgetragen über der Leistungs-aufnahme.In diesem Fall entschied man sich für die

Nutzungdes verkraftbarenÜberspannungs-pegels (ein Hochvoltimpuls mit einer An-stiegszeit von 2 μs und einer Abfallzeit von50 μs, verwendet für eine verstärkte Isolati-on), um die Isolationsfestigkeit zu messen.Die Leistungsaufnahme ist die maximaleLeistung inmWproKanal bei einerDatenra-te von 1MBit/s. AlsDatenratewurde 1MBit/sgewählt, da die meisten leistungskritischenAnwendungen mit moderaten Datenratenarbeiten. Beim Timing wurde die gesamteTiming-Verzögerung betrachtet, die bei ei-nemSignal, das die Isolationsstreckedurch-läuft, auftritt. Daher beinhaltet dies nicht nurdie Laufzeitverzögerung sondern auch denJitter sowie die Ausgangs-Anstiegs- und Ab-fallzeiten.Aus dieser Darstellung ist eine Leistungs-

grenze für Digitalisolatoren ersichtlich. Op-tokoppler befinden sich weit hinter dieserGrenze. Zwar sind Optokoppler aufgrundkürzlich vollzogener Verbesserungen näherandie Leistungsgrenzeherangerückt, liegenaber dennoch weit hinter Digitalisolatoren.Ersichtlich ist auch, dass verschiedeneTech-nologien ebenfalls verschiedene Positionen

entlangder Leistungsgrenze besetzen. Trans-formator/Polyimid-basierteDigitalisolatorenmit Impulsverschlüsselungsmethoden zei-gen einewesentlich geringere Leistungseffi-zienz. On/Off-Konzepte hingegen repräsen-tieren wesentlich bessere Timing-Eigen-schaften.Verborgen indieserGrafik sindDetails,wie

sich verschiedene Hersteller von Digitaliso-latoren mit jeder neuen Generation entlangdieserGrenze bewegt haben. Bei seiner zwei-ten Generation ist es Analog Devices gelun-gen sich entlangderGrenze zubewegen.Diesgeschah in einem Fall durch eine Reduzie-rung des Energieverbrauchs und in einemanderenFall durchVerkürzungder gesamtenTiming-Verzögerung.Diese Änderungen erfolgten ohne Beein-

trächtigungder Isolationsfestigkeit. DerHer-steller von Cap1 bewegte sich entlang derGrenze lediglich in eineRichtung.Dazuwur-dedie Isolationsfestigkeit erhöht. Allerdingserhöhte sich dabei die gesamte Timing-Ver-zögerung.Dafür ist die Tatsache verantwort-lich, dass eine dickere SiO2-Schicht zum Er-reichen einer höheren Isolationsfestigkeitdie zurÜbertragung vonDaten erforderlicheKopplung reduzierte. Dies wiederum senktdie Leistungsfähigkeit.

Flexibilität bei Funktion undDatenübertragungBei der Entwicklung seiner digitalen Iso-

lationstechnologie hat Analog Devices dieUnterschiede in den vier Elementen der Di-gitalisolation berücksichtigt. Der Fokus lagdabei auf Isolationsmaterial, Isolationsele-ment undderMethode zurÜbertragung vonDatenüber die Isolationsstrecke. DasUnter-nehmenentschied sich für die Core iCoupler-Technologie, die auf Polyimid-IsolationundChip-Scale-Transformatorenbauformen ba-siert, da diese Kombination die höchste Fle-xibilität nicht nur zur Integration andererFunktionen wie isolierter Leistungsübertra-gung bietet, sondern auch den Einsatz ver-schiedenerMethoden zurDatenübertragungermöglicht. Die Impuls-basierte Methode,welcheman seit fast 14 Jahren einsetzt, bietetauch weiterhin eine ausgezeichnete Leis-tungseffizienz sowie beeindruckende Ti-ming-Merkmale. Allerdings lässt sie nochimmerdieMöglichkeit für denEinsatz ande-rer Methoden mit ihren eigenen Vorteilenoffen.Dies kannalles ohneBeeinträchtigungder Isolationseigenschaften erfolgen, die vonallem der Hauptgrund sind, weshalb Ent-wickler Isolatoren einsetzen. // KR


Bild 3: Kombinationender verschiedenenIsolatoreigenschaftenführen zu unterschiedli-chen Kenngrößenpositi-onen. Ein Aspekt bleibteindeutig: Optokopplerbleiben hinter Digital-isolatoren zurück.

Bild:A

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AKTUELLE PRODUKTE // ANALOGTECHNIK

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sionen angeboten: A-Grade undB-Grade. Für die A-Grade-Versi-onwird einOIP3 vonmindestens42,2 dBmbei 240MHzgarantiert.Die B-Grade-Version bietet beider gleichen Frequenz einen ty-pischenOIP3 von 45,7 dBm. Ein-und Ausgang sind intern mit 50Ω terminiert, der Verstärkungs-faktor beträgt 20dBundder Fre-quenzgang über den Bereich20 MHz bis 1,4 GHz liegt unter

VERSTÄRKER

50-Ω-Gain-Block mit 20 dB

0,5 dB. Die interne 50-Ω-Terminierung vereinfacht dasDesign, erleichtert dasKaskadie-renmehrerer Verstärker undmi-nimiert die Anzahl der benötig-ten externen Bauteile. Außer jeeinemDC-Sperrkondensator amEingang und am Ausgang wirdnur noch eine Drossel zur Spei-sung des Open-Collector-Aus-gangs benötigt.

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NXP bietet eine aus sechs Bau-elementenbestehendeSerie vonTVS-Dioden (Transient VoltageSuppressor) an, deren 2 x 2 mmgroßePlastikgehäuseder BauartDFN2020-3 0,62 mm hoch sind.Die Serie PTVSxU1UPA ist für ei-nemaximale Impulsleistung von300 W (10/1000 µs) und eineStand-off-Sperrspannungvon 7,5bis 26 V ausgelegt. Die gemäßAEC-Q101 qualifizierte Serie

TVS-DIODEN

Schutz vor SpannungsspitzenPTVSxU1UPA ist geeignet umspannungsempfindlicheBauele-mente vor Spannungsspitzen zuschützen, z.B. amLadeanschlussmobiler Geräte.Der Leckstrom von 1 nA senkt

den Stromverbrauch und trägtdamit zur Verlängerung der Ak-kulaufzeit bei. Das kleine Lead-less-Gehäuse bietet außerdemideale Voraussetzungen für denEinsatz in Produkten wie etwaMobiltelefonen und Notebooks,in denender Platz knapp ist. Diediskrete Lösungbietetmehr Fle-xibilität beim Leiterplatten-designund vereinfacht das Rou-ting im Vergleich zu den derzeitverfügbaren integrierten Lösun-gen. Überspannungen aus derStromversorgung stellen eineGefahr für die VBUS-Leitung amLade-Port vonSmartphonesundtragbaren Geräten dar.

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POE-DIODENBRÜCKE

MOSFET-Brücke und Controller0,16 Ohm ermöglicht eine hoheGesamteffizienz und eine hoheAusgangsleistung speziell beimEinsatz in Power-over-Ethernet-undPower-over-HDBaseT-Appli-kationen im Kommunikations-und Enterprise-Bereich. DerChip benötigt keine externenKomponenten. Die Diodenbrü-cke liefert 1 Aund eignet sich fürZweidraht Applikationen nachIEEE802.3af und IEEE802.3at so-wie für Vierdraht-gespeiste Ge-räte nach Universal PoE (bis 51W) und PoH (bis 95W). On-Chipbefinden sich MOSFET-Treibereinschließlich einer Ladungs-pumpe für high-side N-KanalMOSFETs. Der Gesamtspan-nungsabfall beträgt 192 mV bei0,6 A.

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Garantiert Latch-up immundie jetzt Konfigurationen vomeinpoligen Ein-/Ausschalter biszum 32:1-Multiplexer umfasst.Eine Grabenisolation zwi-

schendenN-Kanal- undP-Kanal-Transistoren eines jeden CMOS-Schalters sorgt für Latch-up-Immunität. Die Schalter bieteneineESD-Beständigkeit von8kVnach dem Human Body Model.Beide Eigenschaften ersparenden Schaltungsentwicklern dasInstallieren zusätzlicher Schutz-schaltungen. Die Schalter zeich-nen sich ferner durch gleichblei-bendniedrigeRon-Werte aus,wastemperaturbedingte Schwan-kungen minimiert und somitoptimale Voraussetzungen fürGain-Switching-Anwendungenbietet.

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Für industrielle Anwendungen

Die kurze Einschwingzeit unddie hohe Treiberleistung desAusgangs geben imVerbundmitder hohen Genauigkeit die Mög-lichkeit, den Baustein in präzi-sen Datenerfassungs-Anwen-dungen mit hohen Spannungenzum Ansteuern von A/D-Wand-lern einzusetzen, wie in Prüf-undMesssystemen oder Sensor-und Steuerungs-Anwendungen.

Texas Instruments

Silicon Labs hat einen BridgeController vorgestellt, der einenUSB Host und SPI-Bus über-brückt. Treiberunterstützunggibt es für die BetriebssystemeWindows, OS X und Linux. DerUSB-zu-SPI Bridge ControllerCP2130 ist konfigurierbar undwird im4mmx4mmmessendenGehäuse ausgeliefert. Der Lese-durchsatz wird mit bis zu 6,6MBit/s undder Schreibdurchsatz

BRIDGE CONTROLLER

USB-zu-SPI-Anschlussmit 5,8 MBit/s angegeben. DerBaustein eignet sich für neueSchaltungenoder zumAufrüstenbestehender Systeme, um USB-Funktionen in verschiedeneEmbedded-Anwendungen wieDongles, Tablets,HandheldCon-troller und Testgeräte, Blutzu-ckermessgeräte, Docking-Statio-nen, Point-of-Sale-Einrichtun-gen, Datenerfassungsmoduleund Kartenleser zu integrieren.Der Controller fügtUSB zuAn-

wendungen hinzu, ohne dassUSB-Software, Firmware oderKnowhow auf Hardwareebeneerforderlich ist. Er bietet Funkti-onen und Peripherie, mit denensich externe Bauteile erübrigen,was die Bauteilkosten und dieGrößeder Leiterplatte verringert.Der Chip enthält einen USB 2.0Full-Speed Controller und Tran-sceiver.

Silicon Labs

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AKTUELLE PRODUKTE //WÄRMEMANAGEMENT

Besonders in Verbindung mitPeltierelementen lassen sichmitHeatpipe-SystemenvonTeleme-ter Electronic beeindruckendeKuhlleistungen realisieren.DankderHeatpipes kannmandie ent-

KÜHLUNG

Individuelle Heatpipe-SystemestehendeAbwärmeauf eine effi-ziente Art und Weise an einenanderen Ort transportieren unddort zum Beispiel mittelsPeltierkuhlung abfuhren. Heat-pipes können zudem in unter-schiedlichenLängen,Durchmes-sern und Formen hergestelltwerden. Als besonderes Merk-mal lassen sich auch Heatpipesmit flexiblenGelenken sowie furniedrige Temperaturen bis zu–98 °C und hohe Temperaturenbis 300 °C herstellen.

Telemeter Electronic

Mentor Graphics bietet mit denaktuellen Wärmesimulations-werkzeugender FloTHERM-Pro-dukte eine Windows-konformeBenutzeroberfläche, paralleleCFD-Solver und die effektivere

SIMULATIONSSOFTWARE

Funktionalität erweitertVerarbeitung vongroßenModel-len fur Pre-Processing, Lösungund Post-Processing. Dies ver-einfacht das Pre-ProcessingunddasHandling vongroßenModel-len. Die Version wurde anhanddes Feedbacks von Anwendernentwickelt, die uber die IDEAS-Website des Unternehmens ihreWunsche zu Softwareerweite-rungen und Funktionen geäu-ßert und abgestimmt haben.Über 40 IDEAS-Wunschewurdenerfullt.

