PDF-Ausgabe herunterladen (25.1 MB) - elektronik industrie

D 19067 · Februar 2011 

· www.elektronik-industrie.de 

1-2/2011 

Das Entwickler-Magazin von all-electronics 

Programmierbare Logik 

Schnelle Double Data Rate Speicher-Anbindung 

in Lowcost-FPGAs 

auf elegante Art Seite 42 

Stromversorgungen 

Energie erntende Bausteine 

Drahtlose Sensoren aus vorhandener 

Abwärme speisen Seite 88 

Special: EMV 

Wireless/Automobilelektronik/ 

Maschinenrichtlinie als neue 

Herausforderung Seite 62 

Entwicklung 

intelligenter Antriebe 

Netzwerktechnik und Motorsteuerungsalgorithmen 

kombiniert 

Seite 38 

www.elektronik-industrie.de elektronik industrie 01-02 / 2011 3

Editorial 

Anders als bisher 

Wenn sie diese Ausgabe der elektronik industrie aufschlagen, werden 

Sie als aufmerksamer Leser bemerkt haben: ihre elektronik 

industrie hat sich gewandelt. Der Fürst in Guiseppe Tomasi di 

Lampedusas Buch „Der Leopard“ sagt: „Wir müssen alles verändern, 

damit es so bleibt wie es ist“. Wir wollen von der technischen Aussage 

stark bleiben und den Entwickler bei seiner täglichen Arbeit unterstützen. 

Aber wir glauben, dass wir durch das neue Layout den veränderten Lesegewohnheiten 

Rechnung tragen müssen. Den gewohnten 

Anspruch, eine seriöse Entwicklerzeitschrift 

zu sein, werden wir beibehalten. Wir 

präsentieren unsere Inhalte nur in einer anderen 

Schrift und einem frischen Layout, das Sie 

möglicherweise von unserer Schwesterzeitschrift 

elektronikJOURNAL kennen. Mit dieser 

Ausgabe begrüßen wir auch unsere neuen Leser 

in Österreich und der Schweiz. Dies wurde u.a. 

durch die Auflagenerhöhung von 20.000 auf 

Dipl.-Ing. Siegfried Best, 30.000 Exemplare möglich. Diese Auflagenerhöhung 

ist eine Konsequenz aus Umfragen un- 

Chefredakteur 

seres und fremder Verlage, die ergeben haben, 

dass die elektronik industrie die meistgelesene 

Monatszeitschrift für Entwickler ist. 

Aber neben dem neuen Design gibt es auch 

große Veränderungen hinter den Kulissen. Die 

Hüthig Elektronik Medien Gruppe hat pünktlich 

zum 31.01.2011 das Portal all-electronics. 

de neu aufgesetzt. Zu den Themenfeldern Entwickeln, 

Fertigen und Automatisieren finden 

Dipl.-Ing. Alfred Vollmer, 

die Nutzer künftig lesefreundlich aufbereitete 

Redakteur 

Inhalte in einer übersichtlichen Struktur mit 

moderner Oberfläche. 

Und im Hintergrund hat sich noch mehr getan: 

Im Competence Center all-electronics sind 

die Aktivitäten der Redaktionen unserer vier 

Elektronik-Fachmedien ‚elektronik industrie‘, 

‚elektronikJOURNAL‘, ‚productronic‘ und 

‚AUTOMOBIL-ELEKTRONIK‘ sowie der Automatisierungs-Zeitschrift 

‚IEE‘ gebündelt. Wir 

arbeiten künftig nach dem Online-first-Verfahren: 

Alle Beiträge für die gedruckten Hefte wer- 

Dipl.-Ing. Hans Jaschinski, 

Stellv. Chefredakteur 

den über die Online-Plattform angelegt und 

damit viel früher veröffentlicht als bisher. Dort stehen fundierte Fachartikel, 

neue Produkte, Hintergrundberichte und technisches Wissen im Fokus der 

journalistischen Arbeit. 

01101011011001011010110101101011 

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1011010011101010110110010110100 

Siegfried W. Best, 

siegfried.best@huethig.de 

Alfred Vollmer, 

alfred.vollmer@huethig.de 

Hans Jaschinski, 

hans.jaschinski@huethig.de 

www.elektronik-industrie.de

Inhalt 

Januar 2011 

Special: EMV 

60 

Dauerbrenner EMV 

Die EMV Messe 2011 in Stuttgart ist Anlass für unser 

Special: EMV ab Seite 48. In Beiträgen über Komponenten 

zur Erhöhung der EMV, über die zugehörige 

Messtechnik, über Dienstleistungen sowie die aktuelle 

Maschinenrichtlinie decken wir dieses Thema ab. 

78 

Oszilloskope 

Ein Beispiel für neue Power 

im Midrange-Oszilloskop-Bereich: 

Die Infinii- 

Vision 3000 X-Serie mit 

Bandbreiten bis 500 MHz. 

112 

High-Tech-Toys 

Diesmal schauen wir in das 

Innenleben einer Digitalzentrale 

zur Steuerung von Gartenbahnlokomotiven 

samt 

Signalen und Weichen an. 

Märkte+Technologien 

3 Editorial 

Anders als bisher 

6 Meldungen 

Coverstory 

38 Entwicklung intelligenter Antriebe 

Netzwerktechnik und Motorsteuerungsalgorithmen 

kombiniert 

Mikroelektronik 

21 Ganz ohne weitere Hardware 

Mikrocontroller steuert RGB-TFTs 

direkt 

26 Glitchfreie Frequenzgenerierung 

Timing-Design in Consumer- 

Applikationen vereinfachen 

32 Schick und schnell: 

Embedded GUIs mit Qt, Linux und ARM 


42 Wohin mit den Daten? 

Double Data Rate Speicher Anbindung 

in Low Cost FPGAs 

elektronik-industrie-Leser gewinnen immer 

Unter dieser Rubrik präsentieren wir Entwicklungstools, 

Messgeräte und andere nützliche Dinge die die 

Leser unserer Entwicklerzeitschrift gewinnen können. 

In dieser Ausgabe finden Sie die Gewinnspiele auf 

den Seiten 8, 10, 12 und 16. 

Leserservice infoDIREKT: 

Zusätzliche Informationen zu einem Thema erhalten 

Sie über die infoDIREKT-Kennziffer. So funktioniert’s: 

• www.elektronik-industrie.de aufrufen 

• Im Suchfeld Kennziffer eingeben, suchen 

CAE 

46 Fortschrittliche Entwurfsmethoden 

Gefragter denn je! 

48 Thermisches Management 

Eine Strategie, nicht nur eine Taktik 

52 PID-Entwurf leicht gemacht 

Passende Parameter für komplexe 

Regelkreise finden 

56 Engineering-Allrounder 

Physikalische Modellierung 

mechtronischer Systeme 

Special: EMV 

60 Dauerbrenner EMV 

Wireless, Automobilelektronik und 

Maschinenrichlinie als neue Herausforderung 

64 EMV-Test auf Anhieb zu bestehen 

Durch entwicklungsbegleitende 

Messungen 

66 Sicher ist sicher 

Wie man sichere Produkte in den Markt 

einführt und betreibt 

68 Kabelverschraubungen 

EMV-Prüfungen mit Bravour bestanden 

70 Störungsfreier Betrieb: 

Wirksamer EMV-Schutz durch gezielten 

Einsatz von Ferriten 

73 Ab Oktober 2011 gültig 

Erweiterter Frequenzbereich nach DIN 

EN 55022 wird Vorschrift 

74 Stimulussignale für EMV- 

Messungen an TV-Geräten 

Kostengünstig erzeugt 

Messtechnik 

78 DSOs: Was war, was wird 

Messgeräte für das Elektroniklabor 


82 Stromversorgungen Made in D-A-CH 

Lokale Hersteller auf einen Blick 

84 Spot on 

LED-Treiber für Hochleistungs-Leuchten 

86 Ohne Strom kein (LED)-Licht 

Wissenswertes über LED- 

Stromversorger 

88 Energie erntende Bausteine 

Drahtlose Sensoren aus vorhandener 

Abwärme speisen 

92 Mit Hybrid-Stromversorgungen 

fit für die Zukunft 

Forschung, Modifikation und Serienreife 

für Hybrid-Fahrzeuge 

95 Wechselstromnetze simulieren 

AC-Quellen als Konstantspannungsund 

als Konstantsstromquellen 

96 Wärmemanagement 

Mehr Energieeffizienz und Funktionalität 

100 LED-Netzteile 

Design-Lifetime wird zum 

Qualitätsbegriff 

104 Komplexe digitale Echtzeitregelsysteme 

Schaltungsstruktur entscheidet 

108 Stromversorgungen 

perfektionieren 

Aktuelles Redesign der 3-kW-Geräte 

Service 

76 Impressum 

112 High-Tech-Toys 

DiMAX 1200Z Digitalzentrale 

114 Firmenverzeichnis 

4 elektronik industrie 01-02/2011 


Inhalt 

Januar 2011 

online 

all-electronics.de 

Perfekt kombiniert: Ergänzend 

zum gedruckten 

Heft finden Sie alle Informationen 

sowie viele 

weitere Fachartikel, News 

und Produkte auf unserem 

Online-Portal. 

Online-Only-Artikel 

Neben den Fachartikeln in der elektronik industrie bieten wir über unseren 

infoDIREKT-Service weitere Fachartikel, Applikationsschriften, Applikationsvideos, 

Whitepapers, On-Line Entwicklungstools und andere tiefgreifende 

technische Artikel bzw. Services zum Download. In dieser Ausgabe 

bieten wir: 

AVR-Assembler-Kurs 

Auf der Website von Guy Weiler wird ein Assemblerkurs für AVR-Mikrocontroller 

kostenlos zur Verfügung gestellt. Der Kurs von fast 300 Seiten 

mit vielen Grafiken eignet sich gut für ein Selbststudium und wird in Luxemburg 

in der Technikerausbildung verwendet, dürfte demnach auch für 

die Leser der elektronik industrie von Interesse sein. 

infoDIREKT www.elektronik-industrie.de 430ei0111 

Whitepaper: Real- Time Solutions 

Das in diesem 18-seitigen Whitepaper diskutierte Konzept ist auf den gesamten 

Bereich von Intels Embedded Architecture Processoren zugeschnitten. 

Der primäre Fokus zielt nach der Überlegung Hard Real-Time vs. Soft 

Real-Time auf Echtzeitanwendungen der Hochleistungsprozessoren. 

infoDIREKT www.elektronik-industrie.de 

432ei0111 

Sprachverarbeitungs-Software 

Zur Erweiterung seines umfangreichen Angebots an Sprachverarbeitungs-Software 

kündigt Texas Instruments die Verfügbarkeit eines Satzes 

robuster Sprach und Faxverarbeitungs-Module für die Implementierung 

von Voice-Transcoding Lösungen und VoIP Media Gateways an. Die Adresse 

zum kostenlosen Download der VoLIB und FAXLIB Software lautet: 


435ei0111 

Whitepaper: Taktsynthese 

Silicon Labs hat einen DSPLL Taktsynthese IC mit einem Quarz zusammengepackt 

und bietet auf dieser Basis den Quarzoszillator (Si530 XO) 

und den VCXO (Si550 VCXO). Die DSPLL ist von 10 bis 945 MHz programmierbar. 

Das Whitepaper zeigt die Vorteile dieser Lösung. 


Technical Note: Power Estimation 

Diese Technical Note zeigt auf 14 Seiten Entwicklern wie sie die Low Power 

Merkmale der MachXO2 PLDs nutzen können, einschließlich Überlegungen 

zur Stromversorgung und eines Power Calculator Tools. 



Märkte + Technologien 

Meldungen 

elektronik industrie-Leser Gewinnen immer 

Einsendeschluss: 

31.03.2011 

Gewinnen Sie ein Embedded Entwicklungs-Kit für Spartan-6-FPGAs der 

Firma Xilinx im Wert von rund 500 Euro! 

Als Bestandteil ihrer Targeted-Design-Plattformen 

hat Xilinx verschiedene Entwicklungs- 

Kits für die Spartan-6-FPGAs zusammengestellt. 

Das hier zur Verfügung gestellte Kit zielt 

auf den Bereich Embedded. Es enthält eine 

Entwicklungsplatine, vollständige Entwicklungsumgebung, 

voll funktionsfähige 

marktspezifische IP-Cores, Targeted-Referenz-Designs, 

Referenzdesigns, umfassende 

Dokumentation und Kabel, damit Designs sofort 

begonnen werden können (out of the 

box). Der Anwender wird ebenfalls mit dem 

Quellcode und mit Simulationsdateien versorgt, 

die innerhalb einer Entwicklungsumgebung 

zum Aufbau der Endanwendung verwendet 

werden kann. 

Man kann auch Beispielcode modifizieren 

und laufen lassen, der als Bestandteil des 

Targeted-Referenz-Designs geliefert wird. 

Bild: Xilinx 

Diese nutzen wiederum einen implementierten 

kompletten 32-Bit-Softprozessor-Core Micro- 

Blaze und einen vollständigen Satz an gängiger 

Prozessorperipherie, wie: UART, MPMC (multiport 

memory controller), Flash, TEMAC (tri-mode 

Ethernet MAC), GPIO (generalpurpose I/O), 

I²C/SPI, Timer/Interrupt-Controller und Debug- 

Ports. Bei Einsatz der EDK (embedded development 

kit) kann man das Referenzdesign modifizieren, 

um Optimierungen bezüglich Leistung, 

Energieverbrauch und 

Ressourceneinsatz zu erzielen. 

Das Spartan-6-Embedded-Kit enthält eine 

Vollversion der ISE Design Suite 11.4 Embedded 

Edition, einer Eclipse-basierten Software-Entwicklungsumgebung 

und der uneingeschränkten 

Nutzung der eingebetteten IP. 

Um ein Embedded Entwicklungs-Kit für Spartan-6-FPGAs 

zu gewinnnen, einfach bis zum 

31.03.2011 eine E-Mail mit Betreff „Xilinx 

Spartan 6 Kit“ an diana.boenning@huethig. 

de unter der Angabe von Name und Firma. 

Viel Grück wünscht die Redaktion! 

Der Gewinner dieses Gewinnspiels wird in einer 

nächsten Ausgaben veröffentlicht. Der 

Rechtsweg ist ausgeschlossen. 


513ei0111 

Paradigmenwechsel bei Leistungshalbleitern 

Industrieweit erster 1200 V SiC Leistungs-MOSFET 

Cree führt den ersten SiC Leistungs-MOSFET in den Markt ein. 

Der von Eurocomp vertriebene CMF20120 D, ein 1200 VN-Kanal 

Leistungs- MOSFET vom Anreicherungstyp und für 20A kann Si 

Leistungs- MOSFETs, IGBTs und ESBTs in Applikationen ersetzen, 

die hohen Wirkungsgrad und kurze Schaltzeiten erfordern. 

Gegenüber 1200V Si Leistungs-MOSFETs, -IGBTs und -ESBTs haben 

die SiC-MOSFETs drei Vorteile: 

■■ geringe Abhängigkeit des sehr niedrigen Einschaltwiderstandes 

von nur 80mOhm von der Temperatur, damit geringer Spannungsabfall 

und geringe Verluste im leitenden Zustand. Bei Si-MOSFETs 

beträgt der Anstieg des RDSon über der Temperatur bis 250%, Bei 

SiC MOSFETs nur 20%. 

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Für alle, die höchste Spannung 

lieben und damit arbeiten: 

www.ea-electronic.eu 

Unsere Produktpalette auf einen Blick. 

■■ als Wide-Band Gap Halbleiter viel geringere Leckströme verglichen 

zu Si-MOSFETs, dies besonders bei höheren Temperaturen 

(100fach kleiner). 

Außerdem hat dieser unipolare Halbleiter wesentlich geringere Gatekapazität 

sowie Gateladung und damit geringste Schaltverluste. Auch 

kann er auf einfache Weise parallelgeschaltet werden. Der SiCLeistungs-MOSFET 

CMF20120 D kann alle 1200V Si MOSFETs und 

IGBTs ersetzen, einschließlich der 1200V IGBTs, die derzeit den Invertermarkt 

für Antriebe und Solarwechselrichter dominieren.SiC MOS- 

FETs können in der Boost- und Invertersektion von DC/AC Wandlern 

eingesetzt werden und können da die Schaltverluste um mehr als 

30% verringern. In Kombination mit Crees SiC Junction Barrier 

Schottkydioden liegt die Gesamtsystemeffizienz bei >99%. 1700V Typen 

des neuen SiC Leistungs--MOSFET werden in Kürze folgen. 

infoDIREKT 

442ei0111 



ASCET – Best Practice in Serie! 

Mit ASCET entwickelte Software ist in 

mehr als 100 Millionen Steuergeräten seit 

1997 erfolgreich in Serie unterwegs. 

ETAS ist Premium Member der AUTOSAR- 

Entwicklungspartnerschaft 

www.etas.com/ASCET 

ASCET ist zum Beispiel bei sicherheitsrelevanten 

Systemen, wie ABS, ESP, ASR, bei 

Motorsteuerungen oder bei alternativen 

Antrieben, wie Erdgas und Hybrid, zu finden. 

Wir freuen uns auf Ihren Besuch 

auf der embedded world 

in Nürnberg. 

Stand 415 in Halle 10. 

ETAS GmbH 

Borsigstraße 14 

D-70469 Stuttgart 

Telefon +49 711 89661- 0 

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www.etas.com 

ETAS/COM_Krl/02.2011


Meldungen 

Mit BeMicro haben Arrow Electronics und Altera 

eine kompakte und günstige Testhardware 

entwickelt, mit der Design-Ingenieure 

und Entwickler einfach die SOPC-Technologie 

(System on a Programmable Chip) erproben 

können. Bereits vor zwei Jahren stellten beide 

Unternehmen eine entsprechende Lösung 

in Form eines USB Sticks vor. Seit kurzem ist 

eine neue Variante des erfolgreichen Tools 

auf dem Markt: BeMicro Software Development 

Kit, kurz BeMicro SDK. BeMicro SDK erelektronik 

industrie-Leser gewinnen immer 


31.03.2011 

Gewinnen Sie eines von vier BeMicro Software Development Kits von Arrow 

und Altera im Wert von zusammen 316€! 

möglicht auf einfache Art und Weise, Embedded 

Soft-Core-Prozessoren zu evaluieren. Die 

Basis stellt ein Nios II Embedded-Prozessor von 

Altera dar. Diesen können Sie mit BeMicro testen 

und damit Ihr Embedded Design vereinfachen. 

Das BeMicro SDK kommt als „Plug-and- 

Play“ USB Stick und verfügt unter anderen 

über ein FPGA Base Board und Software-Entwicklungs-Tools. 

Desweiteren umfasst das Kit 

eine Open Source Eclipse-basierte, integrierte 

Design-Umgebung, Templates und ein Board 

Support Package sowie einen Ethernet Port, 

einen MicroSD Slot, On-board-Sensoren und 

Unterstützung für Betriebssysteme. Um ein 

BeMicro SDK zu gewinnen, können Sie sich 

bis zum 31. März 2011 unter folgendem Link 

registrieren: www.arroweurope.com/bemicrogewinnspiel 

und schon können Sie der Gewinner 

sein! Viel Glück wünscht die Redaktion! 

Die Gewinner der Gewinnspiele werden jeweils 

in einer der nächsten Ausgabe veröffentlicht. 

Der Rechtsweg ist ausgeschlossen. 

Bild: Arrow 


406ei0111 

Transceiver-Datenraten bis 28 Gbit/s 

FPGA-Familie in 28-nm-Technologie 

Altera hat jetzt Details zu seinem 28-nm- 

Porfolio bekanntgegeben. Nach Angaben 

von Paul Ekas, Director Component 

Product Planning bei Altera, handelt es 

sich dabei „um das branchenweit umfassendste 

28-nm-Angebot für viele unterschiedliche 

Designs“. 

In seinem 28-nm-Portfolio bietet Altera 

ein breites Spektrum, das sich nicht 

nur in der Anzahl der Logikelemente 

unterscheidet, sondern beispielsweise 

auch in der Transceiver-Technologie, 

der Produkt-Architektur, der IP-Integration 

und der Prozess-Technologie. So 

unterstützen die 28-nm-FPGAs Transceiver-Datenraten 

von 600 Mbit/s bis 

zu 28 Gbit/s, während es bei der Produkt-Architektur 

zum Beispiel spezielle 

auf Geschwindigkeit und Effizienz optimierte Speicher auf dem 

Chip, Hard- und Soft-Speichercontroller für die entsprechenden 

Bandbreiten-, Power- und Kosten-Anforderungen sowie performance-optimierte 

High-End-, Midrange- und Low-Cost-I/Os gibt. 

Darüber hinaus bietet Altera eine Serie von Systemlevel-IP-Elementen 

wie PCI Express (PCIe) Gen2 x1 und x4, PCIe Gen3 x8, 

Interlaken, 40 G/100 G- oder 100-Gigabit-Ethernet (100 GbE) als 

Hardwarefunktionen an. Um ein möglichst breites Spektrum an 

Anwendungen abzudecken, nutzt das Unternehmen den 28-nm- 

High Performance-Prozess (28HP) von TSMC für seine High-end- 

Paul Ekas, Director 

Component Product 

Planning bei Altera 

Familien Stratix V und HardCopy V, während der 28-nm-Low- 

Power-Prozess (28LP) für die Low-Cost-Familien Cyclone V sowie 

die Midrange-Serien Arria V zum Einsatz kommt. Der 28LP- 

Prozess ermöglicht einen ausgewogenen Mix von Performance, 

Kosten und Leistungsaufnahme, während der 28HP-Prozess die 

erforderliche Core- und Transceiver-Performance für höchste Ansprüche 

liefert. „Der 28HP-Prozess von TSMC ist 25% schneller als 

jede andere Prozesstechnologie von TSMC“, betont Paul Ekas. 

infoDIREKT 

Bilder: Altera 

512ei0111 




Meldungen 

Acal kauft zu 

Compotron unter neuem Dach 

Der britische Distributor Acal plc hat mit der BW-Holding GmbH 

einen Vertrag über den vollständige Kauf des Distributors Compo- 

TRON GmbH, München, geschlossen. Als Kaufpreis, der sich aus 

mehreren Elementen zusammensetzt, wurden umgerechnet 8,5 

Mio. Euro genannt. Compotron erzielte im Kalenderjahr 2009 einen 

Umsatz von 7,3 Mio. Euro und beschäftigt zur Zeit 22 Mitarbeiter. 

Das Compotron-Management Werner Brack und Brigitte 

Lohmaier, denen auch die BW-Holding gehört, bleibt dem Unternehmen 

erhalten. Der Spezialist für Kommunikationsbauelemente, 

Optoelektronik und Quarz-Produkte hat neben der Zentrale in 

München noch Niederlassungen in UK und Dänemark. Die Firma 

wird sich als separate Geschäftseinheit in die Electronics Division 

von Acal eingliedern und soll als starke unabhängige Marke erhalten 

bleiben. Damit ist Acal, nach dem Ende 2009 erfolgten Kauf 

der BFi Optilas, Dietzenbach, ein weiterer wichtiger Schritt in 

Richtung Spezialdistributor gelungen. 

infoDIREKT 

Sensor- und Messtechnik 

Starkes Wachstum 2010 

517ei0111 

Voll konfigurierbare Produkte. 

Schnellere Markteinführung. 

Komplette analoge Signalpfad-Lösungen zwischen 

Sensor und Mikrocontroller. 

Das Design präziser Sensorsysteme auf der Basis maßgeschneiderter 

analoger Lösungen nimmt Wochen oder gar 

Monate in Anspruch. Von der Idee über den Prototyp bis 

zur Testphase einschließlich des Schreibens der System- 

Algorithmen gab es für die Designer bisher keine Möglichkeit, 

Entwicklung und Produktion kritischer Sensorsysteme zu 

vereinfachen. Mit dem Sensor-AFE-System bietet National 

Semiconductor jetzt eine integrierte Hard- und Software- 

Entwicklungsplattform an. Kunden können ihr Design 

damit online erstellen, um es anschließend ihrem Bedarf 

entsprechend zu konfigurieren und zügig einen Prototypen 

zu erstellen. Mit ihren für bestimmte Sensortypen optimierten 

Produkten bietet die Sensor-AFE-Familie eine echte Alternative 

zu den bisherigen langen Hardwareentwicklungs-Zyklen. 

Im Bild: LMP90100 unterstützt eine Vielfalt an Sensoren. 

VA 

VIO 

Range 

Setting 

VA 

IB1 

Range 

Setting 

IB2 

Open/Short 

Sensor Detect 

POR 

Bild: AMA e.V. 

VIN0 

VIN1 

VIN2 

VIN3 

VIN4 

VIN5 

VIN6 

VIN7 

Flexible MUX 

Gain 

1, 2, 4, 8, 16, 

32 , 64, 128x 

PGA 

Calibration 

∑∆ 

Modulator 

Digital 

Filter 

MUX 

Serial 

Interface 

SCLK 

SDI 

SDO/DRDYB 

CSB 

Umsatz im Vergleich jeweiligen Vorjahr: Der Umsatz mit Sensor- und 

Messtechnik wächst 2010 gegenüber dem des Vorjahres um erwartete 37 %. 

Die Quartalsumfrage des AMA Fachverband für Sensorik unter 

seinen Mitgliedsunternehmen zeigt einen weiteren, deutlichen 

Aufwärtstrend der Sensor- und Messtechnik. Das dritte Quartal 

2010 ist nach der Auswertung des Verbandes bereits das fünfte 

Quartal in Folge mit deutlich positiver Umsatzentwicklung. Verglichen 

mit dem Vorquartal stieg der Absatz von Sensor- und 

Messtechnik um weitere 2 %. 

Die Stimmung unter den Mitgliedsunternehmen ist gut und zuversichtlich. 

Die Unternehmen erwarten für das vierte Quartal 

2010 eine weitere Umsatzsteigerung von rund 4 %. Kumuliert ergäbe 

sich somit ein ganzjähriges Umsatzplus von 37 % für das Jahr 

2010 auf die gesamte Branche gerechnet. Den Quartalsumfragen 

2010 zufolge erleben viele Unternehmen der klein- und mittelständisch 

geprägten Sensor- und Messtechnik einen regelrechten 

Nachfrageboom. AMA-Geschäftsführer Dr. Simmons: „Die gegenwärtige 

wirtschaftliche Entwicklung lässt darauf schließen, dass 

unsere Branche der Sensor- und Messtechnik als Schlüsselbranche 

für die Industrie im Laufe des kommenden Jahres zu ihrer gewohnten 

Wachstumsrate zurückfindet.“ 

infoDIREKT 

www.elektronik-industrie.de 

516ei0111 

© National Semiconductor Corporation, 2011. National Semiconductor, , PowerWise und WEBENCH sind eingetragene Warenzeichen. Alle Rechte vorbehalten. 

