Warum Ansprechzeit und Messbereich über die Sensorwahl entscheiden
Lichtbögen in PV-Anlagen, Energiespeichern oder EV-Ladeinfrastruktur erzeugen charakteristische Stromsignaturen im Mikrosekundenbereich. Um diese Signaturen zuverlässig zu erfassen und einer nachgelagerten ML-basierten Arc Fault Detection (AFD) zugänglich zu machen, muss der Stromsensor schnell genug abtasten und dabei rauscharm genug sein, um schwache Lichtbogenmuster nicht im Grundrauschen zu verlieren. Beide AKM-Familien – CZ39 und CZ3K – erfüllen diese Grundvoraussetzung mit einer Ansprechzeit von 100 ns. Der entscheidende Unterschied liegt im maximalen Messbereich und im Primärleiterwiderstand.
Für Entwickler von Leistungselektronik mit SiC- oder GaN-Leistungshalbleitern ist außerdem relevant, dass höhere Schaltfrequenzen kürzere Reaktionszeiten im Schutzsystem erfordern. Ein Sensor, der Überstrom- oder Kurzschlussereignisse innerhalb von 100 ns meldet, kann in Kombination mit einem schnellen Digital Signal Controller wie dem dsPIC33A von Microchip Technology die Abschaltkette so kurz halten, dass Halbleiter und Systemkomponenten geschützt bleiben.
CZ39 vs. CZ3K: Technischer Vergleich
Die folgende Tabelle fasst die wesentlichen Unterschiede zusammen, die für die Sensorauswahl relevant sind:
|
Kategorie |
CZ3K-Serie |
CZ39-Serie |
|---|---|---|
|
Ansprechzeit |
100 ns |
100 ns |
|
Maximaler Messbereich (Familie) |
Bis ±300 A |
Bis ±154 A |
|
Primärleiterwiderstand |
Typisch 0,27 mΩ |
Typisch 0,3 mΩ |
|
Variantenwahl |
CZ3K05: ±168 A; CZ3K07: ±300 A |
CZ3902 bis CZ3907, unterschiedliche Messbereiche |
|
Typische Zielanwendung |
Bidirektionale OBCs, DC/DC-Wandler, EV |
Industrielle und häusliche Energieverteilung, Schutzsysteme |
Der niedrigere Primärleiterwiderstand der CZ3K-Serie reduziert die Verlustleistung bei gleichem Strom gegenüber der CZ39-Serie. In Systemen mit hohen Dauerströmen – etwa in bidirektionalen On-Board-Chargern – summiert sich dieser Unterschied thermisch und trägt zur Systemminiaturisierung bei, weil weniger Kühlaufwand erforderlich ist.
Entscheidungslogik: Welche Serie passt zu welchem Szenario?
Die Auswahl lässt sich anhand konkreter Projektparameter strukturieren:
- Wenn der maximale Betriebsstrom unter ±154 A liegt und der Bauraum keine besondere Miniaturisierung erfordert, dann ist die CZ39-Serie eine bewährte Wahl mit breiter Variantenabdeckung von CZ3902 bis CZ3907.
- Wenn der Messbereich bis ±300 A reichen muss oder SiC/GaN-Topologien mit hohen Schaltfrequenzen eingesetzt werden, dann bietet die CZ3K-Serie mit CZ3K05 (±168 A) oder CZ3K07 (±300 A) die passende Variante.
- Wenn ML-basierte Lichtbogenerkennung im Mittelpunkt steht und das Referenzdesign auf dem dsPIC33A von Microchip basiert, dann ist die CZ3K-Serie als Schlüsselkomponente dieses AFD-Referenzdesigns die naheliegende Wahl.
- Wenn Verlustleistung und Wärmeentwicklung im Primärpfad minimiert werden sollen, dann spricht der niedrigere Primärleiterwiderstand der CZ3K-Serie für deren Einsatz.
Beide Familien sind kernlose (coreless) Stromsensoren, was galvanische Trennung ohne Ferritkern ermöglicht und die Baugröße gegenüber klassischen Hallsensoren mit Kern reduziert. Für Automotive- und E-Mobilitäts-Anwendungen ist dieser Aspekt besonders relevant, da Gewicht und Volumen direkt die Reichweite beeinflussen.