Mentor Graphics

Umdie TemperaturwährenddesTransports von Lebensmittelnaufzuzeichnen, gibt es verschie-dene Verfahren, die meist teuerund/oder unpraktisch sind. DieMiniatur-Temperaturrecorder

TEMPERATURMESSUNG

Miniatur-Temperaturrecordervon PakSense (Vertrieb: CC&I)sind nicht größer als ein Zucker-briefchen und werden direkt ander Ware befestigt. Am Bestim-mungsortwerden sie ausgelesenundder Temperaturverlaufwirdausgewertet. DieAufzeichnungs-dauer liegt je nach Version zwi-schen 6 und 90 Tagen. Ebenfallsverfugbar sind Miniatur-Tempe-raturrecorder, die mit einem op-tischen Signal anzeigen, ob dieTemperatur im vorgegebenenBereich geblieben ist.

CC&IFED-Büro BerlinTel. +49(0)30 8349059Fax +49(0)30 8341831E-Mail: [email protected]

Anschrift: Alte Jakobstr. 85/86 | 10179 Berlin

Die Zeiten, in denen die Leiterplatte lediglich der Verdrahtung undals Träger von Bauteilen diente, gehören der Vergangenheit an. DieLeiterplatte hat sich zu einem hochtechnologischem Verbindungsträger,der in seiner Komplexität und Wertigkeit maßgeblichen Einfluss auf dasEndprodukt hat, entwickelt. Dazu haben steigende Übertragungsraten,verbunden mit immer schneller werdenden Schaltzeiten, die Miniaturi-sierung der Bauteile bei steigender Anschlusszahl und die damit einher-gehenden Bauteilverdichtung entscheidend beigetragen. Die Folge istein erhöhtes Wärmeaufkommen, verursacht durch Verlustleistung undzunehmende Strombelastung. Beide Faktoren machen es erforderlich,über ein effizientes Wärmemanagement auf der Leiterplatte/ Baugruppennachzudenken. Schnell wird klar, dass dies nicht mit einer allgemeingül-tigen Technologie möglich ist. Jedes Anwendungsgebiet, verbunden mitden unterschiedlichen Anforderungen, setzt eben auch eine individuelletechnologische Herangehensweise voraus.

NEUBibliothek des Wissens

Band 13Wärmemanagement

in und auf Leiterplatten

Der FED-Arbeitskreis Leiterplatte hat 11 Leiterplattentechnologien zusam-mengetragen, denen allen ein Ziel gesetzt ist: Die entstehende Wärme aufund in der Leiterplatte/ Baugruppe so effizient wie möglich von den Hot-spots wegzuführen bzw. entsprechend zu verteilen und Leiterquerschnittezu realisieren, die der wachsenden Strombelastung das notwendigeUmfeld garantieren.

Alle aufgeführten Technologien entsprechen dem heutigen Stand derTechnik und geben einen ersten Überblick, wie das Thema Wärmema-nagement und Strombelastbarkeit erfolgreich umgesetzt werden kann.

Stellvertretend seien 4 Technologien genannt: Dickkupfertechnik von 105 µm bis 400µm „Iceberg“-Technologie Heatsink gedruckt Inlay-Technik

Neben einer technischen Kurzbeschreibung erhält der Leser Auskunftüber Anwendungsbereiche und technische Besonderheiten. Abgerundetwerden die Ausführungen durch ein umfangreiches Bildmaterial.Die Monografie erhebt hinsichtlich der erwähnten Technologien nicht denAnspruch auf Vollständigkeit. Es ist durchaus möglich, dass sich weitereTechnologien etabliert haben bzw. in der Entwicklung befinden.

Zu bestellen im Internet oder im

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AKTUELLE PRODUKTE //WÄRMEMANAGEMENT

§ Extrudierte, Druckguss- und Flüssigkeitskühlkörper

§ Riesige Profilauswahl, mit und ohne Clipbefestigung

§ Komplette CNC-Bearbeitung und Oberflächenveredelung

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Halle 9Stand 241

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LEBENSDAUER

Lüfter berechnet Alterung nach tatsächlichen EinsatzbedingungenNeue Methoden zur Lebensdau-erberechnung bei Lüftern aufBasis gemessener Werte erlau-bendieVorhersage derAlterungjedes einzelnen Lüfters für des-sen jeweilige Einsatzbedingungund -umgebung. Dabei wird dietatsächliche Belastung des Lüf-ters an seinem Einsatzort in derBerechnung berücksichtigt. VordiesemHintergrund entwickelteebm-papst die FanCheck-Lüftermit integrierter Elektronik, diedie Rest-Lebensdauer unter Ein-satzbedingungen ständig neuberechnet. Bisherige Lebensdau-

dann die mittlere Lebensdaueraller Lüfter, die unter diesen Be-triebsbedingungen eingesetztwerden, also z.B. eine Lebens-dauer L10 von 70.000 Stunden(max. 10% Ausfälle der unterdiesen Bedingungen betriebe-nen Lüfter).Bei ebm-papst werden die Le-

bensdauertests bis zum Ausfallder Probandendurchgeführt.MitHilfe der großen Datenbasis ausVersuchen in vielen verschiede-nen Umgebungsbedingungenkonnte hier ein realitätsnahesModell zur Alterung entwickelt

werden. Auf dieser Grundlageentwickelte man das im LüfterimplementierteDiagnosetool. Esberechnet individuell die nochverbleibende Einsatzdauer an-hand der jeweiligen aktuellenUmgebungs- undBetriebsbedin-gungen.Die Lebensdauervorher-sage berücksichtigt die individu-elle Historie des einzelnen Lüf-ters, wechselnde Temperaturenebenso wie die angenommeneStaubbelastung vor Ort und dietatsächliche Drehzahl.

ebm-papst

er-Katalogangaben beziehensich auf angenommene Arbeits-bedingungen; z.B. 40 °C Umge-bungstemperatur und 3600Um-drehungenproMinute. AusDau-erlaufversuchen und theoreti-schenBetrachtungen ergibt sich

SIMULATION

Einfache Thermoanalyse von BaugruppenBauteile und Ströme heizen dieLeiterplatte auf – aberwie?Denndie Thermodynamik einer Leiter-platte ist ein komplexes Prob-lem: es beinhaltet Wärmesprei-zung auf inhomogener Vertei-lung von Kupfer in den Lagen,vertikalen Wärmedurchgang inVias und Dielektrikum beigleichzeitiger Wärmeabgabe andie Umgebung. Damit hängt dieTemperatur stark von den Um-ständen ab und Variationendurch Simulation können bes-tens dabei helfen eine thermo-ökonomisch gut ausgelegte Lei-

Temperatur in allen Lagen undum Bauteile. Somit kann manden thermischenFingerabdruckeiner Leiterplatte schonvor demLabortest untersuchen und z.B.die Kühlwirkung von Werkstof-fen und Technologien, Lagendi-cken, Wärmevias, Gehäusean-bindungenu.v.m. auf demRech-ner austesten.DieBenutzerführung vonTRM

ist so gestaltet, dass sowohl Ein-steiger als auch Experten dieBerechnungen mit sinnvollerphysikalischer Genauigkeit undeinfacher Bedienung durchfüh-

ren können. Die Auflösung dervirtuellen Thermogramme liegttypischerweise zwischen0,1 und0,2 mm.Die neue Version TRM 1.7 ent-

hält u.a. Methoden für eine ge-nauere Behandlung sehr feinerLeiterbahnen, ein Modul fürPulsweitenmodulation, einenalternativenAlgorithmusderwe-niger Speicherplatz verbrauchtund für jeden Modellschritt einSchulungsvideo. Eine Testversi-on kann angefordert werden.

ADAM Research

terplatte vorzubereiten.Die Soft-ware TRM („Thermal Risk Ma-nagement“) vonADAMResearchimportiert Gerber-, IDF- undBohrdaten und berechnet ausdenStrom-undVerlustleistungs-vorgaben (auch transient) die

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LEISTUNGSELEKTRONIK // SIC-POWER-MOSFETS


Weitere Fortschritte beiPower-MOSFETs in Siliziumkarbid

Entwickler können jetzt auf SiC-Power-MOSFET zugreifen, die in denwesentlichen Merkmalen weiter verbessert wurden. Ihre Eigenschaften

werden hier skizziert und den GaN-Bauteilen gegenübergestellt.

WOLFGANG KNITTERSCHEIDT, SIEGFRIED W. BEST *

* Wolfgang Knitterscheidt... ist Geschäftsführer der Eurocomp GmbH in BadNauheim.

Hauptsächlich geht der Artikel detail-liert auf die Maßnahmen ein, die zuden verbesserten Eigenschaften der

1200-V-SiC-MOSFETs vonMicrosemi führten,die jetztmit einemRDS(on) von 80mΩ für 40Abzw. 50 mΩ für 50 A Nennstrom angebotenwerden.DerHauptvorteil der Siliziumkarbid-Halbleiter (SiC) liegt im Vergleich zu reinenSilizium- (Si) oder Galliumarsenid-Halblei-tern (GaAs) in ihrem größeren Abstand zwi-schen Valenzband und Leitungsband.Wäh-rend GaAs einen Bandabstand von 1,43 eVund Si einen von 1,12 eV hat, bietet die Kris-tallstruktur von SiC einen mehr als doppeltso großen Abstand von 3,2 eV. Einen nochgrößeren Bandabstand hat GaN mit 3,4 eV.Der größere Bandabstand lässt höhere Be-triebstemperaturen zu, außerdem ist dasSchaltverhaltenunabhängig vonder Tempe-

ratur. Gegenüber Si-Leistungs-MOSFETs,aber auch gegenüber IGBTs und ESBTs, ha-ben die SiC-MOSFETs interessante Vorteile: Als unipolare Halbleiter sind sie durcheine wesentlich geringere Gate-Kapazitätsowie Gate-Ladung charakterisiert und be-sitzen dadurch geringste Schaltverluste. Die geringe Abhängigkeit des sehr nied-rigen Einschaltwiderstandes RDS(on) von derTemperatur verursacht einen nur geringenSpannungsabfall und geringe Verluste imleitenden Zustand. Bei Si-MOSFETs beträgtder Anstieg des RDS(on) über der spezifizier-ten Betriebstemperatur bis zu 250%, beiSiC-MOSFETs dagegen sind es nur 20%. Bei SiC-Bauteilen gibt es nahezu keineUmkehr-Erholungsladung Qrr und damitverringerte Schaltverluste und verbessertesSchaltverhalten, was wiederum den Wir-kungsgrad erhöht. Das Schaltverhalten ist zudem von derTemperatur unabhängig; das führt zu sta-bilem Verhalten bei hohen Temperaturenund zu ebenfalls verringerten Verlusten. Die thermische Leitfähigkeit von SiC ist

10-mal größer; das führt zu höherer Leis-tungsdichte und Stromtragfähigkeit. Durch den positiven Temperaturkoeffi-zienten ergibt sich eine Selbstregulierung,was das einfache Parallelschalten von Bau-teilen fördert. Auch haben Wide-Bandgap-Halbleiter bis zu 100-fach geringere Leck-ströme verglichen zu Si-MOSFETs; diesbesonders bei höheren Temperaturen.Nach langjähriger Forschung ist die Aus-

beute bei SiC-Leistungs-MOSFETs jetzt ineinen Bereich gekommen, der marktfähigePreise zulässt. HerstellerMicrosemihat seineHalbleitertechnologie überarbeitet und bie-tet im Vergleich zumWettbewerb eine starkverbesserte Passivierung. Die Hochvolt-Pas-sivierungwirddabei inDünnschichttechnikmitOxynitride ausgeführt, andereHerstellermachen dies anschließend an den eigentli-chen Wafer-Prozess durch Auftragen vomPolyimid mittels Spin-on-Verfahren.