GND 

VREFP1 

V REF 

MUX 

VREFN1 

national.com/sensor_afe 

Internal 

Clock 

Generator 

CLK/XIN 

GPIO 

D6 ….. D0


Meldungen 

iSuppli 

ST führt bei Beschleunigungssensoren und Gyroskopen 

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17:14:41 

Bild: iSuppli 

STMicroelectronics hat laut iSuppli seine 

Spitzenposition im Bereich der MEMS-Bauelemente 

(Micro-Electro-Mechanical Systems) 

für den Consumer-Bereich und portable 

Applikationen untermauert. Nach Angaben 

des Marktforschungsunternehmens stieg 

der Umsatz von ST mit Consumer-MEMS- 

Bauelementen im Jahr 2010 um 63 % auf 353 

Mio. US-Dollar, was ungefähr dem Doppelten 

des Umsatzes des nächsten Konkurrenten 

entspricht. Nachdem das Unternehmen 

bei den Consumer-Beschleunigungssensoren 

in wenigen Jahren einen Marktanteil von 

rund 50 % erreicht hat, verzeichnet es nunmehr 

bei den MEMS-Gyroskopen einen 

ähnlichen Erfolg. ST brachte seit 2008 mehr 

als 30 Gyroskope auf den Markt und baute 

seinen nach Umsatz gerechneten Marktanteil 

Von RS Components betriebene Analysen 

zeigen, dass der Markt für die High Service- 

Distribution in Zentral- und Osteuropa einen 

Umfang von mehr als 1,5 Milliarden 

Euro hat. Kein Wunder also, dass der Distributor 

jetzt seinen Aktionsradius in den osteuropäischen 

Markt ausweitet. Den Beginn 

machen vollständige e-Commerce-Lösungen 

in Landesprache und -Währung in Polen, der 

Tschechischen Republik und in Ungarn. Diesem 

Schritt folgen in den kommenden Monaten 

andere osteuropäische Märkte. 

„Die erfolgreiche Restrukturierung unserer 

europäischen Organisation war ein 

wichtiger Faktor für die positive Gesamtentwicklung 

während des gesamten vergangenen 

Jahres“, sagte Klaus Göldenbot, 

Regional General Manager, RS Components 

EMEA. „Unsere Absicht ist es, ein 

solides Geschäft mit Verkaufserlösen in 

nennenswertem Umfang zu etablieren. 

Gleichzeitig wollen wir in fünf Jahren der 

führende High Service Level (HSL)-Partauf 

diesem Sektor von unter 1 % im Jahr 2009 

auf 30 % im Jahr 2010 aus. Kürzlich wurde 

die Marke von einer Milliarde verkauften 

MEMS-Sensoren erreicht. Die eigens für 

MEMS-Bauelemente genutzte 8-Zoll-Fab arbeitet 

derzeit mit einem Ausstoß von mehr 

als 1,5 Millionen Bauelemente am Tag. 

Wie iSuppli berichtet, wuchs der MEMS- 

Consumer-Markt im Jahr 2010 um 27 % auf 

1,6 Mrd. US-Dollar. Für die kommenden 

Jahre werden demnach ähnliche Zuwachsraten 

erwartet, sodass der Umsatz bis 2014 

auf über 3,7 Mrd. US-Dollar ansteigen wird. 

Um den Weg für weiteres Wachstum zu ebnen, 

dehnte ST sein MEMS-Portfolio jüngst 

auf Mikrofone und Drucksensoren aus. 

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MEMS-Umsätze 

der Top 20 

MEMS-Hersteller 

für Consumer- 

Bereich und portable 

Applikationen. 

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Regionale Wachstumsstrategie 

RS Components auch in Polen, Tschechien und Ungarn 

Bild: RS Components 

Klaus Göldenbot, 

Regional General 

Manager, RS 

Components 

EMEA. 

ner in diesen Märkten werden.“ Die Websites 

für Polen, Tschechien und Ungarn, bieten 

mehr als 500 000 Produkte aus den Bereichen 

Elektronik, Automatisierung und Instandhaltung. 

Alle Artikel gehen am Tag ihrer Bestellung 

vom RS Distributionszentrum im 

deutschen Bad Hersfeld aus auf den Weg 

zum Kunden. Vor Ort ansässige Vertriebsteams 

und regionale Multi Channel Marketing-Teams 

unterstützen die Erweiterung 

nach Osteuropa. 

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Webench Sensor AFE Designer 

Konfigurierbare Sensor Analog Front Ends 


Meldungen 

NUR FÜR 

FEINSCHMECKER 

Labor-Netzgeräte von TOELLNER 

Bild: National Semiconductor 

Unter den Bezeichnungen LMP91000 und 

LMP90100 hat National Semiconductor 

erstmals konfigurierbare Sensor Analog 

Front End (AFE)-ICs vorgestellt. Die Sensor 

AFE-ICs und das kostenlos verfügbare 

Online-Designtool Webench Sensor AFE 

Designer ermöglichen es den Entwicklern, 

einen Sensor auszuwählen, die Lösung zu 

entwerfen und zu konfigurieren und die 

Konfigurationsdaten an das Sensor-AFE 

herunterzuladen. Eine typische Sensor- 

Applikation, die zurzeit noch bis zu 25 

Bauelemente erfordern kann, reduziert 

sich damit auf ein einziges IC von National 

Semiconductor. 

Die ersten Bausteine sind jeweils auf eine 

bestimmte Sensor-Applikation ausgelegt 

und bringen verschiedenste Ausstattungsmerkmale 

mit, wie zum Beispiel programmierbare 

Stromquellen, Spannungsreferenz-Optionen 

und einstellbare Abtastraten 

und Verstärkungen. 

Das Online-Designtool enthält die technischen 

Spezifikationen Hunderter Temperatur-, 

Druck- und Chemikaliensensoren. 

In der Datenbank sind aktuell Produkte von 

Omega Engineering, Inc., Honeywell Sensing 

& Control, Tempco Electric Heater 

Corp. und All Sensors Corp. berücksichtigt. 

Der LMP90100 ist das ein mehrkanaliger, 

stromsparender 24-Bit-Sensor-AFE 

mit wirklich kontinuierlicher Hintergrund- 

Kalibrierung und Diagnosefunktionen für 

leistungsfähige Geber- und Messwertaufnehmer-Applikationen 

im Bereich der 

Temperatur- und langsamer Druckmessung. 

Die patentierte kontinuierliche Hintergrund-Kalibrierung 

eliminiert effektiv 

Offset- und Verstärkungsfehler über Zeit 

und Temperatur. Offset- und Verstärkungsfehler 

werden ohne Beeinträchtigung des 

zu messenden Signals ermittelt. Der Baustein 

enthält einen 24-Bit-Sigma-Delta- 


Der mehrkanalige 24-Bit-Sensor-AFE LMP90100 

ist für Applikationen im Bereich der Temperaturund 

langsamer Druckmessung geeignet. 

ADC mit flexiblem Eingangsmultiplexer 

für den Anschluss an beliebige Kombinationen 

von differenziellen oder Single-Ended-Eingängen. 

Signalverstärkung (1, 2, 4, 

8, 16, 32, 64 und 128), Abtastrate und Sensor-Diagnose 

können individuell für jeden 

Sensor programmiert werden. Außerdem 

stehen zur Ansteuerung der Sensoren zwei 

aufeinander abgestimmte Stromquellen 

zur Verfügung. Der IC ist für den Temperaturbereich 

-40...+125 °C spezifiziert. Da 

er im Durchschnitt weniger als 0,7 mA aufnimmt, 

eignet er sich ideal für Temperaturgeber 

in 4- bis 20-mA-Applikationen. 

Der zweite vorgestellte Baustein ist der 

LMP91000, ein vollständig konfigurierbarer 

Potentiostat mit geringer Leistungsaufnahme, 

der eine komplette, integrierte Signalpfad-Lösung 

zwischen Sensor und 

A/D-Wandler implementiert. Er eignet 

sich besonders für den Einsatz in Micropower-Chemikalien- 

und Gassensor-Applikationen 

(z. B. Einzelgassensoren mit drei 

Elektroden oder Sauerstoffsensoren mit 

zwei Anschlüssen) und benötigt eine Eingangsspannung 

im Bereich 2,7...5,5 V. Der 

Baustein misst den Strom in einem Potentiostat, 

der proportional zur Gaskonzentration 

ist. Mit Hilfe eines Transimpedanz- 

Verstärkers erzeugt er eine Ausgangsspannung 

proportional zum Zellenstrom. Die 

Transimpedanz-Verstärkung kann vom 

Anwender über ein I2C-kompatibles Interface 

programmiert werden, sodass der IC 

Giftgas-Empfindlichkeiten von 0,5 nA/ 

ppm bis 9,5 nA/ppm unterstützt Der 

LMP91000 kann mit Spannungen von 2,7 

V bis 5,5 V betrieben werden. 

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515ei0111 

Baureihe TOE 8952 

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Meldungen 

elektronik industrie-Leser gewinnen immer 


30.04.2011 

Gewinnen Sie ein ConnectCore Wi-i.MX51 Integrationsmodul für Linux 

spendiert von Atlantik Elektronik im Gesamtwert von 600 €! 

Das ConnectCore Wi-i.MX51 von Digi International 

für Linux ist speziell für den effi zienten 

Einsatz in industriellen Anwendungen wie beispielsweise 

in Bedienterminals mit Videofunktionalität 

geeignet (siehe auch Beitrag auf Seite 

32). Dank der Linux-Unterstützung entfallen 

zusätzliche Kosten für proprietäre Betriebssysteme. 

Mit dem Wi-i.MX51 stellt Digi International 

ein Modul auf Basis des Freescale i.MX515 

bereit, das die Integration eines modernen 

Cortex-A8 der 600/800 MHz Kategorie in eigene 

Embedded Linux Projekte stark vereinfacht. 

Neben den im i.MX51vorhandenen Features, 

verfügt das Modul vor allem über eine WLAN 

Schnittstelle nach IEEE 802.11a/b/g/n und ist 

damit gut für Kommunikationsaufgaben in den 

Bereichen Medizintechnik, Digital 

Signage,Sicherheits- und Überwachungstechnik, 

Zugangskontrolle, Automatisierung, Verkehrs- 

und Energietechnik geeignet. Um ein 

ConnectCore Wi-i.MX51 für Linux zu gewinnen, 

registrieren Sie sich einfach per E-Mail 

bis zum 30. April 2011, mit Betreff Connect- 

Core Wi-i.MX51 für Linux und mit Angabe von 

Namen und Firma, bei: c.seidl@atxx.de und 

schon können Sie der Gewinner sein. Viel 

Glück wünscht die Redaktion! Die Gewinner 

der Gewinnspiele werden jeweils in einer der 

nächsten Ausgaben veröffentlicht. Der Rechtsweg 

ist ausgeschlossen. 

Bild: Digi International 


404ei0111 

WSTS/ESIA 

Europäische Halbleiter-Umsätze im November 2010 

Die Halbleiterumsätze in Europa erreichten im 

November 2010 die Marke von 2,534 Mrd. Euro bzw. 

3,422 Mrd. US-$ (gleitender 3-Monats-Mittelwert) 

Die Halbleiterumsätze in Europa verbessern 

sich kontinuierlich. Der WSTS und die für 

die europäische Region zuständige ESIA ga- 

Bild: WSTS/ESIA 

ben bekannt, dass zum 

5. Mal in Folge im November 

2010 im Vergleich 

zum Vormonat 

ein Zuwachs erzielt 

werden konnte, aktuell 

sind es +2,5 % (gemessen 

als gleitender Mittelwert 

über die vergangenen 

drei Monate). 

Ganz im Gegensatz zu 

allen anderen Regionen 

in der Welt, die einen 

Rückgang zu verzeichnen hatten. 

Diskrete, Sensoren/Aktuatoren und MOS 

Micro waren die Hauptverantwortlichen für 

das November-Wachstum in Europa, während 

Optoelektronik und Logik-Bauelemente 

schwächen zeigten. Speicher legten ebenfalls 

zu: besonders MOS- um +3,5 % und 

Flash-Speicher um 9,9 %. In der Summe erreichten 

alle Halbleiter-Bauelemente-Umsätze 

in Europa im November 2010 3,422 Mrd. 

US-$. Im Jahresvergleich ein Zuwachs von 

28,7% gegenüber demselben Zeitraum 2009. 

Weltweit wurden im November 2010 Halbleiter 

im Wert von 25,972 Mrd. US-Dollar 

umgesetzt, ein Minus von 0,9 % gegenüber 

dem Vormonat aber ein Plus gegenüber November 

2009 von 14,4 %. 

infoDIREKT 

518ei0111 

_05EAR_Hivolt_hivolt.de_ei_as_gepr.pdf;S: 1;Format:(45.00 x 67.00 mm);09. Jun 2010 13:46:56 

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12 elektronik industrie 01-02 / 2011 


_EI_06_45423.indd 1 

09.01.2007 17:52:00 U


Meldungen 

ZVEI 

Leiterplattenmarkt normalisiert sich im Oktober 2010 

Der Umsatz der Leiterplattenhersteller 

war im Oktober 2010 mit minus 1,6 % geringfügig 

niedriger als im September. Er 

hat jedoch zum Vergleichsmonat 2009 

um 28 % zugelegt. Dies berichtet der 

ZVEI Fachverband PCB and Electronic 

Systems. Gegenüber dem Durchschnitt 

der letzten zehn Jahre erreichte der Oktober 

2010 ein um 2 % höheres Umsatzniveau. 

Seit Jahresbeginn zeigt die monatliche 

Verkaufskurve eine steigende Tendenz. 

Der bis Oktober kumulierte Umsatz 

des Jahres 2010 war 34 % höher als im 

gleichen Zeitraum des vorangegangenen 

Jahres. 

Der Auftragseingang im Oktober 2010 

bestätigte die bereits erwartete Normalisierung 

der Bestellungen zum Jahresende. 

Wie im 2. Quartal vermutet, handelte es 

sich zuvor teilweise um Vorratsbestellungen 

vor dem Hintergrund einer erwarteten 

Bauteileverknappung. Zudem waren insbesondere 

die Verkaufserwartungen der 

Photovoltaik-Industrie höher als sie 

schließlich realisiert werden konnten. 

Der Auftragseingang im Oktober 2010 

lag sowohl gegenüber September 2010 als 

auch Oktober 2009 um etwa ein Drittel 

niedriger. Die vorhandenen Auftragsbestände 

sind noch immer deutlich höher als 

in den Vorjahren. Der zehnjährige Durchschnitt 

wird um 26 % übertroffen. Durch 

die Normalisierungen bei den Bestellungen 

bei gleichzeitig normalem Umsatzniveau 

fiel das Book-to-Bill Ratio auf 0,66. Die 

Mitarbeiterzahl entwickelt sich weiterhin 

Book-toBill Ratio der Leiterplattenhersteller in 

Deutschland für Oktober 2010 

positiv. Gegenüber September 2010 beschäftigte 

die Branche 1 % mehr und gegenüber 

dem Vorjahresmonat 12 % mehr 

Menschen. Die Zahl der Arbeitnehmer 

entspricht nun fast der des Vorkrisenjahrs 

2008. 

infoDIREKT 

Bild: ZVEI e.V. 

511ei0111 

Stromsparende Mikrocontroller für batterieschonendes Design 

Microchip bietet geringsten Stromverbrauch im Aktiv- und Sleep-Modus 

Erhöhen Sie die Batterielebensdauer Ihrer Anwendung durch PIC® Mikrocontroller 

mit nanoWatt XLP Technologie. Die branchenweit geringste Stromaufnahme im 

Aktiv- und Sleep-Modus ist dabei garantiert. 

Microchips neue PIC12F182X-, PIC16F182X- und PIC16F19XX-MCUs bieten umfangreiche 

Peripherie sowie eine Stromaufnahme im Aktivmodus von weniger als 50 μA; im Sleep-Modus 

bis hinab auf 20 nA. Damit lassen sich batterieschonende Designs entwickeln, die auch 

mit kapazitiver Berührungssensorik, LCD, Datenkommunikation und anderen Funktionen 

ausgestattet werden können, durch die sich Ihre Produkte vom Wettbewerb unterscheiden. 

Microchips verbesserte Mid-Range 8-Bit-Architektur bietet bis zu 50% mehr 

Leistungsfähigkeit und 14 neue Befehle, was eine bis zu 40% bessere Code-Ausführung 

gegenüber früheren 8-Bit PIC16 MCUs garantiert. 

Microcontrollers 

Digital Signal 

Controllers 

Analog 

PIC12F182X- und 

PIC16F182X-Baureihen bieten: 

Gehäuse von 8 bis 64 Pins 

mTouch kapazitive Berührungssensorik 

umfangreiche Datenkommunikations- 

Peripherie 

Dual I 2 C/SPI-Schnittstellen 

PWM-Ausgänge mit unabhängigen 

Zeitbasen 

Datensignal-Modulator 

PIC16F19XX-Bausteine bieten: 

mTouch kapazitive Berührungssensorik 

LCD-Treiber 

umfangreiche Datenkommunikations- 

Peripherie 

mehr PWM-Kanäle mit unabhängigen 

Timern 

bis zu 28 KB Flash-Programmspeicher 

verbessertes Daten-EEPROM 

32-stufige Bandlückenreferenz 

drei Rail-to-Rail Eingangskomparatoren 

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Der Name Microchip, das Microchip-Logo und PIC sind eingetragene Marken; mTouch ist eine Marke der Microchip Technology Incorporated in den USA und in anderen Ländern. © 2010 Energizer. Energizer ist eine Marke von Energizer. 

Alle anderen Marken sind im Besitz der jeweiligen Eigentümer. © 2010, Microchip Technology Incorporated, Alle Rechte vorbehalten. ME269Ger/08.10


Meldungen 

Distributionsvertrag 

Epson Europa Electronics GmbH und Ineltek GmbH 

Der zwischen der Halbleitersparte der Epson 

Europe Electronics GmbH und Ineltek GmbH 

zum 1. Januar 2011 geschlossene Distributionsvertrag 

deckt die europäischen Märkte Deutschland, 

Großbritannien, Russland, Österreich und 

Ungarn ab. Vor allem die 16- und 32-Bit-Mikrocontroller 

von Epson mit STN- / CSTN- / TFT- 

Grafik LCD-Controller und die eigenständigen 

Display Controller für alle üblichen Displays 

bilden eine ideale Ergänzung zum bestehenden 

Produktportfolio von Ineltek. Zudem bieten die 

HDR Kamera-ICs und Network-Kamera-Lösungen 

weitere Einsatzmöglichkeiten für industrielle 

und automotive Anwendungen. Beide 

Unternehmen wollen mit dieser Partnerschaft 

ein zusätzliches Wachstum im europäischen 

Markt generieren. Epson sieht zudem mit der 

Erweiterung des Distributions-Netzwerk um einen 

Spezialdistributor vor allem eine Steigerung 

des Marktanteils. 

infoDIREKT 

441ei0111 

Gewinner 

Gewinner aus Ausgabe 10/2010 

In der elektronik industrie 10-2010 hatten 

die Leser die Chance ein 4 1/2-stelliges 

TRMS Handmultimeter U1253B 

Orange Line mit leuchtstarkem OLED 

Display von Agilent gespendet von data- 

Tec im Wert von über 400€ zu gewinnen. 

Der glückliche Gewinner ist: 

Romuald Girardey 

Endress+Hauser, Weil am Rhein 

Herzlichen Glückwunsch! 

Gewinner 

Christian Schaufler (rechts) 

von dataTec überreicht den 

Gewinn an Romuald Girardey 

von Endress+Hauser. 

Gewinner aus Ausgabe 8/9-2010 

In der elektronik industrie 

8/9-2010 hatten unsere Leser die 

Chance zehn Chac-Designgehäuse 

im Gesamtwert von 500,- € gespendet 

von Fischer Elektronik zu 

gewinnen. Die glücklichen Gewinner 

sind: 

Andres Wessel, Bertrandt Ingenieurbüro 

GmbH,Köln/ Uwe Schoch, 

Pilz GmbH & Co. KG, Ostfildern/ 

Jörn Räther Kuhnke Automation 

GmbH & Co. KG, Malente/ 

Dipl.- Ing. (FH) Martin Wisotzky, 

SEN - System Entwicklung Nordhausen 

Nordhausen/ Wolfgang 

Boeuf Hüttlin GmbH, Schopfheim/ 

Gregor Steiner, Pilatus Aircraft 

Ltd, Stans/ Werner Lips, WL Computer 

& mehr, Melle/ Anna Störmer, 

Kiel, /Gisella Kunz, Minden/ 

Heike Gangwisch, Algermissen. 

Bild: Fischer Elektronik 

Die Glücksfee Heike Voila vom 

Sekretariat der Geschäftsleitung 

von Fischer Elektronik bei der 

Ziehung der zehn Gewinner. 

Die Gewinne wurden bereits übermittelt. 

Herzlichen Glückwunsch! 

Bild: Luxteraw 

Übernahme 

Luxtera AOC 

bei Molex 

Molex hat den Luxtera-Geschäftsbereichts 

für Active Optical 

Cables (AOC) übernommen. 

Außerdem überträgt 

Luxtera alle Teile seines derzeitigen 

und zukünftigen AOC- 

Geschäfts auf Molex, unter anderem 

auch die aktuellen QS- 

FP+ (Quad Small Form Factor 

Pluggable)-40Gbps-Ethernetund 

InfiniBand-Produkte und 

-Kunden. Im Rahmen eines 

Exklusiv-Abkommens entwickelt 

und liefert Luxtera leistungsstarke 

Chipsets für Molex-Produkte 

auf Basis der 

Luxtera-Si-Photonik-Technologie, 

u.a. die neue Generation 

von 14Gbps- und 4-Kanal- 

25Gbps Produkten für den 

100Gbps-Ethernet und Infini- 

Band. 

infoDIREKT 

471ei0111 

Active Optical Cables (AOC) 

verfügen an den Enden über 

Wandler optisch auf elektronisch 

und umgekehrt. 



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Meldungen 

elektronik industrie-Leser gewinnen immer 


31.03.2011 

Gewinnen Sie eines von drei MCB9BF500 Evaluationsboards gespendet von 

Fujitsu im Wert von zusammen 300,- €! 

Das MCB9BF500 ist ein einfaches Evaluationboard 

für die Mikrocontroller ARM Cortex- 

M3 der MB9B500 Serie von Fujitsu. Die Leser 

der elektronik industrie haben die Möglichkeit 

drei dieser Boards zu gewinnen. Das 

Board wird zusammen mit ULINK-ME geliefert 

und ermöglicht dem Entwickler die 

schnelle Softwareentwicklung noch bevor die 

Zielapplikation verfügbar ist. Der Gewinn umfasst: 

■■ RoHS konformes Board mit Mikrocontroller 

MB9BF500R 

■■ ULINK-ME 

Bild: Fuijitsu 

■■ 

■■ 

■■ 

■■ 

Trace- und JTAG Steckverbinder 

8 LEDs, Power-LED 

4 SchalterUser 

Reset Taste 

■■ 

USB Host und USB Device Steckverbinder 

■■ Potentiometer 

■■ Die MCU-Pins sind auf Pin-Header rausgeführt 

Um eines der drei MCB9BF500 Evaluationboards 

zu gewinnen einfach bis zum 

31.3.2011 eine E-Mail mit Betreff: Evaluationsboard 

an Diana.Boenning@huethig.de 

und schon können Sie der Gewinner sein! Viel 

Glück wünscht die Redaktion! Die Gewinner 

der Gewinnspiele werden jeweils in einer der 

nächsten Ausgabe veröffentlicht. Der Rechtsweg 

ist ausgeschlossen. 


402ei0111 

Abgekündigt 

Ersatz für ASICs und Standard-ICs 

Analog, digital oder Mixed Signal 

Die Firma ASIC in Emmering ist seit vielen 

Jahren damit beschäftigt, kundenspezifische 

Schaltungen (ASICs) und abgekündigte 

Standardbauteile zu entwickeln. Dabei 

spielt es keine Rolle, ob die Schaltungen 

analog, digital oder Mixed Signal sind. 

Namhafte Hersteller aus Industrie, Luftund 

Raumfahrt, Medizintechnik sowie 

Sensortechnik zählen zum lang jährigen 

Kundenkreis 

Die Firma hat Erfahrung mit Bipolarund 

CMOS-Prozessen von verschiedenen 

Foundries bis zu 650V. Da man bei der 

Herstellung alle notwendigen Schritte von 

der Schaltungsentwicklung bis zur Lieferung 

von getesteten Bauteilen betreut, sind 

zusätzlich alle denkbaren Sonderwünsche 

möglich: 

■■ beliebiges Gehäuse 

■■ erweiterter Temperaturbereich, z. B. für 

militärische Anwendungen 

■■ zusätzliche Tests, wie Burn-In, Kaltund 

Heißtest 

Auch abgekündigte ASICs kann man in 

vielen Fällen wiederbeleben. Die ursprüngliche 

Schaltung wird nach Unterlagen oder 

durch „Reverse Engineering“ rekonstruiert. 

Auch bei kleinen Stückzahlen können 

oft Lösungen gefunden werden, weil ASIC 

neben Full Custom Designs auch noch Arrays 

(Semi Custom Design) bereitstellen 

kann. 

Der Service von ASIC ist auch deshalb 

wichtig, da für viele Sicherheitsanwendungen, 

wie in der Luftfahrt, die verwendeten 

Bauteile nicht älter als zwei Jahre sein. 

Das Einlagern von abgekündigten ICs ist 

also nicht möglich. Außerdem kann man 

um die Abhängigkeit von einem einzigen 

Lieferanten zu reduzieren, schon vor einer 

Abkündigung ein kompatibles IC entwickelt 

werden. Damit hat der Anwender 

mehr Sicherheit beim Ausfall eines Lieferanten 

(Second Source). 

Bild: ASIC 

Layoutprint eines nachgebauten ASICs. 

infoDIREKT 

www.elektronik-industrie.com 

408ei0111 




Meldungen 

Verstärkung in der Geschäftsführung bei Harting 

Dr. Michael Groß wird Leiter des Ressorts ICPN / RFID 

Dr. Michael Groß, ab 1.Januar 2011 

zuständig für das Ressort ICPN/RFID. 

Am 1.Januar 2011 übernahm Dr. Michael Groß 

in der Harting Electric GmbH & Co. KG die Verantwortung 

für das Ressort ICPN/RFID. Unter 

dem Begriff „Automation IT“ bietet Harting hier 

Bild: Harting 

mit der Dachmarke Ha-VIS ein durchgängiges 

Programm an Ethernet Netzwerkkomponenten 

und Verkabelung an. Ha-VIS RFID steht für vollständig 

integrierte RFID-Lösungen. Dr. Michael 

Groß war Technischer Berater der DABAC 

GmbH und gleichzeitig Geschäftsführer der 

autoID System GmbH. Er ist Miterfinder einer 

RFID-Lösung über NFC zur Nachverfolgung 

von Verbandsmaterial im Operationssaal. Beim 

VDI wirkte er an der Erstellung der VDI-Richtlinie 

4416 „Betriebsdatenerfassung und Identifikation 

– Identifikationssysteme“ sowie an 

einer Richtlinie für die RFID Potenzialanalysen 

mit. 

infoDIREKT 

447ei0111 

In 30-nm-Technologie 

Industrieweit erstes DDR4 DRAM 

Bild: Samsung Electronics 

Samsung hat die Entwicklung des industrieweit 

ersten DDR4 DRAM Prototyp-Moduls in 

30-nm-Prozesstechnologie abgeschlossen. 