Anwendungsfelder im Überblick
Die schnelle Stromerfassung beider Familien adressiert mehrere Systemebenen:
- PV-Anlagen und Energiespeicher: Lichtbögen in DC-Leitungen sind schwer zu löschen und brandgefährlich. Ein Sensor mit 100 ns Ansprechzeit liefert die Rohdaten, die ein AFD-Algorithmus benötigt, um Lichtbogensignaturen von normalen Schaltvorgängen zu unterscheiden.
- EV-Ladeinfrastruktur und On-Board-Charger: Bidirektionale OBCs mit SiC- oder GaN-Stufen schalten mit hohen Frequenzen. Der Stromsensor muss diese Dynamik abbilden, ohne in die Sättigung zu gehen – der Messbereich bis ±300 A der CZ3K-Serie deckt auch Spitzenströme ab.
- Elektronische Sicherungen (eFuses): Flexible Abschaltschwellen und konfigurierbare Abschaltzeitpunkte setzen voraus, dass der Sensor den Strom präzise und ohne Verzögerung meldet. Die 100 ns Ansprechzeit beider Familien ermöglicht diese Funktionalität.
- Industrielle Energieverteilung: In industriellen Applikationen schützen schnelle Stromsensoren Antriebe, Umrichter und Busleitungen vor Überstrom- und Kurzschlussereignissen.
Die CZ3K-Serie ist in Serienproduktion; technische Unterlagen und Muster sind über Atlantik Elektronik als Design-in-Partner erhältlich. Als Distributions- und Entwicklungspartner seit 1977 begleiten unsere FAEs Projekte von der Sensorauswahl bis zur Serienfertigung – herstellerübergreifend und mit direktem Zugang zu AKM-Entwicklungsunterlagen.
Für Projekte im Bereich Infrastruktur – etwa stationäre Energiespeicher oder Ladeinfrastruktur – stehen beide Sensorfamilien als Basis für Schutz- und Überwachungssysteme zur Verfügung. Die CZ3K Coreless-Stromsensor-Serie im ATE-Store bietet den direkten Einstieg in die Muster- und Projektpreisanfrage.
Im Artikel vorgestellt
CZ3K Coreless-Stromsensor-Serie für EV – AKM CZ3K series
Lieferzeit auf Anfrage
Im Artikel vorgestellt
CZ39-Serie Kontaktloser Automotive-Stromsensor-IC – AKM CZ39 Series
Lieferzeit auf AnfrageHäufige Fragen zur Auswahl von CZ39 und CZ3K
Worin unterscheiden sich CZ39 und CZ3K konkret, und wann lohnt der Wechsel?
Beide Familien teilen die 100 ns Ansprechzeit und das kernlose Messprinzip. CZ3K erweitert den maximalen Messbereich auf ±300 A (CZ3K07) gegenüber ±154 A bei CZ39 und senkt den Primärleiterwiderstand von typisch 0,3 mΩ auf 0,27 mΩ. Ein Wechsel lohnt sich, wenn höhere Betriebsströme, SiC/GaN-Topologien mit hohen Schaltfrequenzen oder strengere Anforderungen an die Verlustleistung im Primärpfad vorliegen.
Kann die CZ3K-Serie direkt als Sensorbasis für ML-basierte Lichtbogenerkennung eingesetzt werden?
Die CZ3K-Serie wurde als Schlüsselkomponente im AFD-Referenzdesign von Microchip Technology eingesetzt, das auf einem dsPIC33A Digital Signal Controller basiert. Der Sensor liefert die schnellen, rauscharmen Stromsignale, die für die Erfassung von Lichtbogensignaturen notwendig sind; die eigentliche Erkennung und Abschaltung erfolgen durch die nachgelagerte Signalverarbeitung und Schutzbeschaltung im Gesamtsystem.
Sind Datenblätter und Muster für CZ3K-Varianten verfügbar?
AKM hat die Serienproduktion der CZ3K-Serie gestartet. Detaillierte Datenblätter zu einzelnen Varianten sind derzeit nicht öffentlich verfügbar; technische Unterlagen und Muster können über Atlantik Elektronik als Design-in-Partner angefragt werden.
CZ3K-Muster für Ihr AFD- oder EV-Projekt anfragen
Atlantik Elektronik stellt als Design-in-Partner technische Unterlagen und Muster der CZ3K-Serie bereit – FAE-Beratung inklusive.