Verbesserungen beiSiC Leistungs-MOSFETDie Hochvoltpassivierung (die Microsemi

auch bei den SiC-Schottky-Barrier-Diodenverwendet) zeigt auch nach vielen Stundeneiner Zuverlässigkeitsprüfung nach HTRB-Methode keine Verschlechterung der Leck-ströme (die Abkürzung HTBR steht für HighTemperatureReverseBias,Hochtemperatur-test imSperrbetrieb). Durch einen großzügi-genAbstandder Sägekante beimVereinzelnwird ein sicherer Abstand zu den aktivenGuard-Ringstrukturen des Chips eingehal-ten, was das Eindringen von Feuchtigkeit indie Guard-Ringstruktur verhindert.Die vonMicrosemi patentierte Technologie

ermöglicht außerdem eine Sperrschicht-struktur mit einer geringen Durchlassspan-nungVFbei vergleichbarer Chipgröße (durchgrößeren Schottky-Bereich und vergrabeneP-Wells; eine doppelteMetallisierung ermög-licht die Nutzung des gesamten aktiven Be-reichs für denMOSFET-Kanal, damitwirdderspezifizierte RDS(on) geringer (RDS(on) x Fläche).

Bild:Eurocom

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Siegfried W. Best... ist freier Redakteur in Regensburg.

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Losses

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Amps

RMS(W

)

IGBT Total

SiC Total

20 kHz SiC

3 kHz IGBT Losses

20 kHz SIC Losses

3 kHz SIC Losses

Bild 1: Vergleich der Schaltverluste verschiedener Leistungshalbleiter-Technologien.



Zusätzlich ergibt sich durch die Verwen-dung eines hochqualitativen Epilayereine geringe Streuung der VF. Daraus resul-tiert auch ein optimales Verhältnis vonVF und Sperrspannung BV (Blocking Volta-ge). Auch das Verhältnis von VF zu Qrr ist be-dingt durch den kleineren Chip und die ge-ringere Umkehr-Erholungsladung Qrr opti-mal.Die Verbesserungen demonstrieren die

Bilder 1 und Bild 2. Bild 1 vergleicht die Ver-luste von Si-MOSFETund IGBTbei 3 kHzmitdem SiC-Modul betrieben bei 20 kHz. Bild 2unterschiedet nochmals zwischenSchaltver-lusten und Verlusten im leitenden Zustand.Das SiC-Modul ist bei 20 kHz effizienter alsein IGBT-Modul bei 3 kHz. Und ein 50-A-SiC-Modul ist effizienter als ein 150-A-IGBT-Mo-dul bzw. hat ein 300-A-SiC-Modul bei 10 kHzgeringere Verluste als ein 900-A-Si-IGBT bei3 kHz.

Kommerziell verfügbareSiC-MOSFETsDurchnachfolgendbeschriebenMaßnah-

menund technologischeVerbesserungen istMicrosemi in der Lage, erste kommerziellverfügbare SiC-MOSFETsmitwesentlich ver-besserten Merkmalen anzubieten. DieseMaßnahmen führten zu höheren zulässigenBetriebstemperaturen, zu höheren Arbeits-frequenzen, zu einem geringerem externenGate-Widerstand, zu einer größerenSOA (Sa-fe Operating Area, sicherer Arbeitsbereich)und zu einem besseren dV/dt-Verhalten(Spannungsanstiegsgeschwindigkeit).SiC-MOSFETs eignen sich generell für den

Einsatz bei hohenTemperaturen.Microsemispezifiziert seine neuen SiC-MOSFETs beiSperrschicht- undBetriebstemperaturen von175 °C (TjundToper). Bei diesen erhöhtenTem-peraturen sind folgendeParameter zubeach-ten: SiC-MOSFETs sindNormally-off bei die-

senTemperaturen, d.h. Vth sollte einenposi-tivenWert haben, ambestenmehr als 1V.DieSiC-MOSFETs von Micrsemi weisen einenWert von 3 V auf. Der Strom Idss (Drain-Sour-ce-Leckstrom)muss beimaximaler Junction-Temperatur Tj gering sein. Die SpannungBVdss zeigt einenAnstieg beimaximaler Tem-peratur Tj. Und der DurchlasswiderstandRDS(on) darf einen vertretbaren (nicht zu star-ken) Anstieg mit zunehmender Temperaturzeigen.SiC-MOSFETs zielen aufApplikationenmit

hohen Schaltfrequenzen (100 kHz oder hö-her). Dabei bietet ein externer Gate-Wider-stand von geringem oder hohem Wert De-sign-Freiheit für denEntwickler.MicrosemisWert für den Intrisic Rg ist nahe 1 Ω, im Ge-gensatz zu anderenProdukten auf demMarktmit Intrinsic-Rg-Werten von 5bis 6Ωoder garhöher.Der FOM-Wert (Figure of Merit) ist diema-

ximale Betriebsfrequenz, definiert als Fmax =(Tj-Tc)/Rth –Ron*Ic^2*D) / (Eon + Eoff). DurchdengeringenRDS(on), den geringenRthunddiehohe Tj haben die SiC-MOSFETs von Micro-semi eine sehr hohe Fmax.Das verbesserte dV/dt-Verhaltender neuen

MOSFETswurdedurchdie EliminierungdesGatepad-P-doped-Bereichs (p-dotierter Gate-

Neue SiC-Dioden und erste GaN-SSFETsNach längerer Erfahrung beim Einsatz ineigenen Power-Modulen offeriert Micro-semi jetzt demMarkt ein breites Angebotvon SiC-Schottky-Dioden und ist damiteiner der neuen Anbieter. Charakterisiertist die Dioden-Serie, die mehrere Typenin diskreten und modularen Bauformenumfasst, durch eine optimierte Passivie-rung. Es gibt die diskreten SiC-Diodenfür die Nennspannungen 650 und 1200V und die modularen Versionen für 600(650) und 1200 V. Erste GaN-SSFET-Mus-

ter hat Eurocomp vom Hersteller RFMDim Programm. Im isolierten TO-247-Ge-häuse gibt es den RFJS300F, ein schnel-ler 650-V-SSFET (Source Switched FET)mit integrierter sehr schneller Freilaufdi-odemit einer Sperrladung Qrr von 40 nC.Dieser Normally-off insulated Gate SS-FET ist für Ströme bis 30 A ausgelegt (IDbei 25 °C) und hat einen On-Widerstandvon 45 mΩ. Die Schaltverluste werdenvon Hersteller mit 20 µJ/30 µJ (Eon/Eoff)angegeben.

Bild 2: Vergleich zwischen Schaltverlusten undVerlusten im leitenden Zustand der verschiedenenLeistungshalbleiter-Technologien.

IGBT +Si Diode

IGBT +Si Diode

SiC MOSFET +SiC Diode

100806040200

Switching losses Conduktion losses

Bild:Eurocom

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http://www.glyn.de/sensirion

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Anschluss) erzielt. Das beseitigt denLöcher-strom, der in konventionellenDesigns unterdenGatepads auftritt (bei einemparasitärenNPN Design bedeutet weniger Löcherstromein notwendiges größeres dV/dt, um einenStromzugenerieren, der einenLatch-up aus-löst).Aufgrundder beschriebenenMaßnahmen

kannMicrosemi jetzt imMai 2014, rechtzeitigzur Messe PCIM Europe die SiC-MOSFETs inTO-247- und SOT-227-Gehäusen mit den ge-nannten Vorteilen präsentieren: es sind dieBauelemente-Typen für 1200 V (80 mΩ, 40A, 175 °C) und 1200 V (50 mΩ, 50 A, 175 °C).Die Tabelle zeigt diewesentlichenParameterunddie Zeitpunkte derMarkteinführung. Fürden Sommer 2014 ist die Markteinführungeines weiteren Typs im SOT-227-Gehäuse fürleistungsstärkereApplikationenmit Strömenvonmindestens 60Ageplant; sein RDS(on)be-trägt 40 mΩ. Bild 3 zeigt die erhältlichenGehäuseformen TO-247 und SOT-227.Mit diesen angekündigten SiC-Leistungs-

MOSFET stehen jetzt Wide-Bandgap-Halb-leiter für erste Designs mit 1200 V bis 50 Azur Verfügung. Ihr Einsatz führt zu höhererSystemeffizienz und ermöglicht höhere Sys-

temschaltfrequenzen. Auch werden die An-forderungen an das Wärmemanagementgeringer, unddie Sicherheit gegenLawinen-durchbruch istwesentlich erhöht. Durchdengeringen RDS(on), die hohe zulässige Betriebs-spannung und die hohe Stromtragfähigkeit(sowohl kontinuierlich als auchbei Spitzen-strom) ist der sichereArbeitsbereichwesent-lich erweitert. Durch den Aufbau des Tran-sistors mit einem stabilen und driftarmenDual-Metal-Gateoxyd-Prozess wird verhin-dert, dass ein Normaly-on-Zustand erreichtwird. Damit sind Frühausfälle ausgeschlos-sen; und die Leistung und Effizienz beimEinsatz in Wechselrichtern bleibt über dieZeit konstant. Die vereinfachte Gate-Schal-tung lässt Ansteuerspannungen von -20 bis+25 V zu, wobei bereits bei +15 V der spezifi-zierte RDS(on) erreichtwird. Für diesenAnsteu-erspannungsbereich werden am Markt ge-eignete Gate-Treiber angeboten. // KULinks zu weiteren Power-Produkten von

Microsemi und Kontakt zu Eurocomp gibt esimOnline-Artikelmit derNummer42633244.

Eurocomp/Microsemi+49(0)6032 93080

Bild 3: SiC-MOSFETs von Microsemi im TO-247- (links) und SOT-227-Gehäuse (rechts). Microsemi ist esgelungen, das Feuchteproblem beim TO-247-Gehäuse durch ein spezielles Layout der Guardrings auf demChip in den Griff zu bekommen.

Quelle:D

igi-Key/M

icrosemi

VOLTAGE CURRENT RDS(ON) PART NUMBER PACKAGE AVAILABILITY

1200 V 40 A 80 mW APT40SM120B TO-247 June 2014

APT40SM120J SOT-227

50 A 50 mW APT50SM120B TO-247 August 2014

APT50SM120J SOT-227

20 A 160 mW APT20SM120B TO-247 October 2014

APT20SM120J SOT-227

1700 V 10 A 150 mW APT10SM170B TO-247 December 2014

APT10SM170J SOT-227

PRAXISWERT

Glänzende Aussichtfür SiC und GaNAuf Wide-Bandgap-Halbleiter wiezum Beispiel Galliumnitrid (GaN)oder auch Siliziumkarbid (SiC) hatdie Leistungselektronik wegen ihrerVorteile lange gewartet. Diese sindverglichen mit Si-Bauteilen u.a. eingeringerer RDS(on), verringerte Leckströ-me und reduzierte Schaltverluste. SiCdominiert noch bis 1200 V und darü-ber sowie durch die guten Schaltei-genschaften bei hohen Frequenzen.Der Preis ist aber immer noch ein Hin-dernis. Der Umsatz mit SiC-Modulenüberholt trotzdem in überschauba-rem Zeitraum den der diskreten Bau-teile. SiC-Bauelemente werden sich,zumindest in Nischen, in diversenHochspannungsindustrieapplikatio-nen etablieren.GaN-Leistungshalbleiter dagegenwerden bei Spannungen bis 900 Vdominieren und ihre Preise laut Bran-chenkenner im Jahr 2019 das Niveauvon Silizium-Chips erreicht haben;alle 600-V-SiC-Schottky werden danndurch GaN ersetzt. Außerdem wirdsich GaN in Konsum- und Computing/Server-Powerconversion-Applikatio-nen etablieren. Kleinere Schaltnetz-teile in Ladegeräten oder PFC-Stufenim untersten Leistungsbereich kom-men hier in Frage, Sonderlösungen inKleinumrichtern <2 kW sind auf Mes-sen schon zu sehen.Auf GaN-Bauelementen basierendeUmrichter mit Leistungen im Bereichhunderter kW wird man in den nächs-ten Jahren nicht zu sehen bekommen,doch sind Entwicklungen dieser Grö-ßenordnung auf Basis von SiC bereitsin der Erprobung.Man kann von einer Koexistenz bei-der Halbleitertechnologien ausge-hen, in einigen Anwendungen sindsie aber Konkurrenten. Die einge-setzten Gehäuse werden bezüglichSchaltfrequenz und Hochtemperatur-betrieb aber zu einem limitierendenFaktor und am Ende ist die Stabilitätder Schlüssel zum Erfolg, der ohneZweifel für beide Materialien eintre-ten wird.Tabelle:Wesentliche Parameter der neuen Halbleiter und die Zeitpunkte der Markteinführung von Microse-

mis SiC-MOSFETs im TO-247- und SOT-227-Gehäuse.