Gegenüber DDR3 DRAMs für 1,35 und 1,5V, 

Die DDR4 DRAMs erreichen 1,6 bis 3,2 Gbps, das 

ist das Doppelte der DDR2 und 3 Geschwindigkeit. 

die mit bis zu 1,6Gbps arbeiten und auf einer 

äquivalenten 30-nm-Prozesstechnologie basieren, 

kann das DDR4 DRAM-Modul bei einer 

Spannung von 1,2V eine Datenübertragungsrate 

von 2,133Gbps erreichen. In Notebooks 

senkt es im Vergleich zu 1,5V DDR3 Modulen 

den Energieverbrauch um 40 Prozent. Das Modul 

enthält Pseudo Open Drain (POD), eine 

neue Technologie, die in Grafik-DRAMs implementiert 

wurde und dafür sorgt, dass das neue 

DDR4 DRAM beim Schreiben und Lesen nur 

halb soviel Strom aufnimmt wie DDR3 

DRAMs. 

infoDIREKT 

467ei0111 

Workshop-Termine 

BeMicro SDK Board und die Nutzung von Soft-Core-Prozessoren 

Derzeit läuft bereits eine Workshop-Reihe von 

Arrow, in denen das BeMicro SDK Board und 

die Nutzung von Soft-Core-Prozessoren demonstriert 

werden. Teilnehmer erfahren darin, 

wie sie ein Software-Projekt mit einem Nios II 

Embedded-Prozessor entwerfen, kompilieren 

und testen. Besuchen Sie Arrow auch auf der 

Embedded World (1.-3.3.2011 in Nürnberg). 

Arrow lädt die Leser der elektronik industrie 

herzlich zu seinem Messestand in Halle 12, 

Stand 366 ein. Dort werden BeMicro SDK und 

andere Embedded-Lösungen demonstriert. 

Hier die Termine für die nächsten BeMicro SDK 

Workshops. Teilnehmer des Workshops (Kosten: 

45 EUR) erhalten einen BeMicro SDK um- 

sonst. Die nächsten Termine sind: 

■■ Jena: 15. März 2011 

■■ Hannover: 17. März 2011 

■■ Frankfurt: 23. März 2011 

Dortmund: 24. März 2011 

■■ 

Weitere, aktualisierte Termine finden sich auf 

der Anmeldungsseite im Internet. Buchung 

Workshop unter infoDIREKT. 

Siehe auch Gewinnspiel auf Seite 8 in dieser 

Ausgabe. Dort haben Sie die Möglichkeit eines 

von vier BeMicro Software Development Kits 

von Arrow und Altera im Wert von zusammen 

316 € zu gewinnen. 

infoDIREKT 

446ei0111 

www.elektronik-industrie.de elektronik industrie 01-02/2011 17


Meldungen 

Ob Spritzwasser, Kondenswasser oder unter 

Wasser – MTM Power Module sind absolut 

wasserdicht und die Leser der elektronik industrie 

haben die Möglichkeit eines zu gewinnen. 

Das in der Welt einzigartige Verfahren 

des thermoselektiven Vakuumvergusses 

ermöglicht den störungsfreien Einsatz der 

Stromversorgungsmodule mit AC- (90…264 

VAC) und DC-Weitbereichseingang 

(100…353 VDC) im Feldbereich. Die Module 

der Serie PM-IP67A100 mit den Single Ausgangsspannungen 

24 V, 36 V und 48 V sind 

für den weltweiten Einsatz unter extremen 

Umgebungsbedingungen wie Staub und 

Feuchtigkeit konzipiert und ermöglichen dem 

Anwender die effiziente, kostensparende Lösung 

unterschiedlichster Stromversorgungsaufgaben 

für alle „on machine“ Applikationen. 

MTM Power entwickelte diese Module 

speziell für dezentrale, schaltschranklose 

Systeme – dem neuen Trend in der Automatielektronik 

industrie-Leser Gewinnen immer 


31.03.2011 

Gewinnen Sie eine IP-67 200W Primärschaltregler Stromversorgung gespendet 

von MTM Power im Wert von 476 €! 

Bild: MTM Power 

on. Weitere Merkmale sind die mechanisch und 

elektrisch robuste Konstruktion, SMD-Technologie, 

automatische Einzelstückprüfung und ein 

100-%-Burn-In-Test. Die Serie PM-IP67A100 

hat eine Dauerausgangsleistung von 100 W, ist 

leerlauf- und kurzschlussfest und arbeitet in 

einem Temperaturbereich von -25 bis +70 °C. 

Die Module verfügen über CB-Scheme und 

sind VDE- und UL/cUL-approbiert. Das Gerät 

mit einer Ausgangsspannung von 24 V ist 

auch als Version mit Limited Power Source 

erhältlich. Neben der 100-W-Variante enthält 

die Gerätefamilie PM-IP67A Typen mit 50 W 

und 75 W (jeweils mit Single-Ausgängen) und 

200 W (Single- und Dual- 

Ausgängen). Um eines der 

drei zu gewinnen einfach bis 

zum 31.3.2011 eine E-Mail 

mit Betreff an: gewinnspiel@ 

mtm-power.com und schon 

können Sie der Gewinner 

sein! Viel Glück wünscht die 

Redaktion! Die Gewinner der 

Gewinnspiele werden jeweils 

in einer der nächsten Ausgabe 

veröffentlicht. Der 

Rechtsweg ist ausgeschlossen. 

Elektronik Industrie: 

57 x 146 + 3 mm Beschnitt (oben, links, unten) 


403ei0111 

Atomuhr in Chipbauform 

Ersetzt mit doppelter Genauigkeit OCXOs und TCXOs 

Wir stellen aus: 

Halle 12.321 

DC-USV 

UPSI-B-2410 

• von -30...+70°C einsetzbar 

• hohe Standzeit durch 

CYCLON-Batteriepack 

• mit Reboot-Funktion 

Der Atomoszillator 

SA.45s bietet für 1500 

US$ die doppelte 

Genauigkeit eines 

OCXO. 

Symmetricom gibt bekannt, dass der kleinste 

Atomoszillator der Welt mit dem geringsten 

Energieverbrauch ab sofort im Handel erhältlich 

ist. Die neu herausgebrachte SA.45s-Atomuhr 

in Chipgröße (CSAC) bietet die Genauigkeit 

und die Stabilität einer Atomuhr, während 

enorme Fortschritte bei Größe, Gewicht und 

Leistungsfähigkeit gemacht werden konnten. 

Das jüngste Mitglied der Quantum-Atomoszillatoren-Familie 

ist gut für tragbare Anwendungen 

geeignet, bei denen es auf präzise Synchronisation 

und hohe Zeitstabilität in Umgebungen 

ohne GPS-Empfang ankommt. Durch die 

Genauigkeit und den extrem geringen Energieverbrauch 

ist die SA.45s CSAC gut für eine 

Anzahl von anspruchsvollen Anwendungen 

einschließlich Militär geeignet. Das Produkt 

wird mit standardmäßigem und militärischem 

Temperaturbereich angeboten. Es besticht 

durch mehrere technologische Funktionen, die 

zur Miniaturisierung beigetragen haben: Volumen 

16 cm³, Gewicht 35 Gramm und Leistungsaufnahme 

115 mW. Die Ganggenauigkeit 

ist um zwei Größenordnungen besser ist, als 

die der Lösungen auf Quarzbasis (OCXO, TC- 

XO), die diese Atomuhr ersetzen soll. 

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444ei0111 

Bild: Symmetricom 

Bicker Elektronik GmbH 

Telefon +49 906 / 70595-0 

info@bicker.de || www.bicker.de 



Meldungen 

RS Components 

Mess- und Prüfzubehör 

RS Components hat dem Sortiment mehr 

als 500 Produkte für Prüf- und Messtechnik 

hinzugefügt. Außerdem gibt es eine eigene 

Microsite innerhalb des RS Webshops. 

Sie bietet Details zu allen Produkten und 

weiteres unterstützendes Material, das Entwickler 

beim Design von Anwendungen in 

der Prüf- und Messtechnik gebrauchen 

können. Die Zusammenstellung von Komponenten 

schließt renommierte Hersteller 

wie Tyco Electronics, Phihong, IMS Connector 

Systems, Crydom und Telegärtner 

ein. Bemerkenswert sind zahlreiche Produkte 

für die Übertragung von HF-Signalen. 

Hierzu gehört eine große Bandbreite 

an HF-Steckverbindern und Adaptern für 

Die Mess- und Prüftechnik verstärkt nach 

kleineren und fortschrittlichen Komponenten 

wie Steckverbindern. 

alle Industriestandards. Hinzu kommen 

neuartige Schalter und Dämpfungsglieder 

ebenso wie Stromversorgungen, Überspannungsableiter 

und Relais. 

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546ei0111 


Green Power 

60 W Tischnetzgeräte 

Bild: Globtek 

Die Netzgeräte erfüllen die EuP 

Step 2/Engergielevel V. 

Die Netzgeräte der Serie GT-41132 von Globtek besitzen auswechselbare 

Länderadapter, eine doppelte Schutzisolierung 

sowie geregelte Ausgangsspannungen im Bereich von 12 bis 

24 V DC in 0,1-V-Schritten und mit bis zu 60 W Ausgangsleistung. 

Das geschlossene, ungeschlitzte Gehäuse besteht aus 

schlagfestem Polykarbonat und wird durch Konvektion gekühlt, 

Die Gehäuseabmessung betragen 50 x 116 x 31 mm. 

Weitere Eigenschaften sind: Schutzfunktionen für Übertemperatur, 

Strom, Spannung und Kurzschluss; Universale Eingangsspannung 

von 90...264 V AC. UL-konform und weitere 

Zulassungen nach IEC/EN60950. EMV-Bestimmungen nach 

FCC Klasse B für ITE sowie die EU-Richtlinien. 

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547ei0111 

Multisim Component Evaluator 

1000 lineare Schaltungsmodelle 

Analog Devices und National Instruments 

haben bei der neuen Version des Bauteile- 

Evaluierungstools NI Multisim mit zusätzlichen 

Leistungsmerkmalen und noch mehr 

Funktionen zusammengearbeitet. Beim Einsatz 

des Tools profitieren Entwickler von einer 

einfach bedienbaren Umgebung zur Simulation 

linearer Schaltkreise mit Bauteilen 

von Analog Devices. Das kostenlose Bauteile-Evaluierungstool 

NI MultiSim ist auf der 

Website von Analog Devices zu finden und 

kann dort heruntergeladen werden. 

Zwei deutlich verbesserte Leistungsmerkmale 

ermöglichen Entwicklern die Realisierung 

größerer und komplexerer Schaltungen 

sowie den einfachen Import eigener 

Modelle in das Softwarewerkzeug. Durch 

die Kombination von über 1000 Verstär- 

kern, Schaltern und Spannungsreferenzen 

von Analog Devices mit mehr als 550 Simulationsmodellen 

von NI haben Entwickler 

freien Zugang zur Simulationsumgebung. 

Damit können sie einfach mit Schaltungen 

experimentieren und dabei die Entwicklungszeit 

sowie die Kosten reduzieren. 

„Mit dieser angepassten Version der Simulationsumgebung 

NI Multisim können Ingenieure 

einen grafischen Ansatz zur Evaluierung 

vieler Analogbauteile von Analog Devices 

nutzen. Das Ergebnis ist die Flexibilität 

und kreative Freiheit zur schnellen Optimierung 

von Entwicklungsentscheidungen,” sagt 

Bhavesh Mistry, General Manager, National 

Instruments Electronics Workbench Group. 

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548ei0111 



Neue Produkte 

Für Medizineinsatz 

Differenzdrucksensor für 0 bis 3500 Pa 

Erweiterung der MSP430 Value Line-Mikrocontroller 

Mehr Speicher und kapazitiver Touch 

Der Sensor SDP2108-R der Sensirion 

AG ist eine hochwertige Lösung 

für die Messung von Luft- 

 

strömen in der medizinischen 

Beatmung. Der Differenzdrucksensor 

der SDPx108 Serie ist mit 

einer Ansprechzeit von 8 ms sehr 

schnell, hochpräzise und weist 

einen erweiterten Messbereich 

von 0 bis 3500 Pa auf. Er basiert 

auf dem bewährten SDP1108-R 

und zeichnet sich durch ähnliche 

 

 

 

 

 

 

 

 

Bild: Sensirion 

mechanische, elektrische und 

physikalische Eigenschaften aus. 

Der Differenzdrucksensor. Der 

SDP2108-R ist vollständig kalibriert 

und temperaturkompensiert. 

Ausserdem besticht er durch seine 

sehr schnelle Ansprechzeit von 

8 ms und liefert ein analoges Ausgangssignal 

von 0...4 Volt. Der 

radizierte Ausgang ermöglicht, bei 

kleinem Differenzdruck sehr genau 

zu messen und gleichzeitig 

einen weiten dynamischen Messbereich 

abzudecken. Dank des 

thermischen Durchflussmessprinzips 

erreicht der Sensor selbst bei 

kleinsten Druckdifferenzen eine 

gute Sensitivität und Genauigkeit, 

außerdem ist er frei von Nullpunkt-Drift. 

Der SDP2108-R eignet 

sich auch hervorragend für 

zeitkritische Anwendungen im 

Bereich der Prozessautomation 

oder für HLK-Regelungen. 

infoDIREKT 

464ei0111 

Texas Instruments hat 64 neue, 

extrem Strom sparende MSP430 

Value Line-Mikrocontroller vorgestellt, 

die 16-Bit-Leistung zum 

Preis von 8-Bit-Mikrocontrollern 

bieten. Mit der Bereitstellung weiterer 

kostengünstiger Optionen für 

Entwickler von 8-Bit-Anwendungen 

zeigt TI ein weiteres Mal sein 

Engagement in diesem Bereich. 

Die neuen MSP430G2xx2 -Mikrocontroller 

verfügen über integrierte, 

kapazitive Touch-Sense- I/O- 

Leitungen und ermöglichen Entwicklern 

die direkte Kommunikation 

mit kapazitiven Touchpads, 

wodurch die Notwendigkeit für zusätzliche 

Komponenten und Hardware 

entfällt. Darüber hinaus bietet 

Bild: Texas Instruments 

die MSP430 Value Line-Mikrocontrollererweiterung 

zusätzliche Gehäuse- 

und Speicheroptionen mit 

bis zu 8-KB-Flash und 256-Bit- 

RAM und ermöglicht so mehr Flexibilität 

bei der Entwicklung. Die 

CPUs bieten niedrigsten Stromverbrauch 

im Standby von 0,4 µA und 

ultraschnellen Wake-up aus dem 

Standby von weniger als 1 µs sowie 

integrierte, intelligente Peripheriefunktionen 

wie 10-Bit-ADCs, 

UART, Komparatoren und serielle 

Kommunikation. Unterstützt durch 

das LaunchPad-Entwicklungskit 

von TI (zum Preis von lediglich 

4,30 US-Dollar), kostenlose Software 

und ein umfangreiches Supportnetzwerk 

von Drittanbietern 

ermöglichen die Mikrocontroller 

der Reihe G2xx2 zudem ein einfaches 

Upgrade auf 16-Bit-Leistung 

zum ausgesprochen günstigen Value 

Line-Preis. 

infoDIREKT 

465ei0111 

Anzeige 

Firmenausrichtung 

Zentro-Elektrik GmbH KG 

75239 Eisingen 

Tel.: *49 (0) 7232 / 3131-0 

info@zentro-elektrik.de 

 

 

 

Zentro-Elektrik - Entwicklungspartner 

und Hersteller elektronisch 

geregelter Stromversorgungssysteme 

und elektronischer DC-Lasten ist 

spezialisiert auf AC/DC- und DC/ 

DC-Stromversorgungen sowie 

Stromsenken und dies sowohl bei 

kundenspezifischen Applikationen als 

auch bei Standardlösungen, in dem 

großen Leistungsbereich zwischen 

50 Watt u. 40 kW. Bei jeder unserer 

fachspezifischen Lösungen, legen wir 

besonderen Wert auf die applikative 

Zusammenarbeit mit unseren Kunden 

vor Ort. Wir sehen in der Produktentwicklung 

eines unserer bedeutendsten 

Unternehmensziele und 

www.zentro-elektrik.de 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

realisieren auf diese Weise intelligente 

Lösungen für die Industrie, 

die weiß, dass Zentro-Elektrik als 

Spezialist der Leistungselektronik 

kompetenter Entwicklungspartner 

und zuverlässiger Hersteller und 

Lieferer ist. 

Zielmärkte 

Automatisierungstechnik 

Forschung und Entwicklung 

Energie-Versorgung u. -Gewinnung 

Automotive und Bahn 

Maschinen- und Anlagenbau 

Kommunikationstechnik 

Medizintechnik 

Wind-, Solar- u. Brennstoffzellen 

Universal Debug Engine 3.0 

Mehr Visualisierungsmöglichkeiten und ... 

Bild: PLS 

Vielseitige Visualisierungsmöglichkeiten, 

eine erweiterte Eclipse-Integration 

und umfangreiche 

dedizierte Support-Funktionen für 

eine Vielzahl gängiger High-End- 

Mikrocontroller-Architekturen 

zeichnen die von PLS Programmierbare 

Logik & Systeme auf der 

embedded world 2011 in Halle 

A10, Stand 215 vorgestellte Universal 

Debug Engine (UDE) 3.0 

aus. Neu ist unter anderem, dass 

sich mit der UDE 3.0 Programm- 

Trace-Daten nun auch als Ausführungssequenz-Diagramm 

darstellen 

lassen. Außerdem ist per 

Mausclick eine direkte Synchroni- 

sation mit dem Quelltext 

möglich. Für die grafische 

Darstellung wurde zudem 

die Auflösung drastisch erhöht. 

Sie reicht von Nanosekunden 

für den hardwarebasierten 

Trace bis in 

den Stundenbereich. Zu 

den von der UDE 3.0 unterstützten 

µCs zählen unter 

anderem Infineons neue, auf der 

TriCore - Version 1.6 basierenden 

AUDOMAX-Bausteine TC1791/ 

TC1793/TC1798. Einige interessante 

architekturspezifische Features 

bietet die UDE 3.0 auch im 

Hinblick auf die neuesten 16-Bit- 

MCUs der XC2000/XE166-Familie 

von Infineon. Dedizierten Support 

verspricht die neueste Version 

auch für die Power Architecturebasierte 

SPC56-Familie von 

STMicroelectronics und die Qorivva-Serien 

MPC55xx und MPC56xx 

von Freescale. 

infoDIREKT 

466ei0111 

Firmenportrait_Zentro.indd 20 elektronik 1industrie 01-02/2011 

26.01.2011 12:49:52 


Das Entwickler-Magazin von all-electronics 

LCD durch TFT ersetzen 

Kein externer Grafi kcontroller, 

kein externes Flash oder SDRAM 

notwendig 

Entwicklungskosten sparen 

Hardware- und Softwareelemente 

sowie Tools innerhalb der RX- 

Familie nutzbar 

Gewinnspiel 

Gewinnen Sie eines von 20 RX 

Starterkits gespendet von Renesas/ 

Glyn im Wert von zusammen 1600€ 

Ganz ohne weitere 

Hardware 

Mikrocontroller steuert RGB-TFTs direkt


Mikrocontroller 

Ganz ohne 

weitere Hardware 

Mikrocontroller steuert RGB-TFTs direkt 

Soll in einem bestehenden Design ohne große Kosten das alte 

LCD-Character- oder Grafi k-Modul gegen ein farbiges TFT mit 

Touch getauscht werden, kann man dies heute auf einfache 

Weise realisieren, wenn man bei 256 Farben bleibt und einen 

RX610 Mikrocontroller einsetzt. Autor: Gunther Ewald 

Um dem technischen Trend zu folgen, kommt oft die Forderung 

in einem laufenden Design das bestehende LCD- 

Character- oder LCD-Grafik-Modul ohne große Kosten 

gegen ein schönes farbiges TFT mit Touchfunktion auszutauschen. 

Um das technisch zu realisieren, müsste man nun an den 

aktuellen Mikrocontroller einen Grafikcontroller sowie ein SRAMbzw. 

SDRAM anschließen. Das kostet Geld, Platz und viel Entwicklungszeit, 

da Grafikcontroller recht komplex in Schaltungsdesign 

einzubinden sind. Das muss aber nicht sein, wenn man den RX610 

Mikrocontroller von Renesas einsetzt, der über 128KByte SRAM 

verfügt. Damit kann dieser Mikrocontroller den kompletten Bildspeicher 

problemlos intern verwalten und z.B. ein QVGA-Display 

mit 76800 Pixel ansteuern. Im dem 2MByte großen Flash können 

zusätzlich noch viele Bilder vorab gespeichert werden. 

Realisierung im Detail 

Mit drei 16-Bit-Timern des Mikrocontrollers werden Pixeltakt mit 

6,25MHz sowie die Signale für HSync und VSync generiert. Ein 

DMA-Kanal bringt dann die Daten über einen I/O Port auf das 

Display wobei die MCU nicht weiter belastet wird. Sie bekommt 

nur 1x pro HSync Signal einen Interrupt, mit dem der DMA die 

neue Zeilen-Adresse bekommt. Die Display-Touchfunktion wird 

von dem interne A/D-Wandler ausgewertet. Auf die Frage, ob der 

RX610 schnell genug ist, um die genannten Funktionen auszuführen, 

gibt es ein klares „ja“ als Antwort. Der Mikrocontroller wird 

mit 100 MHz getaktet und bietet von Haus aus eine hohe Leistung 

von 1,65DMIPS/MHz. Zusätzlich gibt es neben umfangreicher 

On-Chip Peripherie folgende Merkmale, die diese Leistung noch 

beschleunigen: 

■ Flash ohne Waitstates mit 100MHz 

■ Enhanced Harvard Bus 

■ Instruction Queue 

■ FPU und DSP on Chip 

Das CPU und DMA ungestört nebeneinander arbeiten können, 

liegt an der getrennten Nutzung von zwei Bussen. Der Mikrocontroller 

adressiert das SRAM über Instruction- und Operand-Bus 

an. Der DMA dagegen nutzt dazu den Internal Main Bus 2. Damit 

ist es möglich, ohne Speicherzugriffsstörungen neue Bildinhalte 

über die CPU ins RAM zu schreiben, aber auch gleichzeitig über 

den DMA zu lesen. 

Softwareunterstützung 

Um die Softwareentwicklung zu erleichtern, gibt es von Glyn neben 

dem TFT-Steuerprogramm auch noch wichtige Funktionen 

vorbereitet, wie z. B. das Zeichnen von Kreise, Linien und Blöcken. 

Auch Fonts können verwendet werden und die Software für die 

Touch-Auswertung ist ebenfalls vorhanden. Die Software basiert 

auf dem kostenlosen KPIT GNU-Compiler. 

Welche Displays können verwendet werden? 

Im Prinzip können alle gängigen Display-Typen mit RGB-Interface 

und QVGA-Auflösung angesteuert werden. Displays mit 

WQVGA-Auflösung (480x272) ebenso, wenn die restlichen 

512Bytes SRAM für diese Applikation ausreichen. 

Das RX Plattformkonzept 

Die RX-Familie ist untereinander peripheriekompatibel und ermöglicht 

einfach und preiswert, für jede Applikation die passende 

MCU zu finden. Auch ist ein späterer Wechsel ist leicht möglich, 

da die Tools für die gesamte Familie immer weiter verwendet werden 

können. Die Familie wächst weiter. 

Ausblick auf neue Derivate 

Als erste Weiterentwicklung des RX610 ermöglicht der RX62N mit 

der integrierten EXDMA-Einheit die Ansteuerung von TFT-Displays 

mit 16-Bit-Farben. Ein besonderer Wert wurde auf die Kommunikationsschnittstellen 

gelegt. Man bekommt mit dem RX62N 

die Möglichkeit, gleichzeitig über USB Host, USB Device, USB 

Auf einen Blick 

Display-Upgrade vereinfacht 

Dank genügend Speicher auf dem Chip der Mikrocontroller der 

RX6xx-Familie, einer ausgeklügelten Architektur und umfangreicher 

Peripherie ist ein Upgrade bestehender Designs mit einfachen Character- 

oder Grafi k-Displays auf TFT mit Farbe und Touchscreen auf 

einfache Weise möglich. Das außerdem die geiegneten Tools in verschiedenen 

Versionen zur Verfügung stehen, erleichtert den Umstieg 

zusätzlich. 


411ei0111 





DEBUGGER, REAL-TIME TRACE, 

LOGIC ANALYZER 

Bild 1: Die umfangreiche und aus der RX6xx bekannte On-Chip Peripherie verdeutlicht 

die hohe Integrationsdichte des RX210, einem Derivat des RX-Plattformkonzeptes. 

OTG, CAN und Ethernet zu kommunizieren. 

Desweiteren wurde eine Echtzeituhr 

mit Jahreskalender und ein Low-Speed On- 

Chip Oszillator mit 125 kHz integriert. 

RX62T - Motorsteuerung für höchste 

EMV-Anforderungen 

In Bezug auf elektromagnetische Verträglichkeit 

hat das unabhängige Testhaus Langer 

EMV dem Derivat RX62T attestiert, der 

in Sachen EMV der robusteste Mikrocontoller 

zu sein, den das Unternehmen je getestet 

hat. Damit eignet sich der RX62T 

sehr gut für den Einsatz in Motorantrieben, 

zumal die On-Chip Peripherie speziell dafür 

ausgelegt wurde. 

So wurde zum Beispiel eine neue Motor 

PWM-Timereinheit (MTU3) integriert, die 

neben vielen Standard-Timerfunktionen 

speziell für die 3-Phasen-Motor PWM optimiert 

ist. Sie kann außerdem zwei 3-Phasen-Motoren 

gleichzeitig ansteuern. Auch 

wurden drei unabhängige A/D-Wandler 

integriert, die mit einer Auflösung von 10- 

und 12-Bit arbeiten und über einen programmierbaren 

Spannungseingangsverstärker 

verfügen. Die MCU gibt es in Versionen 

für Betriebsspannungen von 3,3V 

und 5V. 

RX63N – große Speicher, geringer 

Stromverbrauch, kleinste Gehäuse 

Als Weiterentwicklung des im letzten Jahr 

vorgestellten RX62N verfügt der RX63N 

Mikrocontroller nun über die großen Speicher 

des RX610. Somit sind jetzt 2MByte 

Flash in Kombination mit 128KByte SRAM 

möglich. Das kleinste Gehäuse hat in dieser 

Ausführung 81 Pins und die Abmessungen 

von 5x5mm. 

Weiter wurde die Leistungsaufnahme für 

die Echtzeituhr auf 0,6µW gesenkt und die 

Stromversorgung dafür über einen externen 

VBATT-Pin umgelegt. Zusätzlich wur- 

C 

den ein Temperatursensor, ein integrierter 

50-MHz-Oszillator sowie Spannungsrefe- 

M 

renzen für die A/D-Wandler auf dem Chip 

Y 

integriert. Neu ist auch der Multi-Function 

CM 

Pin Controller, der es ermöglicht viele I/O- 

MY 

Leitungen der Peripherieelemente an ausgewählte 

Pins zu verteilen. Das vereinfacht CY 

das Routing und minimiert die Zahl der 

CMY 

Layer auf der Leiterplatte, da sich weniger 

K 

Leitungen kreuzen. 

RX210 – der erste ultra low Power 

und low voltage RX 

Mit nur 0,2mA pro MHz benötigt der RX210 

Mikrocontroller bei vollem Takt von 50MHz 

einen Betriebsstrom von nur 10mA. Die Rechenleistung 

beträgt dabei 78DMIPS, ein 

sehr hoher Wert in dieser Klasse. Der RX210 

ist dabei sehr genügsam, um ihn mit 20MHz 

Takt zu betreiben, reicht schon eine Betriebsspannung 

von 1,62V. Der Stromverbrauch 

im Deep Software Standby liegt bei 

0,3µA. Auf dem Chip befinden sich viele bekannte 

Peripherieelemente aus der RX6xx- 

Serie wie z.B. die Echtzeituhr mit Jahreskalender 

(mit zusätzlicher Einheit, die Manipulationsereignisse 

mit einem Zeitstempel 

abspeichert), der Temperatursensor, die Timereinheit 

MTU2 (für 3-Phasen-Motor 

PWM geeignet), der 12-Bit ADC sowie 

10-Bit DAC und Speicher bis 1MByte Flash 

und 96KByte SRAM 

Um die Zahl der externen Bauelemente 

gering zu halten, wurden ebenfalls ein 

High-Speed- und ein Low-Speed Oszillator 

mit 50MHz bzw. 125kHz integriert. Der 

➔ 


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elektronik industrie-Leser Gewinnen immer 

Gewinnen Sie eines von 20 RX Starterkits gespendet von Renesas/Glyn 

im Wert von zusammen 1600€! 


31.03.2011 

Bild: Glyn 

Eines davon mit einem besonders evolutionärem 

Start … 

Gewinnen Sie mit einem erfolgreichen Start in 

der Mikrocontroller Königsklasse. Glyn verlost 

unter allen Lesern der elektronik industrie 

zwanzig Glyn/Renesas RX Starterkits (EV- 

BRX610-JTAG inklusive JTAG-Debugger) im 

Wert von je EUR 80,00. Für einen Gewinner 

wird der Start besonders attraktiv ausfallen: 

Ein Starterkit veredelt Glyn mit einem Carrera 

Evolution Formel 1 Starterset! 

Glyn drückt allen Teilnehmern die Daumen 

und wünscht einen fulminanten und schnellen 

Start in die Königsklasse. Um eines der 

RX Starterkits zu gewinnen einfach bis zum 

31.3.2011 registrieren auf: 

www.glyn.de/aktionen und schon können Sie 

der Gewinner sein! Viel Glück wünscht die 

Redaktion! Die Gewinner der Gewinnspiele 

werden jeweils in einer der nächsten Ausgabe 

veröffentlicht. Der Rechtsweg ist ausgeschlossen. 

infoDIREKT www.elektronik-industrie.de 

4o7ei0111 

Alle Bilder: Glyn 

RX210 wird in Gehäusen von 64 bis 100 Pins angeboten, der Betriebstemperaturbereich 

reicht von -40°C bis 105°C. 

Das RX Evaluationboard Konzept von Glyn 

Es gibt zwei Möglichkeiten mit der Entwicklung von Renesas 

MCUs zu starten. Einmal mit der sehr günstigen EVB-Board Serie 

von Glyn und zum zweiten mit der RSK Boardfamilie von Renesas 

(www.renesas.com/rsk). Ausstattung und Lieferumfang des EVB- 

Board Serie von Glyn umfasst: 

■■ Evaluation Board mit dem RX610- (100MHz und 2MB Flash) bzw. 

RX621- oder RX62N-Mikrocontroller (mit bis zu 512KB Flash) 

■■ USB-Spannungsversorgung 

■■ Anschlüsse für alle Hardwaretools, den RX Debuggerstick sowie 

den E1 Emulator 

■■ Steckverbinder für die Nutzung des E20 Emulator ist vorgesehen 

oder optional bestückt 

■■ Kleines Lochrasterfeld für einfache Schaltungserweiterungen 

Bild 2: Mit seinem 128KByte On-Chip SRAM kann der RX610 Mikrocontroller 

den kompletten Bildspeicher problemlos intern verwalten und zum Beispiel 

ein QVGA-Display mit 76800 Pixel direkt ansteuern. 

■■ Alle Mikrocontrollerpins sind auf Stiftleisten herausgeführt 

und beschriftet 

■■ Vier LEDs für einfache Ausgabe 

■■ 3,3-V-Spannungsregler sowie Reset-Taster 

■■ Renesas HEW Debugging-Oberfläche mit Demoversion des 

C++ Compilers 

■■ Freier KPIT GNU C/C++ Compiler 

Außerdem gibt es optional den J-Link-Lite JTAG-Debugger von 

Segger. 

C-/C++ Compiler und Debug-Software 

Um die Entwicklungskosten niedrig zu halten, gibt es seit vielen 

Jahren mit finanzieller Unterstützung von Renesas und von der 

Firma KPIT den kostenlosen GNU-Compiler für verschiedene 

Renesas MCUs sowie auch einen kostenlosen Support über E- 

Mail. Dabei ist der GNU C-/C++ Compiler für Windows und 

Linux erhältlich. Die Windows-Version sowie der originale Compiler 

von Renesas sind in die Entwicklungsoberfläche HEW 

(High Performance Embedded Workshop) eingebettet. Zur weiteren 

Kostenreduzierung verwendet Renesas seit Jahren diesen 

HEW als Entwicklungsoberfläche; sie läuft unter Windows XP 

und Windows 7. 

Debug-Hardware und Programmiersoftware 

Zum Debuggen gibt es zwei Möglichkeiten der Hardware. Zum einen 

den Renesas eigenen E1 Debugger und zum anderen den 

JLINK-RX-LITE Debugger von Segger. Beides sind JTAG-Debugger, 

die Single-Step, Software-und Hardware Breakpoints sowie On 

Chip Trace mit 256 Branches bieten. Benötigt man weitere Funktionen, 

wie zum Beispiel 2M Branches Trace und einen 4KByte 

Real-Time RAM-Monitor, so bietet sich der E20 Debugger an. Bei 

noch höheren Ansprüchen, kann man mit dem E100 In-Circuit 

Emulator arbeiten, der die Funktionen des E20 noch stark erweitert. 

Hier sind dann auch Access Protection Break, Stack Overflow, 

Data Coverage und so weiter möglich. Als Programmiersoftware 

für die Serienfertigung gibt es von Renesas die kostenlose FDT 

Software (Flash Development Toolkit). Die FDT-Software kann auf 

einfache Weise per Script in Fertigungsprozesse eingebunden werden. 

(sb) 

n 

Der Autor: Dipl.-Ing. Gunther Ewald ist Section Manager 

Applikation bei Glyn 



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* A) 

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enabling smaller heatsinks 

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Taktgeber 

Glitchfreie Frequenzgenerierung 

Timing-Design in Consumer-Applikationen vereinfachen 

Der Taktgenerator Si5350/51 vereinfacht das Systemdesign, da er eine glitchfreie Erzeugung verschiedener 

Ausgangsfrequenzen ermöglicht. Die Technik vereinfacht die Taktsynthese in stromsparenden Designs, in 

Audio-, Audio-USB-, PC-Übertaktungs- und Video-Anwendungen sowie in allen Applikationen, in denen eine 

Kombination aus Frequenzen erforderlich ist. 

Autor: Herbe Chun 




Taktgeber 

Bild 4: Der Si5350/51 erzeugt gleichzeitig 

Audio- und Video-Takte. 

Bild 1: Blockdiagramm eines Audio-DAC/CODEC. (Alle Bilder: SiLabs) 

Taktschaltkreise spielen bei der Verringerung des Stromverbrauchs 

in der Konsumelektronik eine wichtige Rolle. Referenztaktfrequenzen 

lassen sich zum Beispiel während 

des Betriebs dynamisch verringern, um so die Stromaufnahme 

der verschiedenen Subsysteme und damit des gesamten 

Designs zu reduzieren. 

Herausforderung Audio 

Auch im Audiobereich herrschen diese Designanforderungen vor. 

Hier ist nicht nur die Stromaufnahme von Bedeutung, sondern auch 

die Takterzeugung, die immer komplexer wird, da die Anzahl an 

Master-Taktfrequenzen in Audio-DAC/CODEC-Anwendungen stetig 

steigt. Heutige Audiosysteme verwenden bis zu 24 Bit Auflösung 

für Highend-Audio mit >110 dB SNR und


Taktgeber 

Bild 3: Der Si5350/51 generiert das Timing für verschiedene Taktdomänen. 

Bild 2: Herkömmliche glitchfreie Umsetzschaltung. 

Bild: Silicon Labs 

erreicht. Herkömmliche CPU-Taktgeneratoren weisen aber 

Spannungsspitzen auf, sobald die Ausgangsfrequenz verschoben 

wird. 

Standard Komplexität Abtastfrequenz (kHz) Abtastgröße 

(Bit) 

Master-Takt 

(x) 

Störungsfreie Frequenzgenerierung vereinfacht das Design 

Silicon Labs neueste Taktgenerator-Familie, der CMOS-Taktgenerator 

+ VCXO Si5350/51 für beliebige Frequenzen, erfüllt diese 

Anforderungen. Der frequenzflexible Taktgenerator generiert an 

jedem seiner acht Taktausgänge jede Frequenz bis zu 133 MHz, 

was 50 Prozent mehr Frequenzflexibilität als bei herkömmlichen 

4-PLL-Lösungen bedeutet. Alle Frequenzkombinationen werden 

mit 0 ppm Fehler generiert, womit der Baustein Standalone-Takt- 

ICs, XOs und VCXOs ersetzen kann. Der Si5350/51 kann gleichzeitig 

freilaufende Takte synchron zu einem Quarz-Eingang und 

Takte synchron zu einem Referenztakt oder Analogsteuerspannungseingang 

generieren. Damit stellt ein einziger Baustein mehrere 

Timing-Domänen auf einem Board zur Verfügung. Der 

Si5350/51 bietet eine störungsfreie Frequenzumsetzung, die Spannungsspitzen 

und unerwünschte Minimalimpulse während der 

Ausgangstakt-Frequenzumsetzung vermeidet. Mit seiner Taktsynthese-Flexibilität 

und der Fähigkeit, dynamisch und störungsfrei 

zwischen verschiedenen Frequenzen hin- und herzuschalten, vereinfacht 

der Si5350/51 Timing-Architekturen und verringert im 

Vergleich zu herkömmlichen Lösungen den Platzbedarf sowie die 

Stromaufnahme des Designs (Bild 3). Der Si5350/51 vereinfacht 

das Systemdesign, da er eine glitchfreie Frequenzumsetzung zwischen 

verschiedenen Werten ermöglicht (Bild 4). Diese Technik 

vereinfacht die Taktsynthese in stromsparenden Designs der Audio- 

und PC-Technik sowie in allen Applikation, in denen eine 

Kombination aus Frequenzen erforderlich ist. Der Si5351 ist ein 

über I²C programmierbarer Taktgenerator. Die Frequenz jedes 

Ausgangs lässt sich dynamisch ändern, ohne dabei die anderen 

Ausgänge des Bausteins zu beeinträchtigen. Dies geschieht durch 

einfaches Umprogrammieren des MultiSynth-Ausgangsteilerwerts 

für den jeweiligen Ausgangstakt. Der Si5350 ist ein werkseitig oder 

im Feld programmierbarer Taktgenerator, der einen oder zwei 

Frequenz-Select-Anschlüsse bietet, die zum Hin- und Herschalten 

zwischen zwei Frequenzen dienen (Bild 5). 

Master-Taktfrequenz 

(MHz) 

Kundenspezifische Muster und ClockBuilder 

Kundenspezifische, werkseitig programmierte, 

pin-geregelte Versionen des Taktgenerators 

Si5350 sind zusammen mit Silicon 

Labs webbasierten ClockBuilder erhältlich. 

Das Konfigurationstool bietet fertige applikationsspezifische 

Takte und erübrigt Hardware 

sowie Software zur Programmierung 

im Feld. Da der Si5350/51 im Gegensatz zu 

herkömmlichen Takt-ICs keine Änderungen 

der Metallmaske zur Anpassung der 

Taktfrequenzen erfordert, betragen die Lieferzeiten 

für kundenspezifische Takt-ICs 

statt sechs Wochen nunmehr weniger als 

zwei Wochen. Silicon Labs bietet auch ein 

Programmierkit für den Feldeinsatz, um ein 

schnelles Prototyping zu ermöglichen, wenn 

kurze Zykluszeiten erforderlich sind. (sb) n 

Standard niedrig 16 16 128 2,048 

32 16 128 4,096 

44,1 16 128 5,6448 

48 16 128 6,144 

64 16 128 8,192 

88,2 16 128 11,2896 

96 16 128 12,288 

erhöht mittel * * * * 

* * * * 

* * * * 

HiFi hoch 16 96 2048 32,768 

32 96 2048 65,536 

44,1 96 2048 90,3168 

48 96 2048 98,304 

64 96 2048 131,072 

88,2 96 2048 180,6336 

96 96 2048 196,608 Der Autor: Herbe Chun, Timing 

Zusammenstellung der Audio-DAC-Frequenzen. 

Products Marketing Manager, 

Silicon Labs 




Neue Produkte 

Neueste Dioden-Gehäusetechnologie 

Schutz des USB 3.0 bei bester Signalqualität 

30-V-MOSFET 

Industrieweit niedrigster R DS(on) 

Bei der Schutzdiode ESD3v3u4ulc greift Infineon 

auf eine seiner neuesten Gehäusetechnologien 

zurück. Das platzsparende TSLP-9-1 

Gehäuse ermöglicht ein optimales Leiterplattenlayout, 

bei dem eine Diode bis zu vier Lei- 

Neue RS Eigenmarke 

Gelwärmeleitfolien zum Wärmemanagement 

RS Components baut mit der Einführung neuer 

Materialien zum Wärmemanagement sein Eigenmarkensortiment 

deutlich aus. Zu den 

neuen Produkten gehören Gel- und Graphitwärmeleitfolien, 

Verbundmaterialpads sowie 

thermische Klebstoffe. Sie alle stellen kosteneffiziente 

Alternativen zu Herstellermarken dar, 

Bild: Infineon 


tungen simultan schützt. Der Baustein absorbiert 

frei werdende Energie von elektrostatischen 

Entladungen und schützt auf diese 

Weise Geräte vor Schäden am USB-Port. Dank 

niedrigster Klemmspannung und niedrigsten 

dynamischem Widerstands von 0,23 Ω aller 

derzeit auf dem Markt verfügbaren Produkte, 

reagiert die Diode im Falle einer Entladung besonders 

wirkungsvoll. Die Absorptionsfähigkeit 

des Schutzbausteins von 20 kV übertrifft den 

mit 8 kV höchsten Industriestandard nach der 

Norm IEC 61000-4-2. 

infoDIREKT 

437ei0111 

ohne Abstriche bei der Qualität machen zu 

müssen. Die neuen Gelwärmeleitfolien sind in 

verschiedenen Farben erhältlich und bieten 

eine gute Wärmeleitfähigkeit bei einer Anpassungsfähigkeit 

von 90 Prozent in Verbindung 

mit geringen Härten (Shore 00) und hoher Lebensdauer. 

Das Graphitmaterialien bietet sehr 

hoher Wärmeleitfähigkeit, leichte Verarbeitung 

und hat UL 94-Zulassung. Darüber hinaus 

weist der Werkstoff eine hohe Stabilität auf 

und kann bei Temperaturen von -40°C bis 

+200°C verarbeitet werden. Eine große 

Bandbreite an thermischen Kleb- und Schmierstoffen 

gehören ebenfalls zur neuen Produktgruppe. 

infoDIREKT 

439ei0111 

C M Y CM MY CY CMY K 

NXP Semiconductors stellte den ersten MOSFET 

seiner NextPower-Reihe vor. Die NextPower- 

Technologie wurde eigens für DC/DC-Wandler- 

Applikationen hoher Leistung wie zum Beispiel 

synchrone Abwärtswandler, Synchrongleichrichter 

in isolierten Netzteilen sowie Power- 

ORing-Anwendungen entwickelt. Bei dem neuen 

Leistungshalbleiter handelt es sich um einen 

30-V-MOSFET im Power-SO8-Gehäuse mit dem 

industrieweit niedrigsten RDSon-Wert von 1,4 

mOhm bei 4,5-V-Gatetreiberspannung. Der 

MOSFET des Typs PSMN1R0-30YLC ist für 

Schalt-Anwendungen mit Spannungen von 4,5 

V optimiert und wird mit dem LFPAK, dem widerstandsfähigsten 

Power-SO8-Gehäuse der 

Industrie, angeboten. Das Gehäuse ist für Temperaturen 

bis 175°C qualifiziert. Der PSMN1R0- 

30YLC ist der erste Baustein der aus 25-V und 

30-V MOSFETs bestehenden NextPower LFPAK- 

Serie, die in den kommenden Monaten auf ein 

umfassendes Portfolio aufgestockt werden wird. 

Alle Leistungs-MOSFETs bieten eine hohe System-Effizienz 

dank extrem niedriger Werte für 

zum Beispiel QG (Total Gate Charge)und QGD 

(Gate to Source Charge). 

infoDIREKT 

462ei0111 

Bild: NXP 

Power for Efficiency! 

2011 

International Exhibition 

& Conference for 

POWER ELECTRONICS 

INTELLIGENT MOTION 

POWER QUALITY 

17 – 19 May 2011 

Exhibition Centre Nuremberg 

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Neue Produkte 

PXI-Express-Module mit AC/DC-Kopplung 

Erfassung dynamischer Signale mit hoher Kanalanzahl 

Die Module der Reihe PXIe-449x von National 

Instruments zählen zu den flexibelsten Geräten 

zur Erfassung dynamischer Signale mit 

hoher Kanalanzahl. Sie bieten AC/DC-Kopplung 

für Sensormessungen mit Mikrofonen oder 

Beschleunigungssensoren sowie für Spannungsmessungen 

von Tachometern oder Prüflingen, 

wodurch Ingenieuren ein einziges Gerät 

für alle Aufgaben aus dem Bereich Geräuschund 

Schwingungserfassung zur Verfügung 

steht. Die Module verfügen wahlweise über 8 

oder 16 Kanäle mit A/D-Wandlern mit 24 bit 

pro Kanal und einem Dynamikbereich von 113 

dB. Der große Dynamikbereich senkt den 

Rauschpegel und erleichtert so das Auffinden 

kleinster Geräusch- und Schwingungssignale. 

Bild: National Instruments 

Ferner bieten die Module eine per Software 

und pro Kanal konfigurierbare Verstärkung zur 

Verbesserung des Signal-Rausch-Abstandes. 

Außerdem lassen sich mit ihnen physikalische 

Größen jeglicher Art einfach synchronisieren 

und Ereignisse in Echtzeit vergleichen. Sie 

können relativ einfach mit den Datenerfassungsgeräten 

der Produktfamilie NI SC Express 

synchronisiert werden, die Signalkonditionierung 

und Anbindungsmöglichkeiten für 

das Erfassen von Temperatur, Dehnung und 

hohen Spannungen zur Verfügung stellen. 

Durch diese Kombinationsmöglichkeiten der 

Module untereinander eignet sich die PXI- 

Plattform gut für Strukturprüfungen, Designvalidierungen 

und andere Dynamikprüfungen. 

Die PXI-Express-Module sind mit der NI Sound 

and Vibration Measurement Suite kompatibel, 

einem interaktiven Softwarepaket für das 

schnelle Erfassen, Analysieren und Protokollieren 

von Geräuschen und Schwingungen. Sie 

umfasst neben dem Sound and Vibration Assistant 

auch über LabVIEW-Analyse-VIs und 

Anwendungen für zerstörungsfreie Tests. 

infoDIREKT 

541ei0111 

Hermetisch dicht 

2- und 3- W- DC/DC-Wandler 

Tracopower hat das DC/DC-Wandler-Programm 

mitz der ultrakompakte 2- und 3-W- 

Serie TDR erweitert. Sie umfasst 140 Modelle 

im hermetisch dichten DIL- oder SMD-Gehäuse. 

Die 2:1- und 4:1-Eingangsbereiche ermöglichen 

eine Bandbreite von 4,5 bis 75 V DC. Als 

geregelte Ausgangsspannungen sind 5, 12, 

15, ±12 und ±15 V verfügbar. Der Flächenbedarf 

beträgt nur 18,9 x 12,8 mm². Die externe 

Ein/Aus-Funktion sorgt für geringe Stromaufnahme 

im Standby-Status. Der Arbeitstemperaturbereich 

ist -40...+85 °C. Die dauerkurzschlussfesten 

Wandler haben eine E/A-Isolation 

von 1500 V. 

infoDIREKT 

528ei0111 

Bild: Traco Electronic 

High Power LED-Treiber mit Wirkungsgrad 97 Prozent 

Kein LED-Licht ohne passenden Treiber 

Eine breite Palette an High Power LED-Treibern 

mit Konstantausgangsströmen von 

300 mA bis 1500 mA bietet Peak electronics 

an. Neben unterschiedlichen Modulen 

für die mehr oder weniger als Standard 

etablierten Stromstärken von 350 mA, 700 

mA und 1000 mA sind auf Wunsch auch 

Sonderlösungen möglich. Die komplett 

gehäusten LED-Treiber können ohne zusätzlichen 

Designaufwand auf einer Platine 

mit Treiber-IC eingesetzt werden. Die 

High Power LED-Treiber sind mit einer 

Dimmfunktion zur Regelung der wahrnehmbaren 

Helligkeit ausgestattet, die 

durch eine Pulsweitenmodulation realisiert 

wird. Damit lässt sich Helligkeit und 

Farbwert der Leuchtdioden einstellen. Neben 

LED-Treibern in SMD und kompakten 

DIP14-, DIP16- und DIP 24-Gehäusen 

liefert ED-V auch Module von Peak im 

Hutschienengehäuse. Neu sind LED-Treiber 

mit herausgeführten Anschlusskabeln, 

z. B. die Serie PLED-T, Dank dieser vorverkabelten 

KA-Typen vertriebenen LED- 

Bild 1: Die LED-Treiber sind mit Konstantausgangsströmen 

von 300 bis 1500 mA erhältlich. 

Bilder: Peak electronics 

Treiber lassen sich ohne Fachwissen mit 

den entsprechen LED-Modulen und einem 

Netzgerät komplette Lösungen realisieren. 

Die Step Down LED-Treiber der 

Familien PLED-P-xxxxLF und PLED-PxxxxKA 

sind für High Power-LEDs ausgelegt, 

die einen Konstantstrom von 150 bis 

1000 mA benötigen. Die Treiber-Serie ist 

derzeit in acht verschiedenen Varianten 

erhältlich mit extrem weiten Eingangsspannungsbereich 

von 7 bis 60 V DC. Die 

Ausgangsleistung reicht bis 48 W bei einem 

Wirkungsgrad von 97 Prozent, gut 

für Ketten mit bis zu 16 LEDs. Die Step 

Down LED-Treiber sind im kleinen DIP2 

untergebracht. Der Anschluss ist sowohl 

über Pins als auch über Kabel möglich. 

Die PLED-P-Familie entspricht der 

EN55015 / CISP22 und erfüllt den Sicherheitsstandard 

IEC / EN60950-1. Der Arbeitstemperaturbereich 

liegt zwischen -40 

und +85 °C.(sb) 

infoDIREKT 

440ei0111 



Analog Power Monitor 

4V to 80V 

I 

REF 

G M 

G M 

Current 

Power 

Alarm 

ADC 

Meter 

Control Loop 

Circuit Breaker 

Heater 

Fan 

LT2940 

80V, Vierquadrantenmultiplizierer mit 500kHz Bandbreite 

Der LT ® 2940 misst den High-Side-Strom und die Spannungsdifferenz, multipliziert sie und gibt einen Strom aus, der proportional 

zur Ausgangsleistung ist. Bidirektionale High-Side-Ströme und bipolare Spannungsdifferenzen werden von dem Vierquadrantenmultiplizierer 

und der Gegentakt-Ausgangsstufe korrekt behandelt, so dass der LT2940 einen Energiefluss in Vorwärts- und 

Rückwärtsrichtung anzeigen kann. 

Eigenschaften 

• Vierquadranten-Leistungsmessung 

• ±5% Leistungsmessungs-Genauigkeit 

• 4V bis 80V High-Side-Messung, 

100V max. 

• Current-Mode-Leistungs- und Strom- 

Ausgänge 

• Ausgangsbandbreite über 500kHz 

• ±3% Strommessungs-Genauigkeit 

• 6V bis 80V Versorgungsspannungsbereich, 

100V max. 

• Invertierende und nicht invertierende 

Open-Collector-Komparator-Ausgänge 

• Erhätlich im 12-poligen DFN- (3mm 

x 3mm) und im 12-poligen MSOP- 

Gehäuse 

I PMON (µA) 

800 

600 

400 

200 

PMON-Ausgangsstrom über den 

gemessenen Eingangsspannungen 

0 

–200 

–4V 

–2V 

0V 

2V 

–400 

–200 

4V 

V V = –8V 

8V 

0 200 

V I (mV) 

Info & kostenlose Muster 

www.linear.com/2940 

Tel.: +49 (0)89 / 96 24 55-0 

Fax: +49 (0)89 / 96 31 47 

, LT, LTC, LTM, Linear Technology und das Linear-Logo sind 

eingetragene Warenzeichen der Linear Technology Corporation. Alle 

anderen Warenzeichen sind das Eigentum ihrer jeweiligen Besitzer. 