Quelle:D

igi-Key/M

icrosemi


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VERLAGVogel Business Media GmbH & Co. KG, Max-Planck-Straße 7/9, 97082 Würzburg,Postanschrift:Vogel Business Media GmbH & Co. KG, 97064 WürzburgTel. (09 31) 4 18-0, Fax (09 31) 4 18-28 43Beteiligungsverhältnisse: Vogel Business Media Verwaltungs GmbH,Kommanditistin: Vogel Medien GmbH & Co. KG, Max-Planck-Straße 7/9, 97082 WürzburgGeschäftsführung: Stefan Rühling (Vorsitz), Florian Fischer, Günter SchürgerPublisher: Johann Wiesböck, Tel. (09 31) 4 18-30 81, Fax (09 31) 4 18-30 93Verkaufsleitung: Franziska Harfy, Grafinger Str. 26, 81671 München,Tel. (09 31) 4 18-30 88, Fax (09 31) 4 18-30 93, [email protected]. Verkaufsleitung: Hans-Jürgen Schäffer, Tel. (09 31) 4 18-24 64, Fax (09 31) 4 18-28 43,[email protected] Account Manager: Claudia Fick, Tel. (09 31) 4 18-30 89 , Fax (09 31) 4 18-30 93,[email protected]: Susanne Müller, Tel. (09 31) 4 18-23 97, Fax (09 31) 4 18-28 [email protected] Schlosser, Tel. (09 31) 4 18-30 90, Fax (09 31) 4 18-30 93, [email protected]: Elisabeth Ziener, Tel. (09 31) 4 18-26 33Auftragsmanagement: Claudia Ackermann, Tel. (09 31) 4 18-20 58, Maria Dürr, Tel. -22 57;Anzeigenpreise: Zur Zeit gilt Anzeigenpreisliste Nr. 49 vom 01. 01. 2014.Vertrieb, Leser- und Abonnenten-Service: DataM-Services GmbH,Franz-Horn-Straße 2, 97082 Würzburg, Thomas Schmutzler, Tel. (09 31) 41 70-4 88, Fax -4 94,[email protected], www.datam-services.de.Erscheinungsweise: 24 Hefte im Jahr (plus Sonderhefte).

Verbreitete Auflage: 40.378 Exemplare (IV/2013).Angeschlossen der Informationsgemeinschaft zur Feststellung der Verbreitung vonWerbeträgern – Sicherung der Auflagenwahrheit.Bezugspreis: Einzelheft 9,00 EUR. Abonnement Inland: jährlich 197,00 EUR inkl. MwSt.

Abonnement Ausland: jährlich 228,20 EUR (Luftpostzuschlag extra). Alle Abonnementpreiseverstehen sich einschließlich Versandkosten (EG-Staaten ggf. +7% USt.).Bezugsmöglichkeiten: Bestellungen nehmen der Verlag und alle Buchhandlungen im In- undAusland entgegen. Sollte die Fachzeitschrift aus Gründen, die nicht vom Verlag zu vertretensind, nicht geliefert werden können, besteht kein Anspruch auf Nachlieferung oder Erstattungvorausbezahlter Bezugsgelder. Abbestellungen von Voll-Abonnements sind jederzeit möglich.Bankverbindungen: HypoVereinsbank, Würzburg (BLZ 790 200 76) 326 212 032,S.W.I.F.T.-Code: HY VED EMM 455, IBAN: DE65 7902 0076 0326 2120 32Herstellung: Andreas Hummel, Tel. (09 31) 4 18-28 52,Frank Schormüller (Leitung), Tel. (09 31) 4 18-21 84Druck: Vogel Druck und Medienservice GmbH, 97204 Höchberg.Erfüllungsort und Gerichtsstand:WürzburgManuskripte: Für unverlangt eingesandte Manuskripte wird keine Haftung übernommen.Sie werden nur zurückgesandt, wenn Rückporto beiliegt.Internet-Adresse: www.elektronikpraxis.de www.vogel.deDatenbank: Die Artikel dieses Heftes sind in elektronischer Form kostenpflichtig über dieWirtschaftsdatenbank GENIOS zu beziehen: www.genios.de

VERLAGSBÜROSVerlagsvertretungen INLAND: Auskunft über zuständige Verlagsvertretungen:Jens Otte, Tel. (09 31) 4 18-26 47, Fax (09 31) 4 18-28 57; [email protected]: Belgien, Luxemburg, Niederlande: SIPAS, Peter Sanders, Sydneystraat 105, NL-1448NE Purmerend, Tel. (+31) 299 671 303, Fax (+31) 299 671 500, [email protected]: DEF & COMMUNICATION, 48, boulevard Jean Jaurès, 92110 Clichy,Tel. (+33) 14730-7180, Fax -0189.Großbritannien: Vogel Europublishing UK Office, Mark Hauser, Tel. (+44) 800-3 10 17 02,Fax -3 10 17 03, [email protected], www.vogel-europublishing.com.USA/Canada: VOGEL Europublishing Inc., Mark Hauser, 3321 Ashbourne CircleSan Ramon, CA 94583, Tel. (+1) 9 25-6 48 11 70, Fax -6 48 11 71.

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ImpressumInserenten

AMSYS GmbH & Co. KG..............................................................51

Beta LAYOUT GmbH ..................................................................32

CeramTec GmbH.......................................................................43CTX Thermal Solutions GmbH ................................................... 53

Detakta Hans-H. von Saenger Isolier- u.Meßtechnik GmbH & Co. ..........................................................50Digi-Key Corp ........................................................... 1.US, 2.US, 9

EBV Elektronik GmbH & Co. KG ..............................................5, 15EPCOS AG ................................................................................33Express Logic, Inc ....................................................................59

Farnell GmbH ...........................................................................47

GEPA GmbH .............................................................................38GlobTek Inc. .................................................................... 1.US, 45Glyn GmbH & Co. KG................................................................. 55

Intersil Corporation.................................................................. 13

Kabeltronik Arthur Volland GmbH .............................................37

Mathworks LLC ........................................................................ 25MEN Mikro Elektronik GmbH.......................................................3MENTOR GmbH & Co. Präzisionsbauteile KG .............................39Mesago Messe Frankfurt GmbH ................................................49MF Instruments GmbH..............................................................44Mira-Electronic K. + G. Sauerbeck ............................................36Mitsubishi Electric Europe B.V. Semiconductor Business Unit.... 31Mouser Electronics, Inc. ........................................................... 17

National Instruments Germany GmbH....................................... 41

PCE Power Control Electronic GmbH..........................................36

Rishabh Instruments PVT. Ltd...................................................42Rohde & Schwarz GmbH & Co. KG......................................... 4.USRS Components GmbH ............................................................. 19Rutronik Elektronische Bauelemente GmbH.............................. 35

Schukat Electronic Vertriebs GmbH .................................... 29, 37SEMIKRON International GmbH ................................................ 21Silica (an AVNET Company)........................................................11SPEA Systeme f. Professionelle Elektronik undAutomation GmbH.....................................................................51SRT Resistor Technology GmbH ................................................50

TRACO ELECTRONIC GmbH ........................................................ 16

VOLTIS GmbH & Co. KG ..............................................................51

Würth Elektronik eiSos GmbH & Co. KG.....................................34

EDA

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EMBEDDED-SYSTEME // HALBLEITERTECHNIK


Trends beim modernen ASIC-DesignBei der ASIC-Implementierung sind verschiedene Aspekte zu

berücksichtigen, um sicherzustellen, dass das Systemdesign soeffektiv wie möglich verläuft und die entsprechenden Kosten sowie die

Entwicklungsdauer minimal ausfallen.

ROBERT TROY *

* Robert Troy... ist Senior Research & DevelopmentManager bei ON Semiconductor.

ImLaufe der letzten JahrehabenOEMsausden verschiedensten Branchen ihre Ab-sicht erklärt, sich nach und nach von

anwendungsspezifischen ICs (ASICs; Appli-cationSpecific IntegratedCircuits) zu verab-schieden und mehr Standard-Bauelemente(Off-the-Shelf) einzusetzen. Der Grund fürdiesen Übergang seien die geringeren Ge-samtkostenundder geringere Entwicklungs-aufwand. InWirklichkeit ist jedochnicht vielpassiert, da viele dieser Unternehmen ihre

Entwicklungsteams in den letzten drei bisvier Jahrenweiter verstärkt habenund immernoch einen überwiegend ASIC-lastigen An-satz bei ihren Systemdesigns verfolgen, umso größtmöglicheDifferenzierung imhartenWettbewerb zu erzielen. Dennoch ist es of-fensichtlich, dass sich der ASIC-Markt einerVeränderung unterzieht. OEMs müssen da-rauf entsprechend reagieren.Die wichtigsten Parameter bei der ASIC-

Implementierung sind Leistungsfähigkeit,Stromverbrauch, Chipgröße, Stückkosten,Funktionalität, NRE-Kosten (Non-RecurringEngineering) und die Time-to-Market. Zahl-reiche Abwägungen müssen getroffen wer-den, um Designs an einen (oder mehrere)dieser Parameter anzupassen. Wünscht der

Kunde eine Verbesserung an einem Punkt,müssen anderswo Kompromisse erbrachtwerden. Bei einem tragbarenConsumergerätist es von Vorteil, wenn der Stromverbrauchdes ASICs so gering wie möglich ist, damitsich die Batterielebensdauer des Geräts ver-längert. Auchdas beschränkte Platzangebotmuss berücksichtigt werden. Werden diesebeiden Anforderungen angemessen erfüllt,sind wahrscheinlich Abwägungen bei derFunktion oder TaktfrequenzdesASICs erfor-derlich.

Spielraum bei Platz, Strom-verbrauch und TaktfrequenzObwohl sich programmierbare Logik als

Ersatz für Standardzellen-ICs anbietet, kön-nen FPGAs inWirklichkeit nicht das bieten,was einASIC leistet. FPGAs sind zwar flexibelund unterstützen Designänderungen – ers-tens,währendder Entwicklungbieten sie dieMöglichkeit eines frühen Prototypings derHardware oder einEntwicklungstool für Soft-ware, um das Design-Risiko zu minimieren– und zweitens, auch später, wenn das End-produkt aktualisiertwerden soll.WennaberjeneArt vonOptimierung erforderlich ist, dieeinASICbietet, könnenFPGAsnichtmithal-ten. Basieren Entwickler ihre Designs aufeine beliebige FPGA-Serie, ergeben sich Ein-schränkungen hinsichtlich der Abmessun-gen der verschiedenen ICs dieser Serie, derZahl verfügbarer LUTs (Look-up Tables) etc.Mit einemASIC ist das anders: demEntwick-ler stehenalleMöglichkeiten zurVerfügung.Er hat viel mehr Spielraum, wenn es um diePlatzausnutzung auf der Leiterplatte, denStromverbrauch und die Taktfrequenz geht– er muss nur entscheiden, welcher dieserAspekte die höchste Priorität hat.In vielen Fällen wollen Entwickler natür-

lich alle Aspekte gleichzeitig voll nutzen.EineBeratung ist daher entscheidend. In derVergangenheit erfolgten das ASIC-Designund die Implementierung mit sehr wenigDialog zwischendemSystementwickler unddenjenigen, die den Baustein erstellen. Die

ASIC-Implementierung fordert Abwägungen: Leistungsfähigkeit, Stromverbrauch, Chipgröße, Stückkosten,Funktionalität, NRE-Kosten (Non-Recurring Engineering) und Time-to-Market.