Linear Technology GmbH +49-(0)89-9624550 

Distributoren 

Deutschland Arrow +49-(0)6103-3040 

Farnell InOne +49-(0)89-61393939 

Nu Horizons +49-(0)89-92333450 

Setron +49-(0)531-80980 

Distributoren 

Österreich Arrow +43-(0)1-360460 

Farnell InOne +43-(0)662-2180680 

Nu Horizons +49-(0)89-92333450 

Schweiz Arrow Zürich +41-(0)44-8176262 

Farnell +41-(0)44-2046464 

Nu Horizons +49-(0)89-92333450


Grafi sche Oberfl ächen 

Schick und schnell: 

Embedded GUIs mit Qt, Linux und ARM 

GUIs sehen in der Industrie oft immer noch aus wie ein 

Betriebssystem aus Redmond Mitte der 90er Jahre. Aber 

spätestens seit das iPhone die Messlatte höher gelegt hat, 

ist klar: da ist mehr drin. Modernes Design mit Animationseffekten 

auf stromsparender Hardware mit bester Connectivity 

- das alles bietet das Gespann Linux, Qt und ARM. 

Autoren: 

Robert Schwebel und Volker Bredemeier 

Der Impuls kommt aus dem Consumer-Markt. Nachdem 

Telefone das, was sie am besten können (telefonieren) 

technologisch lange beherrschen, kommen die Smartphones 

und verschaffen einem an sich altbekannten Thema 

völlig neue Möglichkeiten. Nahezu reflexartig sehen wir zur 

Zeit auch in den Industriemärkten Automatisierung, Medizintechnik 

und Automotive starkes Interesse, diese Möglichkeiten falls zu 

ebennutzen. 

Vom Kernel zur GUI 

Aber nach dem Hype kommt die Realität, und die bedeutet in der 

Industrie: Stabilität und Qualität. Während ein abstürzendes Handy 

nicht allzu schlimm ist, gelten bei Embedded Systemen andere 

Maßstäbe. Und so ist es nicht verwunderlich, dass sich Linux als 

stabile Betriebssystem-Plattform bester Beliebtheit erfreut: Steht 

doch Qualität im Mittelpunkt des Open Source Entwicklungsprozesses. 

Linux hat sich in der Industrie zunächst vor allem auf ARM 

Prozessoren und mit dem Focus Connectivity, Netzwerk und Echtzeit 

ausgebreitet. Grafik ist unter Linux nicht Teil des Kernels: ständig sind neben Treibern vor allem Bibliotheken und Widget 

zu- 

Sets wie Gtk+ und Qt . 

Aktuelle ARM Prozessoren sind kostengünstig und mit Hilfe eines 

Prozessormoduls leicht in eigene Applikationen ein zu designen. 

Aber obwohl die Leistung stetig steigt, gelten PC-Regeln wie 

„Rechenleistung ist immer genug da“ bei Embedded Anwendungen 

nicht. Die Klasse der Cortex-A8 CPUs kann es durchaus vertragen, 

dass Linux auf Leistung und Stromsparen optimiert ist. 

GUI 2.0 

Lange Zeit wurden grafische Oberflächen von Software-Entwicklern 

programmiert. Die Widget Sets beinhalteten einen Baukasten aus 

Elementen, die im Code angelegt und an die richtigen Stellen auf 

dem Bildschirm programmiert wurden. Die Smartphones stellen 


Grafik und Connectivity stromsparend 

Industrieelektronik, Automatisierung, Medizintechnik und Automotive 

zeigen zunehmendes Interesse, Möglichkeiten zu nutzen, die heute 

ein Smartphone bietet: Connectivity und grafi sche Animationen bei 

gleichzeitig geringstem Stromverbrauch. Die Kombination von Gespann 

Linux, Qt und ARM führt schnell und sicher zum Ziel. 

aber vor allem Corporate Design und Usability in den Mittelpunkt. 

Während sich der Benutzer früher an die Möglichkeiten des Widget 

Sets anpassen musste, steht der Benutzer mit seinen Anforderungen 

im Mittelpunkt. Eine überlegte GUI kann bei kritischen Anwendungen 

wie der Maschinenbedienung oder in der Medizintechnik helfen, 

Fehler zu vermeiden. Damit verschiebt sich der Focus vom Programmierer 

hin zu Usability Experten und Designern. 

Qt bringt klassische Elemente aus seiner Historie vom Desktop 

mit. Alle Elemente lassen sich „deklarativ“ an ein Corporate Design 

anpassen, ähnlich der vom Web Design bekannten Cascading 

Stylesheets (CSS). Dem Design- und Usability Aspekt wird neuerdings 

durch das Qt Quick Framework und die Deklarationssprache 

QML Rechnung getragen: neben den Themes können ganze 

GUIs deklarativ entworfen werden (Bild 1). 

Das Befüllen der Oberfläche mit Daten geschieht meist dynamisch 

zur Laufzeit. Während aber bei HTML der Nachteil besteht, 

dass die Daten mit der AJAX Methode im Grunde sehr unsauber 

in die GUI transportiert werden, stehen bei Qt saubere IT-Schnittstellen 

zum Datentransport zwischen Programmierlogik und grafischen 

Elementen zur Verfügung. 

Werkzeuge 

QML ist eine deklarative Programmiersprache und passt somit 

schlecht zur Arbeitsweise von Interface Designern. Deren Werkzeugkasten 

besteht eher aus Tools wie Photoshop oder Gimp, die 





 

SiC-Schottkydioden 

 

 

 

 

 

Die nächste Generation von Schottky-Dioden auf 

SiC-Basis (Siliziumkarbid) 

Grafische Darstellung des Schaltverhaltens 

Y-Achse: Strom (A) 

SBD SiC 

Qrr 

um 2/3 reduzierte 

Schaltverluste 

FRD Si 

 

eine grafische Vorgehensweise bieten. Deshalb wurde das Datenmodell 

von QML so angelegt, dass sich die Daten aus den grafischen 

Werkzeugen mittels Plugins exportieren lassen. Dem Designer 

müssen lediglich Vorgaben gemacht werden, wie die grafischen 

Elemente auf Ebenen verteilt werden müssen. Ist dies erfolgt, 

kann der Programmierer direkt die Originaldaten des Designers in 

QML importieren (Bild 2). Den Programmierern stehen die IDEs 

Qt Creator und Eclipse inklusive integriertem Dialog-Editor zur 

Verfügung. 

➔ 

Technische Daten: 

 

VRM (V) 

600 

1.5 

10 

VR (V) 

600 

2 

X-Achse: Zeit (ns) 

IO (A) 

10 

600 

IFSM (A) 

40 

15 

Tj (°C) 

150 

Tstg (°C) 

-55 to +150 

VF (V) 

IR (µA) 

trr (nsec) 

typ. (A) typ. VR (V) typ. 

Conditions 

VR = 400V 

di/dt = 350A/µsec 


Integration vereinfacht mit ConnectCore Wi-i.MX51 

Mit dem Wi-i.MX51 stellt Digi International ein Modul auf Basis des 

i.MX515 bereit, das die Integration eines modernen Cortex-A8 der 

600/800 MHz Kategorie in eigene Embedded Linux Projekte stark 

vereinfacht. Neben den im MX51 vorhandenen Features, verfügt das 

Modul vor allem über eine WLAN Schnittstelle nach IEEE 

802.11a/b/g/n und ist damit optimal für Kommunikationsaufgaben in 

den Bereichen Medizintechnik, Digital Signage, Sicherheits- und 

Überwachungstechnik, Zugangskontrolle, Automatisierung, Verkehrsund 

Energietechnik geeignet (siehe auch Gewinnspeil auf Seite 12). 

Link auf Demo-Video 


410ei0111 

Wichtige Eigenschaften: 

 

 

 

 

 

 

 

 

www.rohm.com/eu 




Bild 2: Qt Entwicklungswerkzeuge. 

Bild 3: Der Linux Software Stack. 

Alle Bilder: Atlantik Elektronik 

Bild 1: Beschreibung einer Qt Quick GUI mit QML. 

Es bewegt sich! 

GUIs sind heute nicht mehr nur durch statische Elemente bestimmt. 

Auch in der Industrie wird die Bedienung durch dezent 

eingesetzte Animationseffekte vereinfacht. Im Qt Framework gibt 

es dazu Timelines und State Machines. Soll sich ein Button beim 

Drücken zusammenschieben und der dahinter liegenden Funktionalität 

Platz schaffen, kann der Entwickler eine mathematische 

Kurve für den Bewegungseffekt definieren. Neben den animierten 

Widgets bietet Qt ein umfangreiches Multimedia Framework für 

Audio und Video. Die sind insbesondere im Fahrzeug gefragt: 

Dort ist Linux insbesondere wegen seiner guten CAN Bus Integration 

beliebt. Aber auch in Industrieanwendungen sind Video-Sequenzen 

zur Dokumentation von Bedienvorgängen oder Kamera- 

Livebilder hilfreich. 

Grafik Infrastruktur 

Die grafischen Aspekte von Qt gehen weit über die Möglichkeiten 

der Linux Runtime Umgebung POSIX (IEEE1003.x, Bild 3) hinaus. 

Die einfachste Möglichkeit, Qt an eine Grafik-Hardware anzubinden, 

besteht aus einem Framebuffer-Treiber. Der Kernel kann 

mit einem solchen Treiber ein „rechteckiges“ Stück Speicher bereitstellen, 

in dem einfach die auf dem Bildschirm zu sehenden 

Pixel kodiert sind. Frameworks wie Qt schreiben dann einfach 

dort die Bildpunkte hinein und der LCD-Controller stellt sie auf 

dem Bildschirm dar (Aufmacherbild). 

Diese Mechanismen funktionieren so lange gut, wie die Displays 

eine gewisse Größe nicht überschreiten. Auflösungen mit bis zu 

800x480 Pixeln lassen sich so noch gut in Software bedienen. 

Moderne Prozessoren verfügen jedoch über Hardware, die eine 

Beschleunigung dieser Funktionen ermöglicht. Man beachte: Beschleunigung 

ist nicht gleich Beschleunigung. Grafik-Hardware 

verfügt über eine Vielzahl von Aspekten, die unterschiedliche 

Funktionen schneller machen können. Neben der Hardware muss 

auch die Software mitspielen, damit die Beschleunigung auch 

wirklich für eine Industrie-Applikation nutzbar gemacht werden 

kann. 

Es zeigt sich: Es ist Vorsicht angesagt, wenn, wie früher oft üblich, 

Designbüros und Programmierer dazu angehalten werden, 

Oberflächen pixelgenau zu spezifizieren und implementieren. Soll 

moderne Grafik-Hardware auch ausgenutzt werden, ist eine pixelgenaue 

Festlegung nicht mehr möglich. Das Aussehen der GUI 

sollte auch im Regelfall eher auf einem abstrakteren Level festgelegt 

werden. 

Für die Anzeige von Videos verfügt die Hardware über Codecs, 

die beispielsweise MPEG4 oder H.264 Streams direkt in Hardware 

encodieren und decodieren können. Die resultierenden Bilder 

können in die sonstige GUI integriert werden: dazu dient oft ein 

Overlay Framebuffer, der das bewegte Bild in die ansonsten statische 

Qt GUI direkt mit Hardware-Unterstützung integriert. 

Optimierung 

Eine der Stärken von Embedded Linux ist, dass das System vollständig 

unter eigener Kontrolle stehen kann. Damit ist es möglich, 

die Systeme sehr stark zu optimieren. Prozessoren der Cortex-A8 

Klasse zeigen optimiert in weniger als 0,5 Sekunden einen Splash 

Screen an und sind 6 Sekunden später bereits in der Qt Applikation, 

ohne dass das Display dabei ruckeln oder aufblitzen würde. 

Wie solche optimierten Systeme booten, zeigt ein Video, das sie 

unter infoDIREKT betrachten können. (sb) 

■ 

Die Autoren: Dipl.-Ing. Robert Schwebel ist bei Pengutronix als Head of 

Embedded Linux Development tätig und Dipl.-Ing. Volker Bredemeier ist 

Leiter Vertrieb und Marketing bei Atlantik Elektronik 

Der Linux-Prozess 

Linux wird nach dem „Peer Review“ Prinzip entwickelt. Jeder kann 

mitmachen, und ein „Network of Trust“ aus Maintainern stellt die 

Qualität sicher. Dabei kommt Linus Torvalds eine zentrale Rolle zu: Alle 

drei Monate veröffentlicht der Chef-Entwickler eine neue Kernel- 

Version. Dann folgt das zweiwöchentliche Merge-Window, in dem bereits 

fertig entwickelte Funktionen in die Revisionskontrollsysteme 

eingepfl egt werden. Es folgen Test und Stabilisierung. Die Dynamik ist 

extrem: mehr als 10.000 qualitätsgesicherte Patche wandern mit jedem 

Release in den Mainline Kernel. 



Messtechnik 

Neue Produkte 

Low-Cost USB- Datenlogger 

Mit Sensoren für Licht, Schall und Temperatur 

 

 

Das von PSE Priggen erhältliche 

USB-Datenaufzeichnungsgerät 

DrDAQ des Herstellers Pico Technology 

hat 14 Kanäle und wird mit 

Vollversionen der PicoScope- und 

PicoLog-Software geliefert, sodass 

alle Funktionen sofort verfügbar 

sind. Die Ausstattung umfasst Mikrofon, 

Lichtsensor, RGB-LED, Oszil- 

Bild: PSE Priggen 

loskop- und Widerstandseingänge, 

4 digitale E/As, 3 Sensoranschlüsse, 

Oszilloskopeingang, pH/Redox- 

Sensoreingang sowie Signalgeneratorausgang. 

Zwei der 

E/A-Anschlüsse besitzen bei der 

Verwendung als Ausgang eine neue 

Impulszählungsfunktion sowie eine 

neue Impulsbreitenmodulation 

(PWM)-Ausgangsfunktion. Die Sensoranschlüsse 

können mit dem 

Sortiment der Temperatur-, Feuchtigkeits- 

und Sauerstoffsensoren 

von Pico sowie mit vom Kunden 

selbst entwickelten Sensoren verwendet 

werden. 

infoDIREKT 

533ei0111 

Digitale TFT Oszilloskope 

150 MHz für Service und Ausbildung 

Die von Bitzer Digitaltechnik erhältlichen 

Speicheroszillsokope 

besitzen zwei Messeingänge, 

Bandbreiten bis 150 MHz und Abtastfrequenzen 

bis 1 GS/s und bis 

zu 2M Samples Aufzeichnungskapazität. 

Zudem stehen externer 

Data Acquisition Toolbox 

MathWorks unterstützt CompactDAQ-Hardware 

Mit dem Release 2010b der Data 

Acquisition Toolbox von MathWorks 

kann jetzt die Datenerfassungshardware 

CompactDAQ von National 

Instruments direkt in Matlab 

verwendet werden. Sie unterstützt 

mehr als 25 CompactDAQ-Geräte 

und bietet damit Zugriff auf Messdaten 

wie Spannung, Strom oder 

Temperatur. Daten können simultan 

aus mehreren CompactDAQ-Modulen 

erfasst werden. Dabei bestehen 

zwei Möglichkeiten: Bei der Erfassung 

im Hintergrund lassen sich 

Daten bereits während sie eingele- 


Bild: Bitzer Digitaltechnik 

Triggereingang und USB-Anschluss 

zur Speicherung von Daten auf externe 

Speichermedien zur Verfügung 

(Bitmap, Signalverlauf/Textdatei, 

Einstellung). Weitere Leistugnsmerkmale 

sind zum Beispiel: 

genaues Ausmessen von Signalparametern 

mit Messmarkern, XY- 

Modus, zeitgleiche Spektralanalyse, 

Frequenz-, Effektivwertmessungen 

und Mittelungen. Die Lieferung 

umfasst alle notwendigen 

Komponenten inkl. Tastköpfen. 

infoDIREKT 

535ei0111 

sen werden analysieren und visualisieren. 

Bei der Erfassung im Vordergrund 

kann man Daten dagegen 

blockweise einlesen und danach in 

Matlab analysieren. Mit der API sind 

nur wenige Zeilen Matlab-Code nötig, 

um die entsprechenden Geräte 

zu steuern und Daten zu erfassen. 

Die Data Acquisition Toolbox unterstützt 

Geräte von National Instruments, 

Measurement Computing, 

Data Translation, Advantech und 

anderen Herstellern. 

infoDIREKT 

531ei0111 

 

 

 

smartCONTROL hat die Presskraft aller Stempel 

dauernd unter Kontrolle und erkennt zuverlässig 

den Verschleiß und den Bruch aller Stempel. 

 

smartCONTROL erkennt Verformungs- und Oberflächenfehler 

durch Grat, Materialrückstände, 

Butzen oder Doppelblech. 

 

 

 

© unidor TRsystems GmbH 

75179 Pforzheim · Freiburger Str. 3 · Tel 07231/3152-0 

Web: www.unidor.de · E-Mail: info@unidor.de

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Coverstory 

Entwicklung intelligenter Antriebe 

Netzwerktechnik und Motorsteuerungsalgorithmen kombiniert 

Die Xilinx-Design-Services nutzen das SP605-Evaluierungs-Kit zusammen mit modernster Motorsteuerungs-IP, 

um Prototypen eines schnittstellenunabhängigen intelligenten Antriebssteuerungssystems zu 

erstellen. 

Autoren: Kaspar Feurer und Richard Tobin 

Bilder: Xilinx 




Coverstory 

In typischen Fabriken benötigen motorbetriebene Ausrüstungen 

zwei Drittel der gesamten verbrauchten Elektrizität. Hier 

besteht dringender Bedarf, energieeffizientere Systeme zu entwickeln. 

Die Interoperabilität ist ebenfalls eine wichtige Design-Anforderung, 

da in vielen Fällen ein Antrieb als eingebundene 

Komponente in einer großen übergeordneten Anlage dient. Bei 

dem Versuch, die Kosten zu senken und die Kommunikation zu 

verbessern, haben die Feldbus-Anbieter Ethernet-basierende industrielle 

Netzwerklösungen entwickelt. In den letzten Jahren sind 

mehrere neue Protokolle, wie EtherCAD, Profinet und EtherNet 

I/P auf den Markt gekommen. Dies sind jedoch alles divergente 

Techniken, die die Hersteller dazu zwingen, sich anzustrengen, um 

alle wichtigen Mitspieler zu unterstützen. 

Die Rolle von Xilinx Design Services (XDS) ist es, ein vollständig 

funktionsfähiges und modulares System zu entwickeln und so 

zu implementieren, dass es sich für die Wiederverwendung in den 

intelligenten Antrieben der Kunden eignet. Das Spartan-6-FPGA- 

SP605-Evaluierungs-Kit aus der Base-Targeteed-Design-Plattform 

von Xilinx bietet, zusammen mit IP von Fremdanbietern modernste 

Motorsteuerungsalgorithmen und Unterstützung für industrielle 

Netzwerke in einer modularen Systemarchitektur, was zu effizienten 

und skalierbaren Entwicklungen führt. 

Der FPGA-Weg 

Ein Spartan-6-basiertes Steuerungssystem liefert die notwendige 

Skalierbarkeit, Logik und Rechenleistung in einem einzigen Chip. 

Das senkt die Kosten und vermeidet die Gefahr von Abkündigungen. 

Eine solche Plattform kann über Jahre hinweg immer wieder 

aktualisiert werden, um den neusten Standards der industriellen 

Netzwerktechnik zu entsprechen und die effizientesten Motorsteuerungsalgorithmen 

anzuwenden. Zusätzlich vereinfacht die erneute 

Programmierbarkeit der FPGAs die kundenspezifische Anpassung 

eines einzigen Basis-Motorsteuerungssystems, um spezielle 

Anforderungen des Kunden zu erfüllen und ermöglicht eine einfache 

Integration in bestehende industrielle Netze. 

Für Einsteiger in die Welt des FPGA basierten Systemdesigns 

bieten die Xilinx-Targeted-Design-Plattformen den idealen Startpunkt, 

da sie einen robusten Satz von gut integrierten und getesteten 

Elementen quasi aus dem Werkzeugkasten liefern. Man kann 

einen noch größeren Teil des endgültigen Designs automatisieren, 

indem man domänen- und marktspezifische Angebote zur Basisplattform 

hinzufügt. Diese Targeted-Referenzdesigns verkürzen 

die Lernkurve durch FPGA-Implementierungen von realen Konzepten 

und ermöglichen es den Kunden ihre Stärken voll auf das 

Design und die Entwicklung der Funktionen, die ihr Endprodukt 

von denen des Wettbewerbs differenzieren, zu fokussieren. ösung 

von Xilinx besteht aus dem Spartan-6-SP605-Evaluierungs-Kit, 

kombiniert mit Produkten von Fremdanbietern – insbesondere die 

Bild 1: Die auf dem Spartan-6-FPGA basierende 

Prototypenplatine für den Antrieb. 

FMC-Platine von NetMot und IP von QDesys plus IP für industrielle 

Netze von Bosch und Beckhoff. Damit sind nicht nur sämtliche 

Funktionsblöcke des gewünschten Designs von Anfang an vorhanden, 

sondern man kann im Prototypendesign voranschreiten, ohne 

ein kundenspezifisches FPGA-Board einsetzen zu müssen, was 

es dem Kunden ermöglicht die Machbarkeit dieser neuen Plattform 

mit minimalen Kosten zu verifizieren. 

Um die Markteinführungszeit weiter zu verkürzen und das Risiko 

zu minimieren, das mit dem ersten Design eines FPGA-Systems 

zusammenhängt, beauftragte uns ein Kunde nicht nur diesen Prototypen 

zu erstellen, sondern auch die Adaptierung von FPGAs in 

seine intelligenten Antriebe der nächsten Generation zu übernehmen. 

Letztlich profitieren sowohl die Ingenieure als auch Manager 

von dieser Methode. Die ersteren lernten das FPGA basierte Design 

schneller kennen, da sie mit den besten Praktiken von XDS 

versorgt wurden, während das Management die Zeit drastisch verkürzte, 

die man benötigt, um ein Produkt mit einem minimalen 

Geschäftsrisiko auszuliefern. 

Der Prototyp des intelligenten Antriebssteuerungssystems 

Das XDS-Portfolio deckt den gesamten FPGA-Entwicklungszyklus 

ab, von der Erstellung der Spezifikation über das Codieren, Verifikation 

und Timing-Closure bis hin zur Systemintegration. Die daraus 

resultierende kundenspezifische Targeted-Design-Plattform 

ermöglichte es den Ingenieuren, sich selbst mit dem FPGA-Entwicklungsprozess 

vertraut zu machen und sogar die Leistung dieser 

neuen Technik in den Produkten der nächsten Generation zu 

optimieren. 

Der programmierbare Logik-Controller (PLC) steuert den intelligenten 

Antrieb, der in Echtzeit mit dem industriellen Netz verbunden 

ist. Für diesen Prototyp verwendet man zwei PC basierte PLCs, 

um zwei industrielle Netzwerkstandards handhaben zu können, die 

das System unterstützten: miControl mPLC für das Controller- 

➔ 


Sinnvolle Kombination 

Ein Spartan-6-basiertes Steuerungssystem für Motorantriebe liefert 

die notwendige Skalierbarkeit, Logik und Rechenleistung in einem 

einzigen Chip. Das senkt die Kosten und vermeidet die Gefahr von 

Abkündigungen. Eine solche Plattform kann immer wieder aktualisiert 

werden, um den neusten Standards der industriellen Netzwerktechnik 

zu entsprechen und die effi zientesten Motorsteuerungsalgorithmen 

anzuwenden. 

Bild 2: Der Prototyp des Antriebssystems. 


418ei0111 



Coverstory 

Bild 3: Das eingebettete CAN/EtherCAT-System. 

Area-Network (CAN) und TwinCAT für das industrielle Ethernet- 

Feldbussystem EtherCAT. Der PLC generiert vordefinierte Befehle 

(z.B. Start und Stopp) und verifiziert das korrekte Verhalten des Motors 

durch die Analyse der empfangenen Antwort (aktuelle Geschwindigkeit, 

Temperatur, Spannung und andere). 

Abhängig von der Kombination des PLC und der Art des intelligenten 

Antriebs (CAN oder EtherCAT) ist das industrielle Netz entweder 

ein serieller Bus oder eine Standard-100-Mbit/s-Ethernet-Schnittstelle. 

Für beide Lösungen nutzt der Prototyp eine direkte Verbindung zwischen 

dem PLC und dem Motor – entweder ein serielles Zweidraht- 

Interface für CAN oder ein Standard-RJ45-100Base-TX-Ethernetverbindung 

für EtherCAT. 

Typischerweise ist nur eine von mehreren Platinen in einem intelligenten 

Antrieb dazu bestimmt, den Motor über Befehle vom 

PLC zu steuern. Diese Motorsteuerungsbaugruppe ist es, in der die 

Flexibilität eines FPGAs ins Spiel kommt. Es ist mehr als nur ein 

einziges Interface und ein einziger Motorsteuerungsalgorithmus, 

wie in der konventionellen ASIC/Mikroprozessormethode, denn 

das Spartan-6-FPGA kann mit speziellen Netzwerk- und Motorsteuererungs-IP-Blöcken 

aber auch in der Steuersoftware umprogrammiert 

werden, um die speziellen Bedürfnisse der Anwender 

zu erfüllen. Auf diese Weise kann eine einzige FPGA basierte Platine 

die Funktionen von vielen ASIC-Boards erfüllen. Gleichzeitig 

macht es den intelligenten Antrieb zukunftssicher, da es den Mechanismus 

bereitstellt, stets auf die neusten Standards aktualisieren 

zu können. 

Um diese Motorsteuerungsplatine nicht völlig neu entwickeln zu 

müssen, nutzte XDS das Konzept der Targeted-Design-Plattformen, 

und integrierte alle vom Kunden gewünschten Elemente 

durch kombinieren des Xilinx-Spartan-6-SP605-Evaluation-Kits, 

mit dem NetMot-FMC-Board und IP für die industrielle Netzwerktechnik 

und Motorsteuerungen und lieferte damit auch eine 

Machbarkeitsstudie für den Prototypen, bevor der Kunde seine 

erste Baugruppe aufgebaut hatte. Bild 2 zeigt, wie die unterschiedlichen 

Komponenten kombiniert wurden, um die Entwicklungs- 

Plattform für den Prototyp zu erhalten. Als Ergebnis konnte der 

Kunde den Integrationsaufwand deutlich reduzieren und war in 

der Lage, die besten Designoptionen zu untersuchen, ohne das 

endgültige Design erneut überarbeiten zu müssen. 

Die SP605-Basis-Targeted-Design-Plattform ist eine universelle 

FPGA-Plattform, die ein Spartan-6-LX45T-FPGA in einer bewährten 

Implementierung enthält, zusammen mit allgemein benötigter 

Peripherie wie DDR3-RAM, Flash-Speicher zur Programm/Datenspeicherung, 

UART zum Debuggen und JTAG zum 

Programmieren des FPGAs. Ein weiteres Schlüsselelement des 

SP605 sowie auch aller neuen Xilinx-Platinen ist der FMC-Steckverbinder 

(FPGA Mezzanine Card), der es den Entwicklern ermöglicht, 

das Basis-Board mit kundenspezifischen Funktionen 

und Schnittstellen zu erweitern. 