Komplexität des Designs, die Zeit- und Kos-tenvorgaben sowie die Leistungsanforderun-genmachendies heute unmöglich. Zwischenallen Beteiligten sollte eine rege Diskussionstattfinden – und das bereits ab einem sehrfrühen Entwicklungsstadium. Dazu zählendie Prozesstechnologie, die großen Einflussauf das Ausmaß der ASIC-Entwicklung hat,sowie die Funktionalität, die implementiertwerden soll. Kunden wird damit der mögli-che Leistungsumfang bewusst, und sie kön-nen ihre Erwartungenunter Kontrolle halten.Das Projekt kann damit pünktlich abge-schlossenwerdenundkostspieligeRe-Spinslassen sich vermeiden.

Wiederverwendung bewährterIP-Blöcke im ASIC-DesignEntwickler nutzenbei derASIC-Implemen-

tierungheute Standards, die interneVerbin-dungen (System Interconnect), Prozessor-Subsysteme und externe Schnittstellen ab-decken. Gängige ProzessorenundSubsyste-me teilen sich heute einen gemeinsamenInterconnect-Bus – damit ergibt sich Code-Portabilität von einemBaustein zum nächs-ten. IP-Blöcke, die konform zu Highspeed-Interconnect-Protokollenmit verifizierbarenStandards (PCI Express, Ethernet oderMIPI)sind, erlauben die Nutzung gängiger physi-kalischer Schnittstellen und Controller-Blö-cke. Damit lassen sich nach der Fertigstel-lung des ASICs Kompatibilitätsproblemevermeiden. Speicherschnittstellen-Stan-dards mit hoher Bandbreite sind ebenfallserhältlich, zusammen mit bewährtenSchnittstellen für das Design. Die Nutzungdieser Standards ermöglicht die Wiederver-wendung bewährter IP-Blöcke in ASIC-De-signs und mindert das Fehlerrisiko im Pro-jekt, was technische und finanzielle Folgenhaben könnte. Kunden überschätzenmeist,was für ein ASIC-Design benötigt wird. SiefragennachhochleistungsfähigenProzessor-Cores (z.B. nachARMCortex-AundPowerPC460) oder nach schnellen, seriellen Schnitt-stellen (wie USB 3.0) und sind weniger ehr-geizig in Bezug auf die Spezifikationen. EinASIC, dermehr als ausreichend ist, lässt sichdann in kürzerer Zeit und zugeringerenNRE-Kosten fertigen.Entwickler müssen heute schwierige Ent-

scheidungen treffen. Konventionelles Den-ken gibt vor, dass sie entweder die gesamteImplementierung vornehmen und die Ferti-gung, Montage und Testdurchläufe selbstorganisieren, oder sie engagieren kleineDesign-Häuser und Foundries, welche dieSystemanforderungen erfüllen. LetztereMöglichkeit bedeutet zwar, dass sich einigeAktivitäten auslagern lassen, inWirklichkeit

muss der Entwickler aber den Design-Flowweiter überblicken, genauso wie das Pa-ckaging und die Tests. Jede Abweichungkönnte hier zu Mehrkosten führen.Alternativ zur Zusammenarbeitmit einem

Design-Haus und einer Foundry oder demVersuch, die Arbeit mit dem eigenen Ent-wicklungsteam durchzuführen, kann sichder OEM auch an einen Halbleiterherstellerwenden, der ein etabliertes ASIC-Angebotbietet. Obwohl die Zahl derHalbleiterherstel-ler, dieASIC-Dienstleistungenbereitstellen,immer kleiner wird, gibt es immer noch Un-ternehmen, die eine umfassende ASIC-Im-plementierung anbieten. Der OEMprofitiertdabei von der Erfahrung des Anbieter mitverschiedenenProzesstechnologien, umdiebesteWahl für seine speziellen Anforderun-gen treffen zu können. Dazu zählt auch dasKnow-how,welche IP-Blöcke ambestenhar-monieren, um so die Gesamtleistungsfähig-keit desDesigns zu erhöhen. Sohat sich zumBeispiel bei früheren Designprojekten her-ausgestellt, dass einige MAC- und PHY-IP-Block-Permutationen sehr erfolgreich sind,wenn bei einer bestimmten Prozesstechno-logie eine Interconnect-Funktion zumASIC-Designhinzugefügtwird.UndobwohlASICseine höhere Anwendungssicherheit bietenals andere ICs, steigen die Bedenken hin-sichtlich Produktfälschungen.

Halbleiterhersteller als strate-gischer Partner für OEMsFür OEMs ist es daher entscheidend, dass

sie sichüber diewirtschaftlichenAuswirkun-gen bewusst sind. Sie sollten daher mit ei-nem Halbleiterhersteller zusammenarbei-ten, der die Fähigkeit besitzt, dieses Problemsicher zu lösen.Wirtschaftlicheund techno-logiebezogene Anforderungen zwingenOEMs zu Strategieänderungen, wenn es umneueSystemdesigns geht, dieASICs beinhal-ten. ON Semiconductor ist sehr gut positio-niert, umdie Änderungen imASIC-Markt zuadressieren. Das Unternehmen bietet ASIC-Implementierung undHalbleiterfertigungs-Know-how auf der Basis fortschrittlicherTechnologien in seinen eigenen Fertigungs-stättenundbei Foundry-Partnern.ONSemi-conductor bietet auch Zugriff auf kompeten-te IP-Experten, damit Systementwickler dierichtigen Entscheidungen treffen könnenundAbwägungenhinsichtlichder Leistungs-fähigkeit, Stromaufnahme, Kosten, Funkti-onalität etc. treffen können. So ergeben sichoptimierte Systeme für die spezielleAufgabe,die mit ihnen ausgeführt werden soll. // HH

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AKTUELLE PRODUKTE // DIGITALE BAUELEMENTE


ENTWICKLUNGSPLATTFORM

FPGA-basiertes Prototyping um proFPGA-Uno-V7-System erweitertMit dem proFPGA uno Virtex 7FPGA basierten Prototyping-SystemvonProDesign steht einekompakte, modulare undkostenoptimierte Lösung für dieIP-Verifikation und Pre-Silicon-Softwareentwicklung bereit.Die Plattformbesteht aus dem

proFPGA uno Motherboard undverschiedenen aufsteckbarenFPGA-Modulen.DerNutzer kannzwischen verschiedenen proFP-GA-V7-FPGA-Modulen wählen,bestückt mit unterschiedlichenXilinx Virtex 7 FPGAs, welchesich in Kapazität, Anzahl und

lung verwenden und dasselbeproFPGA-FPGA-Modul auch fürSoCs und ASICs wiederverwen-den, indem er das FPGA-Modulauf ein proFPGA duo oder quadMotherboard zusammenmit an-deren proFPGA-FPGA Modulensteckt. Bestückt mit einem pro-FPGA Xilinx Virtex 7 XCV2000TFPGA Modul verfügt das uno-System über eine Kapazität von12 Mio. ASIC-Gattern und 8 Er-weiterungsplätze auf der Ober-und Unterseite des Mother-boardsmit insgesamt 1100FPGANutzer-Input/Outputs, welche

Flexibilität für die Adaptierungvon standard- oder anwender-spezifischen Erweiterungskar-ten,wie z.B.DDR3Speicher,USB3.0 Interface, GB Ethernet oderPCIe Gen3, bieten.Aufgrund der kompakten Ar-

chitektur und des Leiterplatten-layouts mit komplett längenab-geglichenen Signalleitungenbietet das proFPGA-uno-Systemhohe Signalintegrität und einemaximale Systemgeschwindig-keit von bis zu 400MHz.

Pro Design

Geschwindigkeit von Nutzer-In-put/Outputs und Preis unter-scheiden. Der Vorteil des proFP-GA-Systems ist seine Modulari-tät. Zum Beispiel kann der Nut-zer das proFPGA-uno-System fürdie IP oder Subdesign-Entwick-

Einen stromsparenden Blue-tooth IC für BLE-Kommunikation(Bluetooth Low Energy) stelltToshiba vor: Der TC35667FTG istfür tragbare (wearable) undme-dizintechnische Smart Devices,

DATENKOMMUNIKATION

Bluetooth IC für MedizingeräteSensoren, Smartphone-Zubehör,FernbedienungenundSpielzeuggedacht. Er basiert auf einemstromsparenden Design mit ei-nemeffizientenDC/DC-Wandler.Damit verringert sich der Spit-zenstromverbrauch auf unter 6mA, der Deep-Sleep-Stromver-brauch auf unter 100 nA. DerEmpfänger bietet eine Empfind-lichkeit von -91 dBm; die Aus-gangsleistungdes Senders kannin4dB-Schritten zwischen0dBmund -20 dBm variiert werden.

Toshiba Electronics Europe

BILDVERARBEITUNG

Spartan-6 FPGA-Modul EFM-02 mit USB-3.0-SchnittstelleDas EFM-02Modul von Cesys istein autarkes FPGA-Modul, dasauf der Spartan-6 LX-BaureihevonXilinx basiert. Es ermöglichtdie schnelle undkostengünstigeEinbindung eines FPGA-Subsys-tems in Bildverarbeitungssyste-me, Smart-Kameras und andereProjekte.Das Modul stellt dem FPGA

einenUSB 3.0 SuperSpeed Cont-roller von Cypress zur Seite. Ein2-GBit DDR2 SDRAM ist 16 Bitbreit an das FPGA angebundenund bietet so eine Bandbreitevonbis zu 12,8Gb/s. Die 5V-Span-

Referenzdesignundder SoftwareUDK3könnenDatenmitmehr als300 MB/s übertragen werden.Die Bus-Architektur des UDK3-Referenzdesigns zeigt, wie ver-schiedene Komponenten (inter-ner FPGA-Speicher, Flash, DDR2SDRAM, FPGA-IO als GPIO) vomHost überUSB3.0 adressiertwer-denkönnen.Das FX-3 Controller-IP agiert dabei als Busmasterund kommtwie das gesamte Re-ferenzdesign als VHDL-Quell-code. Ein Mikrocontroller-IP(Microblaze o.ä.)wird zurDaten-übertragung nicht benötigt.

Cesys bietet dasModul in zweiverschiedenen Bestückungsva-riantenmit XC6SLX45-3FGG484Iund XC6SLX150-3FGG484I an.Weitere Varianten sind auf An-frage erhältlich. Bis zu 191 FPGA-Signale stehen an zwei Samtec-Steckverbindern der Q-Serie zurVerfügung. Die IO-Signale sinddifferentiell geroutet. Sie eignensichdeshalb für LVDSundande-re differentielle Signalstandards.Als Zubehör steht ein passivesBreak-out Board bereit.

Cesys

nungsversorgung erfolgt wahl-weise über USB oder über dieModulstecker. DieKonfigurationdes FPGAshat eine automatischeQuellenwahl: über USB, On-Board Flash oder JTAG. Mit demim Lieferumfang enthaltenen

Die SmartFusion2 System-on-Chip (SoC) FPGAsunddie FPGAsder IGLOO2-Familie vonMicrose-mi sind jetzt auch in Gehäusenmit kleinem Formfaktor erhält-lich. Aufgrund der nicht-flüchti-gen Eigenschaften beider FPGA-Familien sind keine externenSpeicher zum Sichern von Kon-figurationsdaten erforderlich.Mit denneuenGehäusenFCS325(11 mm x 11 mm), VF256 (14 mmx 14 mm), FCV484 (19 mm x 19mm)undVQ144 (22mmx22mm)erweitert Microsemi sein Portfo-lio an echten, Flash-basierten

FORMFAKTOR

FPGAs in kleinen Gehäusenprogrammierbaren Logikbau-steinen.Laut Microsemi brauchen die

Mainstream Flash-FPGAs weni-ger Platz auf der Leiterplatte alsandere Lösungen.Mit denneuenLösungen imkleinenFormfaktorließe sichdieserVorteil noch ver-größern. So kann der zur Konfi-guration eines 90K LE SRAM-FPGA erforderliche SPI-Flash-Baustein etwa 100mm² zusätzli-chen Platz auf der Leiterplattebeanspruchen.

Microsemi


AKTUELLE PRODUKTE // DIGITALE BAUELEMENTE

Die neuen Embedded-NAND-Flash-Speichermodule von Tos-hiba (Vertrieb: Rutronik) sindmitNAND-Chips der zweiten Gene-ration in 19nm-Prozesstechnikgefertigt und entsprechen dem

NAND FLASH

Speichermodule in 19-nm-Technikneuesten e.MMC-Standard. Sieeignen sich für Smartphones,Tablet-PCsunddigitaleVideoka-meras. DieModule sindmomen-tan in einer 16GB-Variante (TH-GBMBG7D2KBAIL) im 153-FBGA-Gehäuseund einer 32GB-Varian-te (THGBMBG8D4KBAIR) im153-FBGAverfügbar.Modulemit4, 8, 64 und 128 GB Speicherka-pazitäten folgen. Alle Speicherenthalten einen Controller fürSteuerungsfunktionen inNAND-Anwendungen.

Rutronik

Die Testsoftware TPT (Time Par-tition Testing) von PikeTecs unddie Universal Debug Engine vonPLS ermöglichennunmodellba-sierte Tests direkt auf der Ziel-plattform. Durch Kopplung mit

DEBUGGER

Einfachere ISO-26262-Anwendungder Universal Debug Engine(UDE) vonPLS sindmit demmo-dellbasierten Software-Werk-zeug TPT von PikeTec ab sofortauch Tests direkt auf der Ziel-Hardware möglich. Die dafürerforderlichen Funktionen wieVerbindungsaufnahmemit demZielsystem, Flash-Programmie-rung, Ablaufkontrolle, Pro-grammdaten lesen und schrei-ben usw. stellt die UDE über denSoftwareschnittstellen-StandardCOM zur Verfügung.

PLS

Mit dem dsPIC33EP512GM710bietetMicrochiphochintegrierteDigitalsignalcontroller (DSCs)für die Motorsteuerung an. Siewurdenmit ihren 12 PWM-Kanä-len fürDoppelmotorsteuerungen

DIGITALSIGNALCONTROLLER

dsPIC-Funktionsumfang erweitert(6 Paare) entwickelt und sindmit12-Bit-auflösenden Doppel-ADCs, 32-Bit-Quadratur-Enco-der-Schnittstellenund zwei CAN-Modulen ausgestattet. Aufgrundder hohen Integration könnendieDSCs zweiMotorenunabhän-gig voneinander mit einer einzi-genMCUansteuern.DieseneuenDSCs können auch als Kommu-nikations-Hub in Kfz- oder In-dustrieanwendungen mit meh-reren CAN-Bussen eingesetztwerden.

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Linux auf Altera SoC-FPGA

Jan Lübbe | Pengutronix

Funktionale Sicherheit mit FPGAsund programmierbaren SoCs

Giulio Corradi | Xilinx

OpenCL: FPGAs so einfach wieProzessoren programmieren

Burkhard Jour | A.R. Baer DSP Systeme

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AKTUELLE PRODUKTE // EMBEDDED COMPUTING


INDUSTRIE-SPEICHER

DRAM-Module durch Beschichtung schützenDer taiwanesische Hersteller In-nodisk, bietet eine breite PaletteanDRAM-Produktenmit Confor-mal Coatings an.Damitwird einehöherer Zuverlässigkeit, längereBetriebsdauer und mehr Leis-tung erreicht. DieDRAM-Modulemit Schutzbeschichtung sindgegen Feuchtigkeit, Staub undchemische Verunreinigungengeschützt. Dies ermöglicht dennormalenBetrieb selbst in extre-menUmgebungen, in denenun-geschützte Module unzuverläs-sig arbeiten oder ausfallen wür-den. Einige Systemintegratoren

rekt in denHerstellungsprozess,um so die höchsten Qualitäts-standards gewährleisten zukön-nen, sowie Reparatur- undWar-tungsaufwand für dieAnwenderzu reduzieren. Bei der Schutzbe-schichtung handelt es sich umChemikalien, welche auf dieOberfläche der DRAM Moduleaufgetragen werden, und so ei-nen Schutzfilm für die Kompo-nenten bilden. Die Beschich-tungsdicke variiert abhängig vondenAnforderungendes Einsatz-gebiets und der verwendetenMaterialien zwischen 0,03 mm

bis 0,13 mm. Gemäß den IPC-A-610-Standards für elektronischeBauteile schützen ConformalCoatings zudem vor Beschädi-gungen durch elektrische oderthermische Einflüsse. Innodiskverwendet für die BeschichtungMaterial von HumiSeal, dashausintern verarbeitet und auf-getragen wird. Der streng kont-rollierteQualitätssicherungspro-zess verhindert die Möglichkeitvon Verschmutzung oder Be-schädigung

Innodisk

lassen ihre DRAMs extern be-schichten, um Ausrüstung undArbeitskräfte zu sparen. Inno-disk hingegen macht einenSchritt in die entgegengesetzteRichtung und integriert die Auf-bringung der Beschichtung di-

Der Industrie-Tablet-PCder SerieM101B von TL Electronic eignetsich mit Schutzart IP65, leis-tungsstarkem Prozessor sowieseiner Kommunikationsvielfaltfür mobile Anwendungen in

TABLET-PC

Mit Barcode- und RFID-LeserTransport, Logistik und im in-dustriellen Feldeinsatz. Ausge-stattet sind die portablen Rech-ner mit dem Quad-Core-Prozes-sor Intel Celeron N2920 mit 1,86GHz, 4 GB DDR3-RAM sowie ei-ner 64GBSSD (wahlweise bis zu256GB). Durchdie Schnittstellenwie Micro-HDMI, USB 3.0, Do-cking-Konnektormit LAN-/COM-Interface und Audio-Anschlüs-sen stehen dem Anwender zahl-reiche Anbindungsmöglichkei-ten bereit.

TL Electronic

Auf Basis des neuen SMARC-Standards für Embedded-Modu-le, stellt TES eine Serie vonUltra-Low-Power ARM COMs (Compu-ter-On-Modules) vor, die aufFreescales i.MX-6-Prozessoren

MENSCH-MASCHINE-SCHNITTSTELLEN

i.MX-6-basierte SMARC-Modulebasieren. Diese enthalten bis zuvier Cortex-A9 CPUs. TES bringteine Reihe von Varianten desModuls mit Single-Core- undMulti-Core-Derivaten des i.MX 6auf denMarkt, umdamit die un-terschiedliche Anforderungenbzgl. der Rechenleistung adres-sieren zu können. Die Modulezielen auf Einsatzgebiete wieHMI-Geräte für Maschinen undFahrzeuge, Surround-View Sys-teme, Industrietablets, Video-überwachungssysteme etc. ab.

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Die PCI-Express Mini-Card PX4dient als Audio-/Sound-Adapterund erhält in Verbindung miteinerweiterenPCI-ExpressMini-Card über UMTS, LTE, Edge etc.Mobiltelefon-Funktionalität. Um

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Für mobile Audio-Übertragungwährend der Fahrt mit der Zent-rale telefonieren zukönnenoderfür die Übertragung von Durch-sagen an die Fahrgäste, werdenoftmals aufwändige, separateAudioanlagen installiert. Dafürbietet nun die PX4 innerhalb ei-nes robusten Box-PCs von MENeine Lösung. Der Funktionsum-fang moderner Passenger-Infor-mation-Systeme auf Basis desBox-PCsBC50Mwird so komplet-tiert und erspart die Entwicklungzusätzlicher Audio-Systeme.

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Das EPIC-CPU-Board NANO-BT-i1 von ICP ist mit den Intel 22nmAtom und Celeron SoCs ausge-stattet. Zur Auswahl stehen fünfAtom-Lösungen von 1,46 GHzSingle Core mit 5 W TDP bis zu

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EPIC-Board mit Baytrail SoC1,91GHzQuadCoremit 10WTDPsowie drei Celeron-Modelle. AlleVarianten könnenmit max. 8GBDDR3LSDRAMbestücktwerdenundbesitzen eine Intel GraphicsGen 7 Engine, die Video Enco-ding und Decoding vornimmt.DieAusgabe ist auf zwei unab-

hängigen Displaysmöglich, wo-bei der VGA und der HDMI Porteine Auflösung von 2560x1600bieten. Individuelle Erweiterungsind über den PCIe Mini Cardund den PCI/104 Slot möglich.

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BERUF, KARRIERE & MANAGEMENT // KOLUMNE


Projektmanagement zwischenNaivität und SelbstbetrugPeter Siwon betrachtet in seiner Kolumne die menschliche Seite desProjekterfolgs und zeigt Möglichkeiten auf, wie man mit oft wenig Auf-wand erstaunliche Verbesserungen in der Projektarbeit erzielen kann.

PETER SIWON *

Peter Siwon *... in seine Arbeit fließt die Erfahrungaus über 25 Jahren Berufspraxis inForschung, Entwicklung, Vertrieb,Coaching und Geschäftsführung.

Projekte leben von dem Glauben, dasgesteckte Ziel erreichen zukönnen. Esheißt zwar, dass der Glaube Berge ver-

setzt, doch leider führt dieser Glaube auchdazu, dass der Sinn für die Realität verlorengehen kann. Dieser Realitätsverlust tritt inder Projektarbeit in ganz vielfältiger Weiseauf. DasHinterhältige dabei ist, dass es viele

Betroffene gar nicht oder wenn, dann erstviel zu spät, bemerken.AmAnfang eines Projekts steht eine Idee,

die zumindest für den Genius, der sie gebo-ren hat, wie ein heller Stern leuchtet. Der soErleuchtete sieht bereits das fertigeOpus vorseinem geistigen Auge - der Triumph er-scheint so nah. Ihm geht es wie einemWan-derer, der das Ziel seiner Anstrengungenschon in greifbarer Nähe sieht. In seinerEuphorie verwechselt er die Luftliniemit derrealenEntfernung.Wer darauf baut, dass ihnharte Faktorenwie Zeit undGeld auf denBo-den zurückbringen, wird möglicherweise

enttäuscht. Der harteWettbewerb umGeld,Zeit und andere Ressourcen schärft nichtgerade den Blick für die Realität, zumal esaußerdemnochumemotionale FaktorenwieStatus, Macht und Anerkennung geht. Dernüchterne und von demeinen oder anderenZweifel geplagte Grübler hat schlechte Kar-ten gegenden siegesgewissenStrahlemann.„Thinkpositive“ lautet dieDevise. Gewinnerist der Strahlemann, der Projektillusionenmit Siegerlächeln und munter pfeifend er-strahlen lässt, auch wenn es nur das ge-schickt überspielte Pfeifen im Walde ist.Verlierer ist der nüchterne Realist, der erstin die Projektsuppe spuckt und dann ver-sucht, die Löffel zu verteilen. Wer sich nichtweit aus demFenster lehnt, hatwenigChan-ce, seinen Stern vomHimmel zu holen.Die nächste Chance, die Realität endlich

zu erkennen, ist das Projekt selbst. DochderStrahlemann und sein Strahleteam habennatürlich wenig Lust, ihren Nimbus so mirnichts dir nichts wegen ein paar Rückschlä-genundSoll-Ist-Abweichungen zu verlieren.Am besten behält man solche Problemchenerst einmal für sich. Sollte der Fleck auf derweißen Projektweste dennoch sichtbar wer-den, gilt es Selbstbewusstsein zu zeigen: „Wirhaben alles imGriff, den rubbelnwirmit einpaarÜberstunden raus“, pfeift das Egomun-ter aus demWalde.Wissenschaftliche Studi-en zeigen sehr deutlich, dass die Mehrheitder Führungskräfte zu spät gegensteuern,wenn Projekte in die Schieflage geraten. Jehöher und öffentlichkeitswirksamer für dieProjektgenehmigung gepokertwurde, destogrößer ist die Wahrscheinlichkeit, dass dieKluft zwischen Wunsch und Wirklichkeitunerkannt bleibt. Warum? Die menschlichePsyche hat eine starke Neigung, die Konsis-tenz zwischenVersprechungenunderzieltenErgebnissen herzustellen. Wenn diese Kon-sistenz nicht durch Taten erreichbar ist, sowirddie Lückedurch „richtige“ Interpretati-on und geschickte Darstellung überbrückt.Das geschieht (anfangs) selten mit Vorsatz,

Nehmen Sie die rosarote Brille ab oder suchen Sie sich jemanden, der das für Sie tut: Haben Sie den Mut,in die Projektsuppe zu spucken.