Diese Eigenschaft des SP605 ermöglicht es, auf dieser Basis aufzubauen, 

indem man Funktionen nutzt, die vom NetMot-FMC 

von QDeSys geboten werden. Diese enthält die Leistungselektronik, 

die für die Motorsteuerung nötig ist, wie Spannungsinverter 

und AD-Wandler zum Messen von Sensordaten. Man kann den 

Motor direkt an diese Ein-/Ausgänge anschließen, wie in Bild 2 

gezeigt. Die NetMot-FMC erweitert auch die Verbindungen der 

SP605 Plattform in industrielle Netze da zwei CAN- und zwei 

Ethernet-PHY-Schnittstellen hinzukommen. Das FPGA kann über 

Standardinterfaces über den FMC-Steckverbinder und ein PLC 

darauf zugreifen. 

Die Funktionen des Test-PCs sowohl als Host für die PLC-Software, 

als auch als FPGA-Programmier/Debug-Plattform verwendete 

die UART- und JTAG-Schnittstellen. Zusätzlich nutzt man diesen 

Test-PC, um das eingebettete Mikroprozessorsystem MicroBlaze 

mit der ISE-12.1-Design-Suite von Xilinx für das Spartan-6-LX45T- 

FPGA auf dem SP605 zu entwickeln. Dieses eingebettete System ist 

verantwortlich für die Verarbeitung der Befehle, die vom PLC empfangen 

werden und den Motor entsprechend ansteuern. 

Die MicroBlaze-Software-Applikation und die Netzwerk- und 

Motorsteuerungs-IP-Blöcke in Bild 1 repräsentieren die Module des 

Designs, die sich abhängig von den Schnittstellen (EtherCAT oder 

CANopen) und dem gewählten Motortyp ändern. Eine der Hauptherausforderungen 

für XDS war es sicher zu stellen, dass das Umschalten 

zwischen diesen beiden Optionen so einfach wie möglich 

ist. Damit ist gewährleistet, dass der Kunde in der Lage ist, die gleichen 

Methoden in der Zukunft für weitere industrielle Netzwerktypen 

wie Profinet und für neue Motoren wieder benutzen kann. 

Details der Implementierung 

Wie in Bild 3 gezeigt, ist der verwendete Motorsteuerungs-IP- 

Block – die Xilinx Motor Control Library (XMCLIB) – identisch 

für beide Versionen des Designs. Dieser kundenspezifische IP- 

Core, der es ermöglicht, dass das FPGA die Motorleistungselektronik 

des NetMot-FMCs steuert, fügt sich direkt in das Embedded 

Development-Kit (EDK) von Xilinx ein. Dies ermöglicht es, diese 

IP aus dem Xilinx-Platform-Studio-Projekt (XPS) zu dem eingebetteten 

Design hinzu zu fügen und so zu konfigurieren, dass es 

zum Motor passt, der mit dem FPGA über den FMC-Steckverbinder 

verbunden war. Der XMCLIB-Softwaretreiber ist ein Satz von 

untergeordneten Funktionen, die der Motorsteuerungs-Applikation 

Zugriff auf die Schnittstelle des XMCLIB-Registers gibt. 

Das System unterscheidet sich in den beiden Versionen in der 

Netzwerk-IP. Für die CAN-Version des Designs wählt man die 

Standard-LogiCORE-IP XPS-Controller-Area-Network, die mit 

der ISE-12.1-Design-Suite geliefert wird und von Bosch lizenziert 

ist. Für die EtherCAT-Variante, benutzt man den EtherCAT-Slave- 

Controller-IP-Core für die Xilinx-FPGAs von Beckhoff. Diese beiden 

IP-Cores sind im IP-Katalog des XPS-Werkzeugs verfügbar, 

wodurch die Integration und Konfiguration im Design sehr einfach 

ist. In diesem Fall benutzt man, um Zugriff zur Netzwerk-IP 




Coverstory 

zu erhalten, anstatt einem einfachen Treiber, die CANopen- und 

EtherCAT-Stacks von Port, die eine Protokollimplementierung mit 

vollem Funktionsumfang von der Stange bieten. 

Schließlich entwickelte man eine kundenspezifische eingebettete 

Softwareapplikation, die unter dem Betriebssystem µC/OS-II von 

Micrium auf dem MicroBlaze-Prozessor lief. Dieses eingebettete 

Betriebssystem verbessert die Echtzeitfähigkeiten des Prototypsystems 

und bietet, unter anderem, Multitasking, Message-Queues 

und Semaphoren. 

Es ist wichtig die Applikation so zu strukturieren, dass man sie 

an weitere Netzwerk-Schnittstellen anpassen kann. Um dies zu erreichen, 

entwickelt man einen Schnittstellenabstraktions-Layer, 

der es ermöglicht, die Kommunikations- und Motorsteuerungselemente 

der Software zu verkapseln. 

Auf der einen Seite dieser Schnittstelle (Bild 4) implementiert 

man ein Netzwerk-Modul (CANopen oder EtherCAT von Port), 

um die Kommunikation für die im System verfügbare Netzwerk- 

IP zu managen. Diese Module fügen sich nahtlos in den Interface- 

Abstraktions-Layer ein. Auf der Oberseite dieser Stacks übergibt 

man die Kommunikations- und Steuerdaten (wie PDOs, SDOs 

und NMT-Zustandsübergänge) in den Abstraktions-Layer, der 

diese Daten interpretiert und sie an die Motorsteuerungsapplikation 

als Befehle wie Start/Stopp, rotiere mit einer bestimmten Geschwindigkeit 

oder zu einer festgelegten Position weiter gibt. 

Angaben für die Bestimmung eines gemeinsamen Satz von 

Nachrichten und Befehlen für die Schnittstellenabstraktion findet 

man im Standard IEC 61800-7. Für die bestehende Feldbustechnik 

werden für die Kommunikation mit einem Antrieb mehrere Schemata 

verwendet, (wie CiA-402 für CANopen oder Profidrive für 

Profinet). Die IEC 61800-7 stellt eine allgemeine Präsentation eines 

Antriebs dar und geht weiter, um einen Satz von Abbildungen 

zwischen dieser Repräsentation und den bestehenden Antriebsprofilen 

zu liefern. Die in diesem Standard präsentierten Konzepte 

ermöglichen es Schnittstelleabstraktion zu entwickeln, was wiederum 

gestattet die Netzwerkkomponenten des Systems einzukapseln. 

Man kann deshalb das im System vorhandene Netzwerk-Interface 

ändern und muss dazu nur einen kleinen Teil der Software 

anpassen, um es kompatibel mit der bestehenden Motorsteuerungsapplikation 

zu machen. 

Der weitere Ablauf 

Die erfolgreiche Lieferung des Prototypen eines intelligenten Antriebssteuerungssystems 

hat ganz deutlich die potenzielle Leistung 

Bild 4: Der Schnittstellenabstraktions-Layer. 

Autoren: Kaspar Feurer und Richard Tobin, beide Embedded System 

Toshiba Motor von FPGAs Control in industriellen EI 210x82 Ethernet-, Ger.qxd:Layout Feldbus- und 1 2/2/11 Motorsteue- 

09:38 Engineers Page bei 1 Xilinx 

rungs-Applikationen gezeigt. Obwohl noch einiges zu tun bleibt, 

um ein Produkt mit vollem Funktionsumfang zu entwickeln, passte 

XDS eine Targeted-Design-Plattform an, erweiterte sie für den 

Kunden, und erstellte damit eine kundenspezifische Lösung. Diese 

reduziert Risiko und Aufwand deutlich, die noch nötig sind, um zu 

einem endgültigen Produkt zu kommen. Als nächsten Schritt untersucht 

XDS die Möglichkeit, diese Targeted-Design-Plattform so 

zu erweitern, dass sie einen Profinet-IP-Core und –Stack unterstützt 

und damit nachweist, dass diese modulare Methode und die 

damit eingesetzten Designpraktiken sehr effektiv für den Kunden 

sind. (sb) 

n 

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FPGA 

Wohin mit den Daten? 

Double Data Rate Speicher Anbindung in Low Cost FPGAs 

Wie man schnelle Schnittstellen wie HDMI oder PCI implementiert bei gleichzeitiger 

Zwischenspeicherung von Daten, kann eine Herausforderung für Entwickler sein. 

Aber es gibt Lösungen mit FPGAs, die im Folgenden näher beleuchtet werden. 

Autor: Helmut Demel 

Generell unterscheidet man bei flüchtigen Speicherbausteinen 

zwischen statischen RAM und dynamischen RAM. 

Das statische RAM speichert die Information tatsächlich 

in Registern und kann daher die Information auch sehr 

schnell zur Verfügung stellen. Allerdings benötigt dieser Aufbau 

mit Registern wesentlich mehr Platz im Silizium und es ist daher 

auch teurer. Im Gegensatz hierzu werden beim dynamischen RAM 

die Informationen als Ladung in einer Kapazität gespeichert. Dies 

benötigt zwar weniger Fläche und ist daher günstiger, aber die Ladung 

kann durch Leckströme verloren gehen. 

Daher muss man hier von Zeit zu Zeit die gespeicherte Ladung 

erneuern. Dies geschieht in Refresh Cycles. Durch diese Refresh 

Zyklen und den zeilenweisen Zugriff ist der Speicher im Vergleich 

langsamer als die statischen RAMs. Durch die geringere Baugröße 

wird das dynamische RAM vor allen bei großen Speichern eingesetzt 

und statisches RAM mehr für Caches, die sehr schnelle Zugriffe 

bieten müssen. 

Einsatz dynamischer RAMs 

Da bei schnellen Verbindungen in und zwischen Systemen meist 

sehr viele Daten anfallen, werden in diesen Anwendungen dynamische 

RAMs eingesetzt auf die sich im Folgenden konzentriert 

wird. Allerdings muss man hier zuerst eine Unterscheidung treffen 

zwischen asynchronen und synchronen DRAM. Da ein asynchrones 

DRAM langsamer ist, hat sich das synchrone DRAM durchgesetzt. 

Dieses synchronisiert alle Zugriffe auf eine externe Taktflanke 

und beim Anlegen der Adresse stehen die Daten sofort an. Beim 

asynchronen Ansatz hätte der Prozessor warten müssen. Ein großer 

Vorteil ist auch der Burst Mode, bei dem ein Strom aus aufeinander 

folgenden Lese- oder Schreibzugriffen durchgeführt wird. 

Um die Bandbreite noch weiter zu steigern, hat die JEDEC Organisation 

die Double Data Rate Spezifikation verabschiedet. Diese 

bestimmt, dass anstatt nur eine Taktflanke auszuwerten auf beiden 

Taktflanken Daten übernommen werden und die Zugriffe immer 

im Burst erfolgen. Mittlerweile gibt es hier bereits die Versionen I, 

II und III. Diese Unterscheiden sich zum einen in der möglichen 

Datenrate, maximalen Speichergröße und verwendeten IO-Standards 

und zum anderen in Details wie Gehäusegrößen, Terminierung 

oder Burstlängen. Einen guten Überblick gibt hierzu Bild 1. 

Bei den in Bild 1 genannten Speichergrößen handelt es sich um einzelne 

ICs. Werden nun größere Speicherkapazitäten benötigt, werden 

einzelne ICs auf DIMM-Modulen verschaltet und bieten dann bei 

DDR2 bis zu 8 GB und bei DDR3 bis 32 GB an Speicher an. 

Data Strobe 

In der Vergangenheit haben Speichercontroller und der Speicher 

den gleichen Takt zur Übermittlung von Daten und Adressen verwendet. 

Dabei fallen aber im System verschiedene Verzögerungen, 

wie Clock Skew zwischen Controller und Speicher, Clock-to-Out, 

und Speicherzugriffszeit an, die das Datenfenster komplett blockieren. 

Um diese nicht kontrollierbaren Verzögerungen zu eliminieren, 

ist es günstiger ein neues Taktsignal zu schaffen, das gemeinsam 

mit den Daten den Speicher verlässt. Dieses Signal wird 

Data Strobe (DQS) genannt. Da dieser Strobe immer von dem 

Baustein gesendet wird, der Daten sendet, handelt es sich um ein 

bidirektionales Signal, das typischerweise immer für ein Datenbyte 

generiert wird. Der Speicherbaustein erwartet das Strobe Signal 

Center aligned zu den Daten und korrigiert Variationen verursacht 

durch Temperatur und Spannungsschwankungen über interne 

DLLs. Der Speichercontroller erhält die Daten und das Strobe ➔ 



You CAN get it 

Hardware und Software 

für CAN-Bus-Anwendungen… 

 

 

Bild 2: Blockdiagramm der ECP 3 Familie mit Logik, DSP Blöcken, Embedded Block RAM und 

SERDES Blöcken. 

 

 

 

 

 

495 € 

Feature DDR1 DDR2 DDR3 

Max Transfer Rate ~400MT/s, 200MHz ~800MT/s, 400MHz ~1600MT/s, 800MHz 

Lattice Max ~400MT/s, 200MHz ~533MT/s, 266MHz ~800MT/s, 400MHz 

Maximum Density 2Gb 4Gb 8Gb 

Operating Voltage 2.5B 1,8V 1.5V 

IO Standard SSTL_25 SSTL_18 SSTL_15 

DQS Single-Ended (SE) SE or Differential Differential 

Clock Differential Differential Differential 

Number of Banks 4 4 or 8 8 

On-Die Termination No Yes Yes 

Bild 3: DDR Eingangsregisterzelle 

mit Funktionen 

zum Aufspalten des DDR 

Datenstromes, Synchronisierung 

und Übergang der 

Taktdomänen. 

 

 

 

 

 

 

 

ab 210 € 

 

 

 

 

 

ab 450 € 

Additive Latency No Yes Yes 

Bild 1: Überblick über die 

Burst Length BL2,BL4,BL8 BL4,BL8 BC4,BL8 

DDR, DDR2 und DDR3 

www.peak-system.com 

Package TSOP2 BGA BGA 

Speicherstandards. 

 

 

 



FPGA 

Bild 6: Beispiel zur Übergabe eines Kommandos an den DDR Memory 

Controller IP Core. Das Kommando wird nur als gültig übernommen, wenn 

CMD_RDY und CMD_VALID gesetzt sind. 

Alle Bilder: Lattice 

Bild 5: Eingabemaske zur Konfiguration eines DDR2 Memory Controllers in 

LatticeDiamond. Es können entweder vorgegebene Konfigurationen 

verwendet werden oder eigene Parameter eingetragen werden. 

Signal Edge aligned und muss nun selbst zum internen Eintakten 

den Strobe in die Mitte der Daten schieben. 

Für dieses Verschieben gibt es verschiedene Ansätze wie z.B. der 

Einsatz einer PLL oder DLL um einen fixen 90 Grad Phasenversatz 

zu generieren. Durch interne und externe Verzögerungen, die sich 

mit Temperatur und Spannung ändern, kann es aber dazukommen, 

dass das Datenauge nicht mehr richtig getroffen wird und es 

zu Datenfehlern beim Lesen kommt. Günstiger ist es zu erkennen, 

wo genau das Strobe Signal liegen muss und es mittels Verzögerungsketten 

genau zu positionieren. 

DDR-Unterstützung durch FPGAs 

Die neueste low-cost FPGA Familie, die neben DDR, DDR2 nun 

auch DDR3 Unterstützung anbietet, ist die LatticeECP3 Familie 

mit integrierten Serdes Kanälen. In Bild 2 sieht man das Blockdiagramm 

der LatticeECP3 Familie, die bis zu 16 serielle Kanäle mit 

bis zu 3,125 Gbps bietet. Die Serdes Kanäle eignen sich gemeinsam 

mit den verfügbaren SoftIP Blöcken, die höhere Protokolebenen 

abdecken, hervorragend zur Implementierung von Schnittstellen 

wie SRIO, PCI Express oder Videoschnittstellen. Darüber hinaus 

stehen bis zu 150k LUT, DSP-Blöcke mit Multiplizierern, Addierern/Subtrahierern 

und Akkumulatoren und bis zu 6,8 Mbit interner 

Speicher zur Verfügung. Die DSP-Blöcke können zur Verarbeitung 

der Daten verwendet werden und können somit den DSP 

entlasten oder in einigen Fällen überflüssig machen. 

Ein wichtiges Thema ist auch die Stromaufnahme, da diese die 

Dimensionierung der Netzteile beeinflusst, aber, noch wichtiger, 

auch für Abwärme verantwortlich ist, die vom System abgeführt 

werden muss. Hier bietet die LatticeECP3 Familie einen wesentlichen 

Vorteil gegenüber den Wettbewerbern, die zwischen 2- und 

3-mal mehr Strom benötigen. Da Register im FPGA nur eine Taktflanke 

auswerten, muss der ankommende DDR-Datenstrom in 

zwei Datenströme aufgespalten werden, die dann auch wieder mit 

derselben Taktflanke weiterverarbeitet werden. Damit mit dieser 

Aufgabe der Anwender nicht belastet wird, stellt z.B. die LatticeECP3 

Familie bereits in den IO-Registern diese Funktion zur 

Verfügung (Bild 3). Zudem gibt es interne dedizierte Ressourcen, 

die eine Verschiebung des Strobe Signale mit Kompensation der 

Temperatur und Spannungseinflüsse ermöglicht. 

In Bild 3 ist die IO-Zelle für das Eintakten der Daten dargestellt. 

Der IO-Zelle werden die benötigten Takte zur Verfügung gestellt, 

und in den verschiedenen Stufen erfolgen dann Aufspaltung des 

Bild 4: Blockdiagram des DDR Memory Controller IP Cores mit IO Modulen und 

Taktgenerierung. Der Core kann als VHDL oder Verilog Modul instanziert werden. 

Datenstromes (Gearing), Synchronisierung und Übergang in die 

interne Taktdomäne. Natürlich will sich niemand mit solchen Details 

beschäftigen, geschweige die Ansteuerung der Speicherbausteine 

implementieren. Das ist auch nicht nötig, denn hierzu gibt 

es fertige, getestete und konfigurierbare Soft-IP Blöcke, die die 

Funktionalität für DDR/DDR2 und DDR3 bereits beinhalten. 

Wie in Bild 4 zu sehen ist, beinhaltet der Soft-IP bereits die benötigten 

IO–Module, Taktgenerierung und den eigentlichen Speichercontroller. 

Dieses Modul lässt sich vom Anwender über das 

GUI der LatticeDiamond Software konfigurieren und dann als 

VHDL oder Verilog Block in das Design einbinden. In Bild 5 ist 

eine der Eingabemasken bei der Generierung eines IP Cores zu 

sehen. Der Anwender kann entweder auf vorgefertigte Speicherkonfigurationen 

oder die Charakteristiken aus dem Datenblatt der 

Speicherherstellers übernehmen. Bei der Generierung des IP- 

Cores werden auch alle für die Implementierung notwendigen Timing 

Constraints für das beteiligte Place and Route Tool erzeugt. 

Somit bleibt der Aufwand für den Anwender so gering wie möglich, 

und er muss sich nicht mit Details beschäftigen. Auch die Ansteuerung 

des Local Interfaces gestaltet sich sehr einfach. Der Core 

signalisiert über die Leitung CMD_RDY das er bereit ist, eines der 

vorgegebenen Kommandos zu übernehmen. Hat die Logik dahinter 

das Kommando, z.B. Lesen oder Schreiben, angelegt so wird es, 

wie in Bild 6 gezeigt, über das Signal CMD_VALID übernommen. 

Das Auslesen der abgerufenen Daten gestaltet sich ebenfalls einfach. 

Der IP Core zeigt über das Signal READ_DATA_VALID an, 

das die abgerufenen Daten zur Verfügung stehen. Beim Schreiben 

läuft ein ähnlicher Vorgang ab, der Memory Controller zeigt durch 

das Signal DATA_RDY an, das er bereit ist, die zu schreibenden 

Daten zu übernehmen. Für diese Ansteuerung stehen auch Beispiele 

bereit, auf die der Anwender aufsetzen kann. (sb) n 

infoDIREKTwww.elektronik-industrie.de 

Der Autor: Helmut Demel, Staff Field 

Application Engineer, Lattice Semiconductor 

415ei0111 



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CAE 

Chip-Design 

Fortschrittliche Entwurfsmethoden 

Gefragter denn je! 

Der Designflow für das Chip-Design hat heute sowohl Front-End- als auch Back-End-Entwurfsumgebungen. 

Synopsys hat die Front-End-Umgebung um die Synthese und mit ihr verknüpften Produkte herum entwickelt, 

während das Back-End auf den physikalischen Entwurf fokussiert ist. Der anhaltende Anstieg der Designkomplexität 

verstärkt den Bedarf, die beiden Phasen näher zusammenzurücken. 

Autor: Don Chan 

Bilder: Synopsys 

Entwicklerteams haben heute viel größere, komplexere Projekte 

zu bewältigen, und sie können nicht länger mit brachialer 

Gewalt zum Erfolg kommen. Stattdessen verwenden 

sie Methoden, die auf die zwei wesentlichen Schritte 

des Entwurfszyklus ausgerichtet sind. Entwicklerteams verändern 

auch ihre Abläufe, um Hierarchie in umfangreichen Designs zu 

unterstützen. Während alle Teams ihre eigenen, individuellen Methoden 

haben, gibt es doch einen gemeinsamen, immer stärker 

werdenden Trend zur Verbesserung existierender Methoden für 

die neueren Process-Nodes. 

Synopsys führte im Jahr 2007 das Konzept der Reference-Methodologies 

(RM) ein. Darunter versteht man Methoden, die auf 

Basis einer umfassenden Menge von Kundendesigns entwickelt 

und getestet wurden. Wenn Kunden beispielsweise spezifische 

Entwurfsziele wie die Reduzierung der Verlustleistung verfolgen, 

können sie unsere Low-Power-Empfehlungen herunterladen und 

als Startpunkt ihrer Vorgehensweise verwenden. RMs tragen dazu 

bei, die Designflows der Kunden zu rationalisieren, indem eine 

Reihe von Referenzskripten bereit gestellt werden, die unmittelbar 

eingesetzt werden können. Entwicklerteams verwenden sie auch 

als bewährte Grundlage und passen sie dazu ihren eigenen spezifischen 

Anforderungen an. Seit Synopsys 2009 die RMs auf der Synopsys-SolvNet-Website 

veröffentlichte, haben Hunderte von Kunden 

darauf zugegriffen und sie übernommen. Skripte, die Kunden 

zusammen mit ihren Testcases einsenden, enthalten mehr und 

mehr RM-Komponenten - ein klares Zeichen der steigenden RM- 

Annahme innerhalb der Entwicklergemeinschaft. Synopsys bietet 

Bild 2: Einsatz von Design- und Tool-Wissen 

für maximale QoR (quality of results). 

auch ein umfassenderes, produktionsbewährtes Entwurfssystem, 

Lynx, das RMs innerhalb einer Umgebung ausführen kann. 

Erfolg durch Zusammenarbeit 

Mit dem Übergang der Prozesstechnologien von 130 nm zu 90 nm 

und darunter erfolgte eine Verlagerung der Verantwortlichkeiten zwischen 

Chip-Herstellern, EDA-Firmen und Entwicklerteams. Als die 

Industrie Designs für Technologien oberhalb von 130 nm entwickelte, 

stemmten die Chip-Hersteller einen Großteil der Last. Die Entwurfsmethoden 

veränderten sich während dieser Node-Übergänge kaum. 

Entwicklerteams arbeiteten mit einem Satz von Design-Rules und 

Back-End-Design-Tools, um eine physikalische Datenbasis zu generieren, 

die dem Chip-Hersteller übergeben wurde in dem Wissen, 

dass damit ein funktionierender Chip produziert werden konnte. 

Bei 90 nm hatten die Hersteller komplexere Design Rules zu definieren, 

um Lithographie- und andere Entwicklungsconstraints abzuhandeln. 

Ferner wurden die Designs größer, so dass EDA-Tools ihren 

Fokus auf Basisanforderungen wie Laufzeit und Kapazität richten 

mussten. EDA-Firmen haben sich außerdem bemüht, die Modellierungsgenauigkeit 

zu erhöhen, um sicherzustellen, dass die Tools den 

Anforderungen der kleineren Geometrien Rechnung tragen konnten. 

Wenn wir unter 90 nm kommen, beobachten wir einen beständigen 

Anstieg der Anzahl Design Rules, die die Entwickler beachten 

müssen, um funktionierendes Silizium zu produzieren. Dies wird 

auch künftig weitere Änderungen der EDA-Tool-Anforderungen 

und Entwurfsmethoden vorantreiben. Mit kleiner werdenden Technologien 

werden die Komplexität und die Anzahl der Design-Rules 

kontinuierlich wachsen. Entwickler, Chip- 

Hersteller und EDA-Firmen werden noch 

enger zusammenarbeiten müssen, wenn sie 

im Umfeld dieser modernen Technologien 

erfolgreich sein wollen. 

Der 100-Millionen-Instanzen-Flow 

Für die heutzutage komplexesten Designs 

müssen Projektteams hervorragend planen, 

bewährte Entwurfsmethoden verstehen, 

und natürlich einen soliden Designflow mit 

den besten Vorgehensweisen in jeder Stufe 

haben. Es ist recht üblich, dass das Enddatum 

eines Projekts in Stein gemeißelt ist. 

Dies liegt typischerweise daran, dass das 

Tape-out mit der Verfügbarkeit eines Produktionsslots 

bei der Herstellerfirma zusammentreffen 

muss, oder weil das Entwicklungsteam 

dem Kunden versprochen 

hat, dass erste Prototypen bis zu einem be- 



CAE 

Chip-Design 

Bild 1: Design Rules nehmen mit schrumpfenden Process Nodes zu. 

stimmten Datum vorliegen würden. Wenn sich das Tape-out-Datum 

am Horizont abzeichnet, steigt die Dringlichkeit der Behebung 

irgendwelcher Probleme. Kundenprobleme, die während des 

physikalischen Entwurfs auftreten, werden zu Angelegenheiten 

hoher Priorität. 

Ungeachtet des Projekt-Enddatums sind späte funktionale Änderungen 

oder Constraint-Änderungen Gegebenheiten des Lebens. 

Auch wenn solche Änderungen unvorhergesehen sind, sollte 

sie das Entwicklungsteam auf jeden Fall einplanen. Wenn sich beispielsweise 

eine Iteration des RTL-to-GDSII-Schritts über zwei 

Wochen erstreckt, können sie kalkulieren, wie viele Iterationen innerhalb 

des vorgesehenen Zeitplans möglich sind, und wie viele 

Spezifikationsänderungen sie demnach akzeptieren können. Dieser 

Ansatz führt zu einer signifikanten Reduktion des Risikos, Meilensteine 

im Zeitplan zu verpassen. 

Entwicklungsteams, die augmentative Entwurfspraktiken annehmen 

und umsetzen, erreichen die Design Closure leichter als 

jene, die darauf bauen, dass die Tools allein all die Arbeit erledigen. 