Bild:fotoartElisabethWiesner


dennvieleAnzeichen für Projektkrisen kom-men erst gar nicht im Bewusstsein an. DerGrund: Das Gehirn unterdrückt Informatio-nen, die nicht mit dem aktuellen Aufmerk-samkeitsfokus „Erfolg“ vereinbar sind. Werauf Erfolgskurs gepolt ist, ist deshalb fürHiobsbotschaften weitgehend blind undtaub. Wir können uns und andere deshalbziemlich lange belügen, ohne dabei rot zuwerden, denn wir wissen nicht, dass wir lü-gen. Wie praktisch im Sinne des Egos! Wiefatal im Sinne der Projektarbeit! Auchwenntatsächlich bewusst geschummelt wird, er-scheint dem Flunkerer die Diskrepanz zwi-schen geschönter Darstellung und nüchter-ner Realität halb so schlimm, weil ihm seinSelbstbetrug verborgen bleibt. Da die meis-ten Beteiligten rosa Brillen tragen, fällt dasbisschen Schamesröte nicht weiter auf, diedann noch bleibt.Irgendwann fangen Krisen-Projekte zu

stinken an, und da hilft bekanntlich keinerosarote Brille mehr. Doch auch hier findetdie Psyche einenAusweg, umdas Selbstbildzu schützen. Misserfolge werden dann denäußerenUmständen zugeschrieben. Unddafindet sich bei komplexen Projekten immeretwas: die Zulieferer, die Tools, die Vorgän-ger, usw. Die genannten Gründe sind meistplausibel und häufig richtig. Allerdings ha-ben Psychologen nachgewiesen, dass dieäußerenUmstände zugunstender selbstver-schuldetenUrsachenübertriebendargestelltwerden. ZumAusgleichwerdenErfolge dannüber Gebühr den eigenen Fähigkeiten zuge-schrieben. Auf dieseWeise bleibt einwichti-ger Erfolgsfaktor für denweiterenProjektver-lauf und künftige Projekte auf der Strecke:eine realistische Einschätzung von Men-schen und Situationen.Irgendwann findet jedes Projekt seinEnde:

Die einen feiern ein oft verzögertes HappyEnd. Die anderen sterben nach längeremLeiden einen unwürdigen Projekttod undwerden schnell verscharrt. Die Happy-End-Projekte dienender Legendenbildung.Daderreale Verlauf ohnehin schwer nachvollzieh-bar ist, wird eine plausible Geschichte ge-strickt, die vor allemdie Illusionnährt, dassdie Protagonistenmeist alles imGriff hattenoder zumindest heldenhaft dem Projekt-wahnsinn trotzten. Als Nachspann vieler

Kostenloser Service für unsere LeserWenn Sie noch mehr über dieses Themawissen möchten, schickt Ihnen Peter Si-won gerne weitere Tipps zu. Senden Sie

dazu eine Nachricht mit dem Stichwort„Rosarote Brille“ an die [email protected]

Projektgeschichtenwürde ein Satzwie diesergut passen: Personen und Handlung beru-hen auf einer wahren Begebenheit. Abermehr auch nicht. Retrospektive Betrachtun-gen unterliegen ebenfalls einer starkenWahrnehmungsverzerrung, schlichtweil dieRealität viel zu kompliziert ist, umnachvoll-ziehbar zu sein. Der Verstand bastelt sichdeshalb lieber eine einfache, plausible Er-folgsstory. Die Bücherläden sind voll mitErfolgsrezepten und Lösungsprinzipien wie„Reich und glücklich in 7 Schritten“. Nichtweil sie zuverlässig funktionieren, sondernweil dieMenschen sie verstehenkönnenunddie Illusion lieben, alles im Griff haben zukönnen. Die Faktoren Glück, Zufall und alldie unvorhersehbarenDingedes Lebens fin-den darin in der Regel nicht dieWürdigung,die ihnen gebührt. Die Folge: Überflieger-projekte führenmöglicherweise zu einer ArtProjektgrößenwahn. Sie werden zum Maß-stab für die nächsten Projekte.Dazu eine Frage: Wie hoch schätzen Sie

den Einfluss unvorhersehbarer Ereignisse(Personalfluktuation, technologische Un-wägbarkeiten,Änderungswünsche,Motiva-tion, Wetter, Marktentwicklung, Wettbe-werbsdruck, usw.) auf den Projektverlaufein? 30%, 50%, 70%? Wie sinnvoll ist es,einzelne Erfolgsstories zum Maßstab zu er-heben, wenn 30% oder mehr Glückssachesind?Gleichzeitigmüssten über diemeistenanderen Projekte eher Dramen oder Komö-dien geschrieben werden. Aber das trauensichdiemeistennicht. Gescheiterte Projektewerden lieber gemeinsam mit all denschmerzhaften aber wertvollen Erkenntnis-sen in irgendwelchenProjektmassengräbernverscharrt. Psychologen nennen das Ver-drängung.BekennenSie sich auch zudenErfolgsfak-

toren Glück und Zufall, wenn es gut läuft.Beerdigen Sie Ihre gescheiterten Projekte inWürde, indemSie auch den unangenehmenErfahrungenAufmerksamkeit schenken. Sei-en Sie sich bewusst, dass Sie die ganze Pro-jektwahrheit nie kennenwerden. Sie könnender Wahrheit allerdings näher kommen,wenn Sie die Mechanismen verstehen, dieIhreWahrnehmung verzerren. // DF

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BERUF, KARRIERE & MANAGEMENT // HINTER DEN KULISSEN


Vielfältige Aufgaben mit einemZiel: „Das Projekt im Fokus“

Sie verfügen über technisches Know-how und Organisationstalent.Sie besitzen die Fähigkeit, Mitarbeiter zu motivieren und Themeneigenständig voranzutreiben. Gleichzeitig stehen sie in engem

Kundenkontakt: Ingenieure im Projektmanagement.

Ihr Job erfordert ein hohes Maß an Flexi-bilität und eine große Portion Leiden-schaft –dennderArbeitsalltag ist vonden

vielfältigstenAufgabengeprägt. So auchbeiDr. Ingo Gruber, Projektmanager im Ge-schäftsbereich „Messtechnik“ bei Rohde &Schwarz.

Eigentlich sei er auf klassischemWege insProjektmanagement gekommen, sagtDr. In-goGruber,wenner auf seinenBerufseinstiegvor acht Jahren zurückblickt. „NachmeinemStudiumder Elektrotechnik und der Promo-tionhabe ichbei Rohde&Schwarz zunächstals Entwickler angefangen.“ Bereits nach

kurzer Zeit übernahm Gruber die Funktioneines stellvertretenden Projektleiters. Undschließlich als Projektleiter sein erstes klei-nes Projekt alsAbspaltungdes existierendenProjekts, das aufgrundderGröße geteiltwur-de. Seine aktuelle Aufgabe wurde ihm mitden Worten angeboten: „Es gibt ein neuesProjektmit hohemAusbaupotenzial. HabenSie Lust dazu?“ Das Interesse war geweckt.„Diese neueHerausforderung hatmich sehrgereizt und ich nahm selbstverständlich an.Schon inden Jahren zuvor habe ich gemerkt,dass mir die Arbeit als Projektmanager vielSpaß macht. Unterdessen läuft das Projektim vierten Jahr.“Heute kann man den Erfolg seiner Arbeit

auch an der Mitarbeiterzahl ablesen: Dasinternationale Projektteam umfasst mittler-weile 20Elektroingenieureund Informatiker.Die eine Hälfte seines Teams sitzt wie er inMünchen, die andere in Indien. Gemeinsamentwickeln sie in TeilprojektenTestprogram-me für Betreiber vonMobilfunknetzen.Diesenutzen die Produkte von Rohde & Schwarz,um die Konformität von Mobilfunkgerätenbezüglich der vorhandenen Netzinfrastruk-tur sicher zu stellen. „Unser Team ist jedochnicht für die Entwicklung aller Testprogram-me, sondernnur für denTeil verantwortlich,der die Leistungsfähigkeit vonMobilfunkge-räten aus Endkundensicht (z.B. Geschwin-digkeit oder Stromverbrauch) prüft. ImGrun-de geht es um die Prüfung von Mobiltelefo-nen unter speziellen Bedingungen“, erklärtGruber.Es ist vor allem die Internationalität, die

Dr. Ingo Gruber an seinem Job besondersreizt: „Eine gewisse Reisetätigkeit gehörteinfach zumeinem Job.Manbekommt einenguten Einblick, was unsere weltweit verteil-ten Kunden wirklich benötigen und siehtunsere Lösungen aktiv imEinsatz. Ein tollesGefühl. Zudem schätze ich das direkte Kun-denfeedback“, resümiert Gruber. Auch dieTeamzusammensetzung ist international:Neben Mitarbeitern aus Deutschland kom-

Dr. Ingo Gruber, Projektmanager im Geschäftsbereich „Messtechnik“ bei Rohde & Schwarz: Sein Job als„der Kümmerer“ ist es dafür zu sorgen, dass jeder seine Aufgaben kennt und im Sinne des Projektplansfristgerecht erfüllen kann.

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BERUF, KARRIERE & MANAGEMENT // HINTER DEN KULISSEN

plettierenEntwickler ausAmerika, Spanien,Indien, der Tschechischen Republik undChina das Team um Gruber. Wie man solchein internationales Team leitet? Hier ist lautGruber eine gute Kommunikation gefragt:„In zweiwöchentlichenMeetings besprechenwir alle aktuellen Herausforderungen undmögliche Probleme. Ansonsten kommuni-zieren wir per E-Mail oder Telefon – ein Job,der so schnelllebig ist, erfordert eine täglicheAbstimmung.“

Projektmanager: Allround-Talente im BerufsallalltagBei Rohde & Schwarz läuft die Entwick-

lung vonTeilprojekten imBereichMesstech-nik nach einem rollierendenPrinzip. Sobalddie Endphase eines Teilprojektes abzusehenist, ist es die Aufgabe der Projektmanager,neueEntwicklungsanträge fürNachfolgepro-jekte zu stellen, die neue Lösungs- bzw. Teil-aspekte implementieren. SobetreutDr. IngoGruber immer zwischen zwei und drei Teil-projekte parallel undmuss in der Lage sein,vieleVorgänge gleichzeitig verfolgen zukön-nen. Im Fokus stehen dabei immer drei Din-ge: Die Zeit, die die Entwicklung eines Pro-dukts braucht, die Kosten, die dabei entste-henunddieQualität des Produkts. Kriterien,andenen letztendlich seine Leistunggemes-sen wird. So hält Gruber besonders die lau-fendenEntwicklungskostenunddenProjekt-plan im Blick. „Natürlich plant man dieeinzelnen Schritte im Vorfeld ausführlich,doch der Projektplan ist durch sich schnellveränderndeMarktprioritäten einemständi-genWandel unterzogen.“Gleichzeit hält Dr. Ingo Gruber die Fäden

in der Hand: „Ich stehe nicht nur in ständi-gemKontaktmitmeinenTeamkollegen, son-dern auch mit unseremMarketing, anderenProjektleitern und denKunden.“ Jede Parteihat andereAnsprüche andas zu entwickeln-de Produkt, die er als Projektmanager inEinklang bringt. Je enger die Abstimmungmit allen Parteien, desto erfolgreicher einProjekt: „Unser Tagesgeschäft ist knallhart– the winner takes it all. Während der Ersteam Markt mit seiner neuen Lösung noch ei-nen großen Anteil am Geschäft erhält, be-kommt der Zweite einen kleinen Anteil, derDritte geht bereits leer aus. Das verleitet vie-le Unternehmen dazu, nicht die technischausgereifteste Lösung anzubieten. UnserBestreben ist es natürlich, mit unseren Test-programmen beides zu erreichen.“

Im Team: Erfolgreich dankmoderner TeamführungSich selbst bezeichnet Dr. Ingo Gruber als

„denKümmerer“: SeineAufgabe imTeam ist

es, dafür zu sorgen, dass jeder seine Aufga-ben kennt und im Sinne des Projektplansfristgerecht erfüllen kann. Dabei kann derProjektmanager in fachlicher Hinsichtdurchaus nachgeben. „Obwohl ich aus derTechnik komme und das immer meine Lei-denschaft sein wird, weiß ich, dass die Ent-wickler in meinem Team häufig tiefer in derMaterie drin sind. Ich versuche dann nicht,meinen eigenenLösungsansatz durchzuset-zen“. Eine Eigenschaft, die für ihn einen gu-ten Projektleiter ausmacht. „Als Projektma-nager verfügt man im Laufe der Zeit einfachnicht mehr über das große Detailwissen.Vielmehr ist es meine Aufgabe, den Über-blick über die zahlreichenAnforderungen zubehalten.“ An seinem Team schätzt Gruberbesonders die Kollegialität, die gute Zusam-menarbeit und die hohe Motivation jedesEinzelnen. „Jeder liebt das, was er tut. Damuss ichmeine Teamkollegennichtmotivie-ren.“ So sieht sich Gruber, der in seiner Po-sition keine Personalverantwortung besitztunddessenTeamsichdurch eine sehr flacheHierarchie auszeichnet, als „Gleicher unterGleichen“.

Technisches Know-how istnicht allesFragtmanDr. IngoGruber nachdenbenö-

tigten Fähigkeiten in seinem Job, antworteter: „Technisches Know-how ist zwar einegrundlegendeAnforderung, ummit Kundenauf Augenhöhe diskutieren zu können, diesist aber längst nicht alles. GuteKommunika-tionsfähigkeit und das Bestreben, eine ge-meinsameBasis zu finden, sind für ihn eben-sowichtig,wie die Fähigkeit Themen selbst-ständig voranzutreiben und Organisations-talent. „Es gibt nie einen eindimensionalenLösungsansatz“, resümiert Gruber. Speziellebetriebswirtschaftliche Kenntnisse sowieProjektmanagementkenntnisse hat sich der39-Jährige in internen Schulungen seinesArbeitgebers angeeignet. „Rohde&Schwarzlegt generell sehr viel Wert auf die fachlichesowie persönlicheWeiterentwicklung seinerMitarbeiter. Gemeinsamwird definiert, wel-che Fähigkeiten weiter ausgebaut werdensollen,wennes in eine bestimmteberuflicheLaufbahngeht“, erklärt Gruber. Undergänzt:„Da einemniemanddenWeg zumProjektzielvorschreibt, ist auch eine eigenständigeMo-tivationsfähigkeit wichtig.“Wie das gelingt? „Wenn man sich für die

Produkte, die man betreut, interessiert undsieht, dass ein Projekt gut läuft, ist das diebeste Motivation.“ // DF

Rohde &Schwarz+49(89) 4129-13801

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Kurzbeschreibung:In der Position als HF-Messingenieur sindSie für die anspruchsvollen Charakter-isierungsarbeiten dieser ASICs und MMICsverantwortlich. Sie konzipieren undrealisieren die hochpräzisen ASIC Mess-aufbauten.

Kurzbeschreibung:Ihre Hauptaufgabe ist die Sicherstellungder Softwarequalität von AutomotiveSteuergeräten auf allen Stufen derEntwicklung bis zur Serienreife vonEmbedded Software und Regelungs- /Applikationssoftware.

Kurzbeschreibung:Sie suchen eine herausfordernde Aufgabeals Projektleiter (m/w) und haben Freudean der Entwicklung von breitbandigenAnalogen/Mixed Signal ASIC's? In dieserPosition übernehmen Sie das gesamteSpektrum der ASIC-Entwicklung.

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BERUF, KARRIERE & MANAGEMENT // STELLENMARKT

ANWENDERFORUM OSZILLOSKOPE IN WÜRZBURG

Wollten Sie schon immer mehr über Ihr Scope wissen?Treffen Sie Experten aus der Oszilloskop-Messtechnik und tauschen Sie sich mit Kol-legen vor Ort aus. Am 21. Mai haben Sie inWürzburg die Gelegenheit, Ihr Wissen inSachen Scope aufzufrischen oder als Neu-einsteiger in der Messtechnik die Geräte zuverstehen.Entwickler sitzen täglich in ihrem Labor

und arbeiten mit den Geräten, um aktuelleHardware zu verifizierenund zu testen.Dochwas leistet moderne Messtechnik heute?KennenSie alle Funktionen IhrerMesshard-ware?Arbeiten Siemit einemaktuellenGerätoder hat es schon mehrere Jahre auf demBuckel? Würden Sie gern einmal mit einemmodernen Gerät arbeiten? Auf unserem An-

wenderforum geben wir Ihnen die Möglich-keit. Zusammenmit TeledyneLeCroy, Rohde& Schwarz, Tektronix und Yokogawa bietenwir amVormittagnicht nurGrundlagen, son-

dern auchThemenausdemAlltag desMess-technikers. Thomas Stüber von TeledyneLeCroy wird zum Thema „Signale richtigmessen, analysieren und auswerten“ spre-chen. Zudem gibt er Tipps und Tricks, wiesich effektiv die volle Bandbreite der Oszil-loskope nutzen lässt. In unserem Worka-round am Nachmittag haben Sie bis zu 40MinutenproHersteller Zeit, die ExpertenmitFragen zu konfrontieren. Nehmen Sie sichdiese Zeit, denn hier haben Sie die Möglich-keit, gleich vier bedeutendeGeräteherstellervereint zu haben. //HEH

Mehr Informationen erhalten Sie unter:www.anwenderforum-oszilloskope.de

Grundlagenwissen und Anwendung: Das Oszillos-kop ist das Stadandardgerät in der Messtechnik.

Teledyne

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ZUM SCHLUSS


Was Messtechnik für dieGeneration Y bieten muss

Technik als Selbstverständlichkeit: Die Generation Ysetzt zeitgemäße Technologien voraus. Ob Touch-screen oder Daten direkt in oder aus der Cloud – siealle werden in der Messtechnik selbstverständlich.

Jede Generation von Ingenieuren hat neue Generationen vonMessgeräten erlebt. Die heutige, Generation Y, wächst in einemUmfeld höchster technologischer Dichte auf: Von Computern

über das Internet bis hin zu mobilen Geräten – diese Technologienhaben sich schneller als jemals zuvor weiterentwickelt. Es verwun-dert daher nicht, dass die technologieaffine Generation Y Verände-rungen begrüßt und neue Technologien spielerisch übernimmt.Innovationen im Umfeld der Unterhaltungselektronik, die Ingeni-eure der Generation Y in ihremAlltag einsetzen, haben dieMessge-räte, die sie imArbeitsleben verwenden, längst in vielerlei Hinsichtüberholt. Der Formfaktor vonherkömmlichenMessgerätenhat sichbeispielsweise in den letzten Jahren so gutwie nicht verändert. Alleihre Bestandteile sind in ein abgeschlossenes Stand-alone-Gerätintegriert.Ingenieure der Generation Y setzen einfach voraus, dass zeitge-

mäße Technologien ein integraler Bestandteil heutiger Messgerätesind.Messgeräte derÄra „GenerationY“werdenüber Touchscreens,mobile Geräte, Cloud-Konnektivität und voraussagende Intelligenzverfügen und somit erhebliche Vorteile gegenüber früheren Gene-rationen bieten. Die auf Touchscreens basierenden Benutzerober-flächenheutigermobiler Geräte bieten eine komplett andere Bedie-nerfahrung als die physikalischenKnöpfe undRegler heutigerMess-geräte. Das Einbinden mobiler Geräte in das Mess-Ökosystem er-möglicht Messanwendungen, von „State-of-the-Art“-Technologienzu profitieren. So können beispielsweise die Verarbeitung und dieBedienungderBenutzeroberflächeüber eine auf demmobilenGerätlaufendeApperfolgen.Auf dieseWeise sindphysikalische Schalter,Knöpfe oder Displays direkt amMessgerät nicht mehr erforderlich.DieMesshardware kann sich somit auf die eigentlicheMessaufgabeunddas entsprechendeTimingkonzentrieren,was sich letztendlichpositiv auf die Systemgröße und -kosten auswirkt. Mehr noch: Der

Nutzer profitiert vongroßen scharfenDisplays, Gigabytes anDaten-speicher undMulticore-ProzessorenundkönntemaßgeschneiderteApps entwickeln.DieDatenübertragung zwischenMessgerätenundRechnern erfolgt üblicherweise mit USB-Sticks oder Ethernet- bzw.USB-Verbindungen. Die Generation Y hingegen nutzt Dienste wieDropboxoder iCloudunderwartet sofortigenundortsunabhängigenZugang zu Daten über Cloud-Technologien sowie WLAN- und Mo-bilfunknetze.MitMessgerätenmit integrierterNetzwerk- undCloud-Konnektivität könnten mehrere Anwender gleichzeitig und vonüberall auf derWelt sowohl auf dieDaten als auch auf die Benutzer-oberfläche zugreifen. Treten Probleme auf, so kann das Debuggenmit mehreren Leuten an unterschiedlichen Orten in Echtzeit amMessgerät erfolgen. Sogenanntes „Context-Aware Computing“ ver-ändert immermehr dieArt undWeise,wiewirmit Geräten interagie-ren. Diese Technologie nutzt Situations- undUmgebungsinformati-onen, um die Anforderungen des Benutzers vorauszusehen undsituationsabhängige Informationen bereitzustellen. Ein Beispieldafür ist Siri. Anwender geben Siri mündlich Befehle oder stelleneine Frage und es antwortet, indem es Aktionen durchführt oderEmpfehlungen gibt. Oder der Nutzer erhältWetter- undVerkehrsin-formationen auf Basis seines Aufenthaltsorts und von ihm selbsteingegebenerDaten. Eine ähnliche Intelligenzwäre inKombinationmit Messgeräten bahnbrechend. Sprachsteuerung würde nicht nurfreihändige Interaktionen erlauben, sondern die gesamte Handha-bung erleichtern.Mit voraussagbarer Intelligenz ließen sich relevan-te oder interessanteDaten zudemhervorheben. So könnte einOszil-loskopautomatisch in einen interessantenSignalabschnitt zoomenoder je nachSignalformdie jeweils relevanteMessungdurchführen.Da immer mehr Ingenieure der Generation Y ins Arbeitsleben ein-treten, ist es nur eine Frageder Zeit, bevor sie ihre Erwartungenauchauf die in ihrer Arbeit angewandte Messtechnik übertragen. // HEH

Rahman Jamal: ist Technology & Marketing DirectorEurope bei National Instruments in München.

Technik als Selbstverständlichkeit: Die Generation Ysetzt zeitgemäße Technologien voraus. Ob Touch-screen oder Daten direkt in oder aus der Cloud – siealle werden in der Messtechnik selbstverständlich.

Rahman Jamal:Europe bei National Instruments in München.

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Programm-Highlights

Leistungsmessung mit dem Oszilloskop –Ein Widerspruch?Anna Krone |Yokogawa

Schnelle und einfache Fehlersuche anEmbedded Designs mit dem OszilloskopGuido Schulze und Sylvia Reitz | Rohde & Schwarz

Signale richtig messen, analysieren undauswerten mit dem OszilloskopThomas Stüber |Teledyne LeCroy

Die moderne Messtechnik wird immer vielschichtiger und die damit einhergehende Funktionalitätder Geräte komplexer. Diesem Thema widmet das Anwenderforum Oszilloskope einen ganzenTag, bei dem sich Theorie und Praxis abwechseln: Morgens erhalten Sie Grundlagen und Lösungs-ansätze. In dem nachmittags stattfindenden Workaround, können Sie sich mit konkreten Schwie-rigkeiten an verschiedene Hersteller wenden.

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ELEKTRONIKPRAXIS 10/2014

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