Weil Design Tools nur so gut sind wie die Information, die sie von 

Anwendern erhalten, werden Entwickler, die stärker auf ihre Tools 

als auf ihr Wissen setzen, weniger produktiv sein. Um sowohl die 

Produktivität als auch die Qualität umfangreicher, komplexer Entwürfe 

zu maximieren, müssen die Entwicklungsteams den Einsatz 

jeweils geeigneter Methoden in den verschiedenen Entwurfsphasen 

in Erwägung ziehen. Wir haben herausgefunden, dass Kunden 

produktiver sind, wenn sie für sehr umfangreiche Designs zwei bestimmte 

Methoden einsetzen. 

Wenn Design Constraints und RTL-Code noch lange nicht endgültig 

sind, wird ein anderer Ansatz benötigt, um das Design testweise 

zum Ende zu führen, bei dem nicht QoR (quality of results) im 

Vordergrund steht. Anfangs kann eine Vorab-Methode, ausgerichtet 

an schnellen, präzisen Testläufen, eingesetzt werden, um die Machbarkeit 

zu bestimmen. Wenn der Entwurf sich dem finalen RTL- 

Code samt Constraints nähert, wird ein Ansatz zur endgültigen Implementierung 

verfolgt, um die Design-Spezifikation einzuhalten. 

Keine Knopfdruck-EDA 

In gewisser Weise ist es mit Entwurfsmethoden wie mit Rennautos: 

die besten Fahrer können sie bis zu ihren Grenzen ausreizen. Die 

letzten 10 % an Performance aus einem Design herauszuholen erfordert 

ein gutes Verständnis der Tools, des Designflows sowie der Design-Architektur. 

Es liegt in der Natur heutiger Designs, dass es wirklich keine 

„Knopfdruck-EDA“ gibt. Dennoch bildet eine gute Vorgehensweise 

einen Leitfaden für Anwender, nach dem sie die entscheidenden Herausforderungen 

wie beispielsweise das Erzielen bestmöglicher Qualität 

meistern können. Debugging in wesentlichen Entwurfszwischenschritten 

kann Anwendern bei der Entscheidung helfen, wie der folgende 

Schritt zu erreichen ist. Durch die Bereitstellung nützlicher 

Analysefunktionen kann EDA dazu beitragen, kritische Probleme 

früher und mit geringerem Aufwand aufzuspüren und zu beseitigen. 

In der Vergangenheit haben wir einige signifikante Tool-Innovationen 

eingeführt, die die Art und Weise, wie Chips entwickelt 

werden, fundamental verändert haben. Die Logiksynthese ist so 

ein Beispiel, zumal die Vorteile derart überwältigend waren, dass 

Entwickler ihre alten Methoden vollständig überarbeiten mussten, 

um Tools wie Design Compiler einzusetzen. Nichtsdestotrotz haben 

EDA-Firmen längst erkannt, dass es für Entwicklungsteams 

und ihre CAD-Supportabteilungen generell einfacher ist, ein neues 

Tool zu nutzen, wenn dieses keine radikalen Änderungen des Designflows 

impliziert. Diese pragmatische Sichtweise ist ein weiterer 

Grund dafür, dass künftige Tool-Entwicklungen von der Methodik 

bestimmt werden: Die Evolution des heutigen Implementierungsflows 

lässt sich leichter schmackhaft machen als seine Revolution. 

Was die Zukunft bringt 

Natürlich hat die EDA-Industrie eine ausschlaggebende Rolle zu 

spielen, um Entwicklungsteams bei der Umsetzung ihrer Produktentwicklungsstrategien 

zu helfen. Wir werden uns weiterhin 

bemühen, die Tool-Performance durch Verkürzung von Laufzeiten 

und Steigerung der Kapazität zu verbessern. Wir erkennen jedoch 

auch, dass Entwickler überzeugende Gründe haben, erstklassige 

Designflows mit höherer Priorität als erstklassige Point-Tools 

zu versehen. Integrierte Referenzmethoden, die sich bereits in 

Tape-outs bewährt haben, werden zu besseren Ergebnissen führen 

als zusammengewürfelte Tools von verschiedenen Anbietern. 

Schließlich werden Entwickler, die den Unterschied zwischen Automation 

und Augmentation verstehen, und begreifen, dass ihre 

Methoden einfach bleiben sollen, am erfolgreichsten sein. (jj) ■ 


Evolution statt Revolution 

Um Entwurfsprozesse prognostizierbar zu machen, sind bewährte 

Methoden erforderlich. Die Art und Weise, wie Tools eingesetzt werden, 

bestimmt die Turnaround-Zeiten für bestimmte Aufgaben in gleichem 

Maß wie die Design-Funktionen und -Performance. Entwicklungsteams, 

die das verstehen, investieren mehr in ihre Methoden 

und werden produktiver. 

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Der Autor: Don Chan ist Vizepräsident der Corporate-Applications-Engineering-Organisation 

innerhalb der Implementation 

Business Group bei Synopsys 


549ei0111 


CAE 

Thermische Analyse 

Thermisches Management 

Eine Strategie, nicht nur eine Taktik 

Die Überwachung der Temperatur ist eine Designherausforderung, 

die bei jedem neuen Systementwurf gelöst 

werden muss. Thermisches Management dient dabei als 

globale Strategie und nicht als lokale Maßnahme für einzelne 

Leiterplatten und Komponenten. In der Realität deckt diese 

Strategie das ganze Spektrum ab, vom IC bis zur Fertigung in 

der Produktionsumgebung. 

Autor: Dr. John Parry 

Durch die Anwendung geeigneter Simulations- und Analysewerkzeuge 

während des gesamten Systemdesignprozesses, 

können Ingenieure das Vertrauen in das thermische 

Design bei fortschreitender Entwicklung stärken. 

Software-basierte Lösungen zur numerischen Strömungssimulation 

(Computational Fluid Dynamics – CFD) sind hierfür die idealen 

Werkzeuge. Sie bieten die Funktionen, um in jeder Designphase 

das Verhalten aller Elemente innerhalb eines Systems vorherzusagen. 

Der Beitrag beschreibt Trends, Herausforderungen und 

neue Lösungen, welche die ersten Schritte in einem Systemdesign 

betreffen. Anschließend zeigt er einige Lösungen für die Systemebene 

und darüber hinaus. 

Schrumpfende Größe, wachsende Herausforderungen 

Die Elektronikindustrie verwendet viel Energie zur Verkleinerung 

der Strukturgrößen von Siliziumkomponenten sowie für Verbesserungen 

der Geschwindigkeit und Rechengenauigkeit. Um die 

Dichte noch weiter zu erhöhen, entstehen neue Technologien wie 

Silizium-Durchkontaktierungen. 

Höhere Geschwindigkeit und mehr Funktionsumfang bedeuteten 

aber auch höhere Ströme innerhalb und außerhalb eines ICs. 

Die Leistungsdichten wachsen über alle Bereiche des Elektronik- 

Packaging hinaus und reichen bis zu den Leiterplatten, auf denen 

diese Bauteile montiert sind. Ingenieure müssen das Wärmeerzeugungspotenzial 

in den Kupferschichten einer Leiterplatte abwägen. 

Jeder Ingenieur weiß, Leistung = I 2 R. Obwohl der elektrische Widerstand 

R von Kupfer niedrig ist, ist die Joule’sche Erwärmung 

dennoch ein Faktor. Kupferlagen und -leiterbahnen erwärmen sich 

und können möglicherweise schädliche Auswirkungen wie Delamination 

haben. Die konventionelle Lösung ist es, die Leistungsaufnahme 

eines ICs soweit wie möglich zu reduzieren, indem man 

die Stromversorgung und Schaltspannungen verringert. Die Spannungen 

der Schaltkreise, die seit Jahren auf 5-V-Level festgelegt 

sind, müssen auf 2,5 V oder weniger gesenkt werden. Dies ist zwar 

wirksam, in der Realität war jedoch jede Reduzierung der Leistung 

pro Funktionseinheit mit einem Anstieg bei der Anzahl der Funktionen 

verbunden. Deshalb blieb die Verlustleistung insgesamt 

hoch. Letztlich gibt es kein Entkommen, die Wärme, die mit höherer 

Geschwindigkeit und Dichte auftritt, muss gemanagt werden. 

Simulation und Strategie 

Thermische Simulation auf Leiterplattenebene ist ein entscheidender 

erster Schritt in einer umfassenden Strategie für das Wärme- 

Bild 1: 

Temperatur in 

einer Kupferstromversorgungslage, 

die durch Joule’sche 

Erwärmung entsteht. 

management während 

des Systemdesigns. Werkzeuge 

wie Flotherm von 

Mentor Graphics liefern einen 

detaillierten Temperaturverlauf 

einer Leiterplatte (Bild 

1), der Hot-Spots auf der Platine 

und den darauf befindlichen ICs 

zeigt. Dies spiegelt sowohl die Erwärmung 

der Kupferschichten als 

auch die Komponententemperaturen 

der ICs wider. Was fehlt, ist ein Hinweis 

auf die Ursache und die Behebung der 

Wärmeübertragungsprobleme. 

Neue Funktionen zeichnen sich ab, die 

diese wichtigen thermischen Daten für den 

Designer verfügbar machen. Flotherm kann 

beispielsweise nicht nur Temperaturwerte bestimmen, 

sondern erkennt auch die Ursache eines 

Wärmeproblems und wie dieses gelöst werden 

kann. Zwei numerische Einheiten liefern die Kennwerte: 

Die Bottleneck-(BN)-Number identifiziert 

Strömungswege mit hoher Wärme, die aber gleichzeitig 

dem Wärmefluss widerstehen; die Shortcut-(SC)-Number 

zeigt Möglichkeiten für alternative und effizientere 

Wärmepfade, die als „Abkürzungen“ für die Wärmableitung 

dienen. 

Bild 2 zeigt in konzeptioneller Form die Vorteile der Shortcut- 

Einheit. Gerät A akzeptiert in der Kupferschicht auf der linken Seite 

eine Leistung von 100 W, die nach rechts wandert. In Wirklichkeit 

stellt die ganze Schicht einen Engpass dar, da der Wärmfluss 

eingeschränkt ist. Doch schließlich durchquert die Wärme einen 

Bereich, der eine zweite Kupferschicht unter sich hat. Durch ihre 

BN- und SC-Funktionen „weiß“ die Flotherm-Analyse von dieser 

darunterliegenden Kupferfläche (die im mechanischen Modell 



CAE 


jetzt erhältlich 

Bild 2: Durch Hinzufügen eines alternativen Wärmepfads entwickelt das 

gesamte Gerät weniger Wärme. 

4.5 

High-Performance Physical Modeling and Simulation 

Leistungsstarke 

physikalische 

Modellbildung und 

Simulation 

vorliegt). Als Folge markiert 

das Shortcut-Feld eine Stelle, 

die einen zusätzlichen Pfad für die 

Wärme bieten kann. Die Art der Modifikation 

bleibt dem Designer überlassen. Wenn er 

aber die beste Stelle für die „Abkürzung“ kennt, ist das 

ein wertvoller Vorsprung. 

In Gerät B hat der Designer an der Seite eine durch einen SC- 

Indikator gekennzeichnete thermische Brücke hinzugefügt – eventuell 

eine Reihe von thermischen Durchkontaktierungen. Und tatsachlich 

beginnt die Wärme aus der eingeschränkten Kupferfläche 

nach unten zu fließen. Wie die Grafik zeigt, verringert die hinzugefügte 

Brücke die Wärmeentwicklung über den gesamten Bereich 

der ursprünglichen Kupferfläche und nicht nur an der Stelle der 

Abkürzung. 

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Anwendungen ein. 

Um eine Evaluation 

anzufordern, gehen Sie auf: 

www.maplesoft.com/Elektronik 

Strategie auf Systemebene 

Auf Leiterplattenebene funktioniert die thermische Managementstrategie. 

Die Platine wird so entworfen, dass sie einen thermischen 

Budgetrahmen einhält. Mit Hilfe der Simulation sowie der BNund 

SC-Werkzeuge lässt sich dieses Ziel auch erreichen. 

➔ 


© Maplesoft, a division of Waterloo Maple Inc., 2011. Maplesoft, Maple, and MapleSim are trademarks 

of Waterloo Maple Inc. All other trademarks are the property of their respective owners.

CAE 


Bild 4: Simulation 

der Over-Peak-/ 

Under-Melt-Reflow- 

Temperatur. 

Bilder: Mentor Graphics 

Somit kann der Ingenieur gleichzeitig das Gehäusedesign mit 

denselben Aussichten hinsichtlich des thermischen Managements 

durchführen. Dabei muss er sicherstellen, dass die Wärme der Komponenten 

innerhalb des Gehäuses effektiv abgeleitet wird. Auch 

hierfür ist die Simulation das beste Werkzeug. Thermische Simulation 

hilft, Entscheidungen zur physikalischen Partitionierung zu treffen, 

zum Beispiel die Zuweisung von Funktionen zwischen Leiterplatte 

und Mezzanine-Board oder zwischen Komponenten. 

Bild 3 zeigt den thermischen Flotherm-Plot eines Servers, der eine 

ähnliche Leiterplatte wie die zuvor beschriebene enthält. Die optimale 

Kühlungsstrategie hängt von den Besonderheiten des Systems 

ab. Der Ingenieur trägt die Verantwortung, vor Festlegung des mechanischen 

Designs so viele Optionen wie möglich zu untersuchen 

und den Temperaturanstieg innerhalb des Gehäuses aufzuteilen. In 

Bild 3 zeigen rot/orange Farben die heißesten Bereiche, die zusätzliche 

Lüfterkapazität oder Entlüftung zur Wärmeableitung erfordern. 

Nochmals, die thermische Strategie dient dem Managen bekannter 

Wärmeanteile, zum Beispiel von den zahlreichen in einem System 

zusammengefügten Komponenten. Im dargestellten Server 

konzentriert sich die Wärme um einen Kühlkörper in der Nähe der 

Speicherkomponenten. Wie das Bild zeigt, trägt Wärme, die in den 

Leiterbahnen und Stromversorgungslagen erzeugt wird, zum allgemeinen 

Temperaturanstieg der Komponenten bei. Alle Probleme 

mit übermäßiger Wärmebildung auf der Leiterplatte wurden aber 

bereits in einem früheren Designschritt behoben. 

Thermische Daten in die Produktion übergeben 

Wenn das Serverdesign abgeschlossen ist, beginnt die Arbeit des 

Fertigungsingenieurs. Unter anderem muss er oder sie ein Wärme- 

Bild 3: Thermische Ansicht 

der Serverinterna. 

und Laufzeitprofil für den Reflow-Ofen entwickeln, der die Komponenten 

auf der jeweiligen Leiterplatte im System verlötet. Da 

Leiterplatten mehr Kupferschichten als in der Vergangenheit enthalten, 

wird die thermische Reaktion während des Reflow-Lötens 

immer komplexer und lässt sich schwieriger prognostizieren. 

Glücklicherweise können einige der heutigen PCB-Design-Automation-Tools 

vollständige, simulationsbereite thermische CFD-Analysemodelle 

von Leiterplatten exportieren. CFD ist präziser als herkömmliche 

Methoden, da sie die vollständige Geometrie einer Komponente 

berücksichtigt und sich auf weniger vereinfachende Annahmen 

stützt. Die thermischen Modelle umfassen das Leiterplattenlayout, 

Platinen- und Komponentenabmessungen, Leiterplatten-Stapel sowie 

detaillierte Informationen über die Kupferverteilung einer jeden 

Schicht. Heutige CFD-Software ist maßgeschneidert für die Durchführung 

von Reflow-Analysen einschließlich spezieller Setups für die 

bekannten Variablen der Reflow-Maschinen. 

Wie bei anderen Schritten in der thermischen Managementstrategie, 

können Ingenieure mit der Simulation den Einfluss unterschiedlicher 

Teile ihres Prozesses studieren. Bild 4 zeigt eine virtuelle vierlagige, 

mit Komponenten bestückte Leiterplatte. Sie durchläuft einen 

simulierten Reflow-Ofen mit Ramp-Soak-Spike-Temperaturprofil, 

eine Voreinstellung in Mentor Graphics Flotherm PCB-Analysepaket. 

Der Ingenieur kann Variablen einschließlich Förderbandgeschwindigkeit 

und Zonentemperatur sowie die Ventilatorgeschwindigkeit 

in beliebiger Kombination modifizieren. Bild 4 zeigt im rechten 

Teil (B) das Ergebnis, wenn alle drei Variablen auf den maximalen 

Wert innerhalb des Testbereichs eingestellt sind. Alle Temperaturen 

sind bezüglich Over-Peak- und Under-Melt-Temperaturen angegeben. 

Komponenten, die in das Prozessfenster fallen, sind in Form 

eines Drahtgittermodells dargestellt, obgleich keine der Komponenten 

tatsächlich den zulässigen Spitzenwert der Köpertemperatur 

überschritten hat. (jj) 

■ 

Der Autor: Dr. John Parry , CEng, Electronics Industry Manager, Mechanical 

Analysis Division, Mentor Graphics 


Numerischen Strömungssimulation 

Moderne Simulationswerkzeuge und -methoden gestatteten das strategische 

Management der thermischen Evaluation über den gesamten 

Designprozess. Benutzerfreundliche CFD-Analysewerkzeuge ermöglichen 

die Entwicklung und den Austausch thermischer Daten 

und gewährleisten, dass einzelne Elemente und das System als Ganzes 

einen strengen thermischen Budgetrahmen einhalten. 


501ei0111 



Passive Komponenten 

Neue Produkte 

Isolierte Kupferfolie 

Vereint Wärmemanagement mit EMV-Schutz 

Mit Headpad KU-K/CU/K bietet Kunze 

Folien eine 35µm dünne Kupferfolie 

hoher thermischer Leitfähigkeit 

bei gleichzeitig hoher Abschirmwirkung 

im hohen Dezibelbereich. 

Die Kupferfolie ist beidseitig 

Bild: Kunze Folien 

mit Polyimidfolie elektrisch isoliert 

(Gesamtdicke damit 135µm) und 

hat einen freien Lötpunkt für gute 

Masseanbindung. Die Abmessungen 

passen für Transistorgehäuse 

TO-220 und TO-247/48, Sonderabmessungen 

sind möglich. Wesentliche 

Daten sind: Thermische Leitfähigkeit 

0,5W/mK, Wärmeübergangswiderstand 

0,5°C/W und 

Durchschlagspannung 4 kV. Einsatzgebiet 

der Folie sind beispielsweise 

Schaltnetzteile. 

infoDIREKT 

453ei0111 

SMD Leistungsinduktivitäten 

Klein, niedrig und magnetisch abgeschirmt 

Die SMD Leistungsinduktivitäten 

der SDIA Serie von Weltronic eignen 

sich für den Einsatz bei beengten 

Platzverhältnissen wie z.B. 

in LCDs, PDAs und kleinen DC/ 

DC-Wandlern. Die magnetisch 

Bild: Weltronic 

abgeschirmten und Schock-geprüften 

Chip-Draht-Induktivitäten 

messen je nach Wert zwischen 3 

x 3 x 1,25 mm und 8 x 8 x 4 mm. 

Folgende Serien sind verfügbar 

mit folgenden Werten für Induktivität 

und Stromtragfähigkeit: 

SDIA0312 mit 1,0…100μH 

(1,50…0,195A), SDIA0412 mit 

1,0…820μH (1,95…0,05A), 

SDIA0612 mit 10…100μH 

(0,75…0,19A) und SDIA0840 mit 

2,2…100μH (7,33…1,00A). 

infoDIREKT 

455ei0111 

SMD-Massekontakte 

Für automatische Bestückung 

Eine wichtige Maßnahme zur Reduzierung 

von EMI und zur Erfüllung 

der EMV- Richtlinien ist eine 

optimale Massekontaktierung. Kitagawa 

bietet ein großes Programm 

von SMD- Kontaktfedern 

Bild: Kitagawa 

für die Oberflächenmontage auf 

Leiterplatten an. Es gibt sie für 

verschiedenste Anwendungen in 

vielfältigen Größen, Materialien 

und Beschichtungen. Die Kontakte 

vermindern die abgestrahlten 

Emissionen z.B. durch einen effektiveren 

Potentialausgleich und 

eine bessere Kontaktierung zum 

Gehäuse bzw. Schirmblech. Durch 

die kompakten Bauformen eröffnen 

sich neue Wege des Baugruppen-Designs. 

infoDIREKT 

452ei0111 

Kleine Induktivitäten 

Viele Bauformen im Programm 

API Delevan (Vertrieb: CBF Electronics) 

zählt mit zu den führenden 

Herstellern von Spulen und Induktivitäten. 

Die Firma mit dem wohl 

umfangreichsten QPL gelisteten 

MIL-Programm, fertigt nahezu alle 

Produkte weiter Non-RoHS sowie 

Bild: CBF Electronic 

optional RoHS konform. Gefertigt 

werden z.B. die Miniaturausführungen: 

Serie „0402“ mit Abmessungen 

von 1,27mm x 0,76mm x 

0,61mm mit Induktivitäten von 1nH 

bis 68nH sowievSerie „Micro I“ als 

Chipinduktivität, mit sechs verschiedenen 

Bauformen und von 

0,015 bis 10.000µH. Die Standardprodukte 

werden als „SMD“ oder 

„bedrahtet“ mit „offener“ und in 

Kunststoff gekapselter Bauform 

angeboten. 

infoDIREKT 

460ei011 

PROFIBUS-DIAGNOSE 

Schnell lokalisiert. 

Schnell behoben. 

Sie wollen Ausfallzeiten vermeiden und den reibungslosen 

Betrieb Ihrer PROFIBUS-Systeme sicherstellen? Mit dem 

neuen PROFIBUS-Tester 4 finden Sie schnell und zuverlässig 

die Ursache akuter Probleme. Einfach in der Bedienung, 

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Mehr über den PROFIBUS-Tester 4 sowie weitere 

PROFIBUS-Diagnosetools unter: www.profibus-diagnose.de

CAE 

PID-Entwurf 

PID-Entwurf leicht gemacht 

Passende Parameter für komplexe Regelkreise finden 

Viele Embedded-Geräte sollen ein technisches System regeln, beispielsweise Gelenke in 

Robotern oder in Kfz-Fahrwerken. Hierfür kommen oft PID-Algorithmen zum Einsatz. Einen 

PID-Regler per Hand abzustimmen kostet aber Zeit und Nerven – ein Tool von Mathworks hilft 

bei der Optimierung. 

Autoren: Murad Abu-Khalaf und Rong Chen 

Bild: © way4arer - Fotolia.com 



CAE 

PID-Entwurf 

Bild 1: Modell eines Gelenkvierecks. Das stationäre 

untere Glied ist hier in blau dargestellt. 

Bilder: Mathworks 

Die Abstimmung eines PID-Reglers scheint einfach zu sein. 

Man muss nur drei Werte finden: die Proportional-, die Integral- 

und die Differential-Verstärkung. Die Verstärkungsfaktoren 

sicher und systematisch zu ermitteln, mit denen ein 

Regelungssystem optimal arbeitet, ist aber eine komplexe Aufgabe. 

PID-Regler werden traditionell entweder per Hand oder mit regelbasierten 

Methoden abgestimmt. Die manuelle Abstimmung ist zeitaufwändig 

und kann, wenn sie direkt an Hardware eingesetzt wird, Schäden 

verursachen. Regelbasierte Methoden eignen sich nicht für Regelstrecken, 

die Instabilitäten enthalten oder ohne Zeitverzögerung arbeiten. 

Die PID-Regelung birgt außerdem besondere Entwurfs- und 

Implementierungsprobleme, wie etwa die Umsetzung zeitdiskreten 

Verhaltens oder eine geeignete Festkommaskalierung. 

Ein Gelenkviereck dient im Folgenden als Beispiel für ein zu regelndes 

System. Die vorgestellte Methode vereinfacht und verbessert 

den Entwurf und die Implementierung von PID-Reglern. Diese 

Methode basiert auf den in Simulink vorhandenen PID-Controller-Blöcken 

und dem PID-Tuning-Algorithmus aus Simulink 

Control-Design. 

Bild 2: Die Reglerarchitektur der Gelenkviereck-Steuerung enthält 

einen PID-Controller-Block aus der Simulink Discrete-Bibliothek. 

Das Gelenkviereck: Ziele des Reglerentwurfs 

Gelenkvierecke (Bild 1) kommen in vielen mechanischen Systemen 

vor, etwa in Radaufhängungen, Flugzeugfahrwerken oder Aktuatoren 

für Roboter. Das Regelungssystem besteht aus zwei Elementen: 

einer Vorsteuerung (Feedforward) und einer PID-Regelung (Feedback). 

Die Vorsteuerung invertiert die Regelstreckendynamik – sie 

steuert den Hauptteil der Bewegung des Mechanismus und berücksichtigt 

dazu sein nichtlineares Verhalten. Die Feedback-PID-Regelung 

dagegen verringert den Positionierungsfehler, der etwa durch 

Modellierungsunsicherheiten und externe Störungen entsteht. 

Dieser Beitrag konzentriert sich auf den Entwurf der Feedback- 

PID-Regelung (Bild 2). Der PID-Regler bildet die Regelabweichung 

in Form der Differenz zwischen dem gewünschten und dem 

tatsächlichen Drehwinkel eines der Gelenke und fordert auf deren 

Grundlage ein Drehmoment an. Diese Anforderung wird zur 

Drehmomentanforderung der Vorsteuerung addiert und mit diesem 

Summensignal wird schließlich der Gleichstrommotor angesteuert, 

der das Gelenk bewegt. Der Regler muss den Betrieb der 

Regelstrecke stabilisieren, schnell ansprechen und darf nur wenig 

überschwingen. Da die Implementierung auf einem 16-Bit-Festkommaprozessor 

erfolgen soll, muss der Algorithmus zeitdiskret 

formuliert werden und die Verstärkungsfaktoren und berechneten 

Signale müssen passend skaliert sein. 

Regelschleife konfigurieren und Regler abstimmen 

Das Modell der Regelstrecke besteht aus einem in Sim-Mechanics 

modellierten Gelenkviereck und einem in Sim-Electronics modellierten 

Gleichstrommotor. Zur Erzeugung der in Bild 2 gezeigten Reglerarchitektur 

wird einfach ein zeitdiskreter PID-Controller-Block aus 

der Simulink Discrete-Bibliothek eingefügt. Mit dieser fertigen Regelschleife 

kann die Abstimmung des Reglers bereits beginnen. 

Man öffnet dazu die Dialogbox des PID-Controller-Blocks, stellt 

die Abtastzeit ein und klickt auf „Tune“, worauf sich das PID-Tuner 

öffnet (Bild 3). Simulink Control-Design linearisiert die Regelstrecke 

am gegenwärtigen Arbeitspunkt und leitet das lineare zeitinvariante 

(LTI) Regelstreckenmodell ab, das dem PID-Controller-Block 

in dieser Rückkopplungs-Regelschleife präsentiert wird. 

Simulink berücksichtigt automatisch die durch die Abtastung entstehende 

Latenz. Simulink Control-Design erzeugt dann mithilfe 

einer automatischen Optimierungsmethode die Anfangsverstärkungen 

des PID-Reglers. Diese Optimierungsmethode ist unabhängig 

von der Ordnung der Regelstrecke oder Zeitverzöge- 


Optimierung auf Knopfdruck 

Nichts ist praktischer als ein gutes Modell und eine Simulation: Mit 

Simu link von Mathworks kann der Benutzer den mechanischen Teil seines 

Regelsystems modellieren, einen PID-Regelblock einfügen und 

dessen Parameter per Knopfdruck erzeugen. Simple Schieberegler erlauben 

es ihm, die Werte weiter zu optimieren und eine Simulation prüft 

das Ergebnis. Sogar den C-Code erzeugt das Werkzeug selbständig. 


101ei0111 

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Embedded Building Blocks 

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Der einfache und schnelle Weg zum optimalen x86 System 

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CAE 

PID-Entwurf 

Bild 3 (links oben): Der PID-Tuner, aufgerufen aus der Dialogbox des Blocks. 

Der Schieberegler verlangsamt oder beschleunigt das Ansprechverhalten. 

Bild 4 (links unten): Die Simulationsergebnisse für das Modell des Gelenkvierecks 

zeigen, wie gut der Regler mit gewählten Parametern arbeitet. 

Bild 5 (rechts oben): C-Code-Implementierung des 16-Bit-Festkomma-Reglers. 

Der Code wurde direkt aus dem PID-Controller-Block generiert. 

Bild 6 (rechts unten): Vergleich der Simulationsergebnisse des generierten 

C-Codes mit denen des PID-Controller-Blocks: Die 16-Bit-Integer und die 

Double-Werte unterscheiden sich kaum. 

Bilder: Mathworks 

rung und funktioniert sowohl zeitkontinuierlich als auch zeitdiskret. 

Für die Sollwertnachführung der geschlossenen Regelschleife 

mit diesem PID-Rohentwurf ist ein eigenes Fenster zuständig. 

Ist man mit der Leistung des Reglers zufrieden, aktualisiert ein 

Klick auf „Apply“ die P-, I-, D- und N-Verstärkungsfaktoren in der 

Dialogbox des PID-Controller-Blocks. Das Verhalten des Reglerentwurfs 

lässt sich nun durch Simulation des nichtlinearen Modells 

und eine Visualisierung der Ergebnisse testen (Bild 4). Man 

kann den Reglerentwurf aber auch interaktiv abstimmen. Dazu 

steht ein Schieberegler zur Verfügung (Bild 3), mit dem man sein 

Ansprechverhalten verlangsamen oder beschleunigen kann. 

Implementierung vorbereiten 

Um den Regler auf einem 16-Bit-Mikroprozessor ohne Fließkommaeinheit 

ausführen zu können, gilt es, den Reglerentwurf auf Festkomma-Arithmetik 

umzusetzen. Dafür ist der Reiter „Data Types“ 

in der Dialogbox des Blocks zuständig: Hier werden die für den 

Festkomma-Entwurf erforderlichen Einstellungen festgelegt. Dies 

geschieht beispielsweise automatisch mit dem Fixed-Point-Tool in 

Simulink. Die Simulation wird nun mit den Festkommaeinstellungen 

wiederholt, um zu verifizieren, dass sich der Festkommaentwurf 

möglichst genau so verhält wie das ursprüngliche Modell, in dem die 

Verstärkungen und Signale durch Fließkommawerte mit doppelter 

Genauigkeit repräsentiert wurden. 

Der PID-Regler ist jetzt bereit für die Implementierung. Als abschließenden 

Schritt erzeugt der Entwickler mit Real-Time Workshop 

Embedded Coder den nötigen C-Code (Bild 5). Zum Testen dieses 

Codes ersetzt er den PID-Controller-Block durch den generierten C- 

Code und führt diesen in der geschlossenen Regelschleife aus. Der 

Real-Time Workshop Embedded Coder kann hierzu automatisch einen 

Simulink-Block erzeugen, der den generierten Code aufruft. 

Bild 6 zeigt, dass die Ergebnisse des generierten Codes nur minimal 

vom PID-Controller-Block mit Double-Werten abweichen. 

Der Entwickler kann den Code auf den Prozessor herunterladen 

und zur Echtzeitsteuerung des Gelenkvierecks einsetzen. (lei) n 

Die Autoren: Dr. Murad Abu-Khalaf (links) ist 

Senior Developer und Dr. Rong Chen ist Senior 

Engineer bei Mathworks. 



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CAE 


Engineering-Allrounder 

Physikalische Modellierung mechatronischer Systeme 

Bei der Mechatronik greifen viele traditionelle Ingenieursdisziplinen ineinander. Eine 

Herausforderung für Mensch und Maschine – doch mit modernen Modellierungs- und 

Simulationswerkzeugen prüfen die Entwickler und Konstrukteure schon sehr früh, ob 

ihre Ideen funktionieren. Da Maplesim die komplexen Formeln zunächst vereinfacht 

und erst dann berechnet, gelingt die Simulation viel schneller als mit rein numerischen 

Methoden. 

Autor: Johannes Friebe 

56 elektronik industrie 01-02 / 2011

CAE 


Bild 1: In der Weltraumerkundung 

sind so genannte 

Rover unverzichtbar. Sie 

sollen extrem zuverlässig 

arbeiten und möglichst viele 

Hindernisse überwinden – das 

stellt hohe Anforderungen an 

verschiedene Engineering- 

Disziplinen. 

Bilder: Maplesoft 

Entwurf und Herstellung moderner elektromechanischer 

Produkte brauchen 

Techniken aus verschiedenen Ingenieursdisziplinen. 

Von der Entwurfsphase bis 

zur tatsächlichen Umsetzung haben traditionell 

mehrere Ingenieurteams unabhängig voneinander 

gearbeitet, etwa aus den Bereichen Mechanik, 

Elektrizität, Computer- und Regelungstechnik. 

Früher war dieses Vorgehen akzeptabel. So lange 

die elektromechanischen Systeme nicht besonders 

komplex waren, konnten die Teams auf eine 

enge Zusammenarbeit verzichten. Marktzwänge, 

technologische Fortschritte und zunehmende 

Komplexität verlangen heute, die Modellierung 

und den Entwurf von Produkten durch stärkere 

Vernetzung effektiver zu gestalten. Die Zusammenführung 

unterschiedlicher Bereiche mündete 

in der neuen Disziplin Mechatronik. 

Mechatronische Systeme finden sich in allen 

Industriebereichen, einschließlich Automobilsektor, 

Luftfahrt und Produktion. Sie sind ausgezeichnete 

Kandidaten für den Einsatz fortschrittlicher 

physikalischer Modellierungstechniken, 

vor allem wegen der hohen Entwurfskomplexität, 

der Überschneidung von Arbeitsgebieten und 

weil die Optimierung des Gesamtsystems immer 

wichtiger wird. Physikalische Modellierung führte 

zu einer erheblichen Zeit- und Kostenersparnis 

in den letzten 20 Jahren. 

Leistungsfähige mathematische Modellierungswerkzeuge 

ermöglichen genaue Vorhersagen 

zum Verhalten komplexer Anlagen, was Millionen 

von Euro in der Projektierung und der 

Produktion einsparen kann. Dies veranlasste viele 

Organisationen mit Fokus auf Entwicklung 

und Konstruktion, in modellbasierte Entwicklungs- 

und Simulationswerkzeuge zu investieren. 

Leider wird es zunehmend offensichtlich, dass 

existierende Modellierungswerkzeuge nicht effektiv 

genug sind, um das Gewünschte zu leisten. 

Physikalische Modellierung von Anlagen und 

Systemen ist somit ein heißes Thema unter Ingenieuren, 

die zunehmend an Grenzen stoßen. 

Ein wenig Geschichte 

Ein Blick in die Vergangenheit der Systemmodellierung 

und -simulation offenbart, dass sich die 

traditionelle Herangehensweise per Blockdiagramm 

in den letzten 50 Jahren nur wenig geändert 

hat. Das dabei zugrunde liegende Signalfluss-orientierte 

Paradigma ist ein Vermächtnis 

aus den Tagen der Analogrechner. Mit den steigenden 

Anforderungen erwies sich dieses Verfahren 

zur physikalischen Modellierung als immer 

mühseliger, wegen des Zeit- und Arbeitsaufwandes 

zum Erstellen eines Modells: Zunächst 

musste der Ingenieur die Gleichungen per Hand 

herleiten und sie anschließend in eine Signalflussdarstellung 

bringen. 

Dieser Weg ist ungünstig aus berechnungstechnischer 

Sicht, etwa wegen der schlechten 

Handhabung algebraischer Schleifen. Als Ergebnis 

sieht das Modelldiagramm dem physikalischen 

System in keiner Weise mehr ähnlich. 

Glücklicherweise entsteht eine neue Generation 

von Methoden, Technologien und Produkten, die 

sich der Probleme annehmen vor denen Ingenieure 

heute stehen. Dazu gehört Maplesim, eine 

Erweiterung für das bekannte symbolische Computeralgebrasystem 

Maple. 

Seit Jahrzehnten verfügbar, zählt Maple zum 

Inventar vieler mathematischer Zirkel. In der 

Entwicklung und Konstruktion ist Maple jedoch 

weniger bekannt, was sich aber gerade ändert: 

Symbolische Berechnung eignet sich hervorragend 

für Konstruktion und Entwicklung. Physikalische 

Modellierung, der eine symbolische Vereinfachung 

der Modellgleichungen vorausgeht, 

steigert die Leistung wesentlich und ermöglicht 

die Berechnung großer Systeme. 

Die Kunst des Einfachen 

Als unangenehmer Nebeneffekt gängiger Modellierungsansätze 

(signalfluss- oder objektorientiert) 

bleibt ein großer mathematischer Überbau, 

der für die tatsächliche Berechnung der Simulation 

gar nicht notwendig wäre. Diese überzähligen 

Gleichungen ergeben sich durch Beibehaltung 

der ursprünglichen Topologie des Modells, 

sie liefern aber keinen Beitrag zum Endergebnis. 

Anders beim symbolischen Berechnungsansatz. 

Durch Vorvereinfachung und Vorberechnung 

verschiedener mathematischer Strukturen 

(zum Beispiel Ableitungen für die „Essential Lagrangian“, 

die für die automatische Modellformulierung 

gebraucht wird), kann man auf effektive 

Weise überflüssige Gleichungen eliminieren, und 

zwar ohne die Modelltreue zu beeinträchtigen. 

Unter dem Strich ergibt sich eine höhere Simulationsgeschwindigkeit, 

typischerweise um eine 

Größenordnung. Viele sehen dies als einen 


Heißes Eisen 

Seit Jahrzehnten verfügbar, zählt Maple zum Inventar 

vieler mathematischer Zirkel. In der Entwicklung 

und Konstruktion ist es jedoch weniger 

bekannt, was sich aber gerade ändert: Symbolische 

Berechnung eignet sich hervorragend für 

Konstruktion und Entwicklung. Physikalische Modellierung, 

der eine symbolische Vereinfachung 

der Modellgleichungen vorausgeht, steigert die 

Leistung wesentlich und ermöglicht die Berechnung 

viel größerer Systeme als eine rein numerische 

Herangehensweise. Außerdem hilft es den 

Ingenieuren, wenn sie die Zusammenhänge nur 

einmal als Formel formulieren, statt sie in verschiedene 

Tools und unterschiedlichen Varianten 

eingeben zu müssen. 

infoDIREKT 


102ei0111 

➔ 


CAE 


Bild 2: Die Simulation eines Rovers 

mit Maplesim kann schon sehr früh 

die mechatronischen Eigenschaften 

eines Modells überprüfen. 

entscheidenden Punkt für die Anforderungen an Echtzeit- oder 

HIL-Simulationen. 

Der Maplesim-Anwender erstellt ein physikalisches Modell auf 

Drag-and-Drop-Basis und das Pogramm bedient sich fortschrittlicher 

symbolischer Berechnungstechniken, um die Simulationen 

von Multi-Domain-Systemen äußerst effizient zu berechnen. Dank 

symbolischer Berechnungsmethoden behalten die Komponenten 

eines Modells ihre zugrunde liegenden Gleichungen in vordefinierter 

Form, was dem Entwickler die manuelle Herleitung der 

Gleichungen erspart. Maplesim erzeugt die das System beschreibenden 

Modellgleichungen und reduziert sie auf eine optimale 

Form unter Beibehaltung der Modelltreue, führt eine dynamische 

Simulation des resultierenden Systems durch und erzeugt zusätzlich 

eine dreidimensionale Animation. 

Einsatzbeispiele 

Verschiedene Firmen, wie Ford, ALTe und Cleveland Golf, aber 

auch Universitäten weltweit, etwa die Binghamton University, University 

of Waterloo oder die TU Wien nutzen bereits Maplesim zur 

physikalischen Modellierung und Simulation. Im Folgenden werden 

zwei Anwendungsbeispiele vorgestellt: das erste betrifft das 

hochgenaue Multi-Domain-Modell eines weltraumtauglichen robotischen 

Space-Rovers (Bild 1 und 2). 

Um bei der unbemannten planetarischen Forschung erfolgreich 

zu sein, werden autonom agierende, robotische Fahrzeuge benötigt. 

Dr. Amir Khajepour, Lehrstuhlinhaber mit Schwerpunkt Mechatronische 

Systeme (Canada Research Chair in Mechatronic 

Vehicle Systems, Professor of Engineering in the Mechanical and 

Mechatronics Engineering Department, University of Waterloo), 

arbeitet mit der Canadian Space Agency (CSA), mit Maplesoft und 

mit der kanadischen Regierung an einer umfassenden Lösung für 

Energieversorgungssysteme solcher autonomer Roboterfahrzeuge. 

Dr. Khajepour ist führend im Bereich Mechatronik und Robotik 

und die CSA blickt auf eine lange Tradition in der Anwendung 

symbolischer Techniken bei der Modellierung weltraumtauglicher 

robotischer Systeme zurück. Sie setzt diese Techniken ein in der 

Entwicklung verschiedener Roboter für das Space-Shuttle-Programm 

und die internationale Raumstation ISS. 

Das übergreifende Ziel des Projektes besteht im Entwurf eines 

Steuersystems, das den Rover unter Berücksichtigung aller möglichen 

Hindernisse von A nach B bringt. Welchem Pfad müsste er 

beispielsweise folgen, wenn ein gegebenes Ziel mit minimalem Risiko 

erreicht werden soll? Oder mit minimalem Energieaufwand? 

Weltraumforschung 

Der erste Schritt in diesem auf drei Jahre angelegten Projekt bestand 

in der Entwicklung eines ersten Rovermodells unter Berücksichtigung 

der Batterieauslegung, der Beschaffenheit von Gelände 

und Erdboden und der Gewinnung von Solarenergie. Das Projekt 

beinhaltet in seinen späteren Stadien den Einsatz von HIL-Testphasen 

(Hardware-in-the-Loop) mit Real-Time-Hardware und 

-Software von National Instruments. Dabei kommen Systemmodelle 

zum Einsatz, die mit Maplesim entwickelt und automatisch 

generiert werden. „Dank des Einsatzes von Maplesim konnte das 

Basismodell des Rovers innerhalb eines Monats entwickelt werden“, 

freut sich Dr. Khajepour, und ergänzt: „Die Vorteile von 

Maplesim gegenüber traditionellen Tools sind gravierend. Wir haben 

jetzt das mathematische Modell eines sechsrädrigen Space- 

Rovers, ohne dass wir eine einzige Gleichung aufgeschrieben hätten. 

Maplesim war in der Lage, automatisch ein optimales Gleichungssystem 

für den Rover zu erstellen, was entscheidend in der 

Optimierungsphase ist.“ 

Dr. Khajepour war auch beeindruckt von Maplesims grafischer 

Oberfläche. In ihr kann man das Systemdiagramm einfach am 

Bildschirm nachbilden mit Komponenten, die das physikalische 

Modell repräsentieren. Das resultierende Systemdiagramm sieht 

dann fast so aus, wie ein Ingenieur es mit der Hand zeichnen würde. 

Maplesim kann das Modell dann in einer realistischen Animation 

wiedergeben. Diese Animation macht es wesentlich leichter, 

das Systemdiagramm zu validieren und gewährt eine tiefere Einsicht 

in das Systemverhalten. „Die Möglichkeit, das Modell zu sehen, 

die sich bewegenden Teile zu sehen, ist sehr wichtig für einen 

Modellentwickler“, betont Dr. Khajepour. „Ich verwende Maplesim 

jetzt in den meisten meiner Projekte.“ 

Maplesim als Golf-Trainer 

Cleveland Golf, ein international anerkannter Hersteller von Golfschlägern, 

suchte neue Wege, um die Leistungsfähigkeit ihrer Driver 

(Golfschläger für weite Abschläge) zu verbessern. Insbesondere 

sollte der Einfluss verschiedener Schäfte auf die Leistungsfähigkeit 

der Driver untersucht werden. Die Flexibilität des Schafts und 

die Art und Weise, wie Biegung und Torsion entlang des Schafts 



CAE 


Bild 3: Sogar Golfschläger lassen sich mit Maplesim modellieren und simulieren. Damit kann der 

Hersteller beispielsweise den Schaft eines Drivers optimieren. 

während des Abschlags variieren, spielen 

eine wichtige Rolle bei der Voraussage, wie 

weit der Golfball fliegen wird. Die Ingenieure 

suchten ein gutes, effizientes Simulationsmodell, 

das ihnen den Einfluss verschiedener 

Schaftformen auf die Leistungsmerkmale 

des Golfschlägers zeigen sollte. 

Mit der Unterstützung von Prof. Dr. John 

McPhee, Lehrstuhlinhaber am Institut für 

Industrielle Forschung (NSERC) mit dem 

Fachgebiet Systems Design Engineering an 

der Universität Waterloo, entwarfen sie mit 

Hilfe von Maplesim ein Modell des Drivers 

(Bild 3). Bei der Modellierung des Schafts 

griffen sie auf die in Maplesim enthaltene 

Basiskomponente eines Biegestabs zurück. 

Der Schlägerkopf wurde sorgfältig nach 

den genauen Vorgaben des Cleveland-Vorbilds 

modelliert, einschließlich der Faktoren 

Masse und Trägheitsmomente. Um Abschläge 

von verschiedenen Golfspielern zu 

simulieren, wurden experimentelle Messungen 

mit den Spielern einer Universitäts- 

Golfmannschaft durchgeführt. Diese Daten 

dienten dem Modell als Grundlage zur Beschreibung 

der Griffbewegung mit sechs 

Freiheitsgraden, welche wiederum die Bewegung 

des Schafts bestimmte. Verschiedene 

Versionen dieses Basismodells wurden 

erstellt, um durch Parameteränderung den 

unterschiedlichen Schlägertypen gerecht 

zu werden. Die Validierung der Modelle 

gegen die experimentellen Daten lieferte 

eine gute bis sehr gute Übereinstimmung 

von Simulation und Messung der Geschwindigkeit 

des Schlägerkopfes, dessen 

dynamischen Neigungswinkel (Loft) und 

der Schaftbiegung (Droop) zum Zeitpunkt 

des Ballkontakts. Darüber hinaus liefen die 

mit Maplesim ausgeführten Modellberechnungen 

wesentlich schneller ab als bei Finite-Elemente-Techniken. 

Die Genauigkeit der Modellierung, die 

Flexibilität und die Leistung von Maplesim 

hinterließ bei Cleveland Golf einen nachhaltigen 

Eindruck. „Unsere Maplesim-Modelle 

erlauben uns die Vorhersage des 

Schlägerverhaltens mit mehr Variablen, 

höherer Genauigkeit und schnelleren Berechnungszeiten 

bei der Simulation“, 

schwärmt John Rae, Leiter der Abteilung 

Forschung und Entwicklung bei Cleveland 

Golf. „Mit Maplesim als Simulationsumgebung 

können wir unter Berücksichtigung 

aller relevanten Einflussgrößen individuelle 

Schlagbewegungen simulieren und so 

nichts der Spekulation überlassen.“ 

Mit den effizienten, validierten dynamischen 

Modellen eines Golfschlägers ist Cleveland 

Golf in der Lage, in kurzer Zeit unterschiedliche 

Designs auszutesten und zudem 

Was-wäre-wenn-Szenarios auszuloten. 

Teure Prototypen und die damit verbundenen 

physikalischen Tests entfallen. 

Ein Tool für viele Fälle 

Wie die beiden Beispiele zeigen, eignet sich 

die physikalische Modellierung für praktische 

Anwendungen aus vielen Bereichen. 

Gerade die Kombination aus symbolischer 

Berechnung und Vereinfachung der Gleichung 

mit numerischer Simulation eröffnet 

dieser Disziplin neue Anwendungen, speziell 

im Engineering. (lei) 

n 

Der Autor: Dr. Johannes Friebe ist Senior Business 

Consultant bei Maplesoft in Dornach bei München. 


Special: EMV 

Dienstleistung 

Dauerbrenner EMV 

Wireless/Automobilelektronik/Maschinenrichtlinie als neue Herausforderung 

Aus der Funkentstörung mit dem VDE-Zeichen früher Jahre wurde die EMV mit ihren zahlreichen Normen und 

Richtlinien. Durch die zunehmende Komplexität elektronischer Geräte sowie den vermehrten Einsatz drahtloser 

Techniken steigen auch die Anforderungen an die EMV-Messtechnik. Hierzu sechs Fragen der Redaktion an den 

Gründer der Mikes Testing Partners Günter Mikes, der sich seit 1978 mit der EMV beschäftigt und die international 

tätige Firma seit 1983 in Straßkirchen bei Straubing/Niederbayern mit heute 40 Mitarbeitern betreibt. 

Die Zahl der Funkdienste nimmt zu, neben dem „alten“ AM-Funk und 

UKW gibt es 3G, LTE, DAB, WLAN, Wi-Fi, Bluetooth, ZigBee, Fahrerassistenz 

mit Radar 24 GHz oder 70 GHz im Kfz usw. Ergeben sich dadurch 

neue EMV-Probleme? 

Günter Mikes: Klar, je mehr Technologien und Funkfrequenzen 

genutzt werden, desto mehr kann stören und gestört werden. Jedes 

zusätzliche Funkmodul stellt eine Störquelle als auch eine Störsenke 

dar, die gegenseitige Beeinflussung muss so gering wie möglich 

gehalten werden. Speziell mit den Fahrerassistenzsystemen wird 

eine komplexe Sensorik- und Elektronikstruktur über das ganze 

Fahrzeug verteilt, welche ohne wirksames EMV-Konzept schon 

den onboard-Störquellen zum Opfer fallen würde. Wegen der hohen 

Sicherheitsrelevanz wird dadurch die umfassende EMV-Prüfung 

wichtiger denn je. 

Erste PKW mit CAN-Bus zeigten EMV-Probleme. Z. B. streikte die BMW 

5er Serie reihenweise Ende der 80er Jahre in der Nähe eines Senders 

des Saarländischen Rundfunks. Gibt es heute noch gravierende EMV- 

Probleme beim PKW? 

Seit 1980 hat sich doch einiges getan, EMV ist nicht mehr nur Nebensache, 

sonder gehört vom Anfang an zu den Entwicklungszielen. 

Die aktuelle Buchbesprechung 

EMI Protection for Communication Systems 

Kommunikationssysteme müssen vor natürlichen und Man-made Störungen 

geschützt werden. Kresimir Malaric zeigt praxisorientiert wie 

man diese Systeme gegen beabsichtigte und unbeabsichtigte Interferenzen 

schützen kann. Der Entwicklungsingenieur bekommt nach 

ausführlichen Grundlagen der Übertragungstechnik von der Antenne 

bis zum Basisband Hilfe der bei der Lösung kritischer Probleme in 

analogen und digitalen Systemen. Der Autor zeigt u.a. wie man Geräte 

abschirmt, wie man TEM und GTEM-Zellen konstruiert, Koppelzangen 

einsetzt, mit Filtern schützt und wie man 

Messfehler vermeidet. Die zum Buch gelieferte 

CD-ROM hilft bei der Berechnung 

von Grenzfrequenzen höherer Moden und 

von GTEM-Zellen sowie von der Impedanz 

von TEM-Zellen (sb). Das hilfreiche 

Buch sollte sich jeder Entwickler der 

Nachrichtentechnik in das Regal stellen. 

Von Kresimir Malaric, Artech House Boston/ 

London, gebunden, 274 S. zahlr. Abbildungen, 

inkl. CD-ROM, ISBN 13: 978-1-59693-313-2, 

ISBN-10: 1-59693-313-5 


428ei0111 

Dies spiegelt sich wieder in den umfangreichen Lastenheften und 

Spezifikationen der Fahrzeughersteller, als auch in den ständig überarbeiteten 

gesetzlichen Anforderungen. Durch dieses Verständnis 

der EMV und die damit verbundene Selbstverständlichkeit von permanenten 

Überprüfungen und Tests auch nach Serienstart können 

gravierende EMV-Probleme weitgehend abgefangen werden. 

Betrachten wir die Heckscheibe eines PKW, sehen wir eine Vielzahl 

von Antennen, die weiter zunimmt mit GPS, GSM/Edge, AM/FM-Radio, 

DAB, Schließsystemen usw. und dann kommt noch die PWM-Ansteuerung 

der LEDs der hochgesetzten Bremsleuchte zum Einsatz. Wie 

sieht es da mit der EMV aus? 

Wie schon bei der vorigen Frage angedeutet ist das Verständnis der 

EMV als Entwicklungsziel zentrale Voraussetzung, um die Möglichkeiten 

moderner Technologien ausschöpfen zu können. 

Wie sehen Sie die EMV bei den künftigen Hybrid- und Elektrofahrzeugen 

mit den hohen Spannungen und Strömen? 

Leistungselektronik in dieser Dimension, wie sie nun bei den Elektro- 

und Hybridfahrzeugen zum Einsatz kommt, trifft auf die sicherheits- 

und umgebungskritischen hohen Anforderungen der 

Automobilindustrie. Empfindliche Sensorik muss neben hohen getakteten 

Strömen ausfallsicher arbeiten. Hohen Magnetfeldern 

muss durch intelligente Leitungsverlegung entgegengewirkt werden. 

Hier ist das Zusammenwirken von Experten aus verschiedenen 

Erfahrungsgebieten (EMV von Leistungselektronik, Fahrzeug- 

EMV, Hochspannungssicherheitskonzept) unabdingbar, um sichere 

Fahrzeuge zu entwickeln. Mit den immensen Möglichkeiten, 

welche der elektrische Antrieb birgt, geht auch ein großes Gefahrenpotenzial 

einher. Neuartige Problemstellungen, welche oft nicht 

durch die Prüfnormung abgedeckt sind, müssen bewältigt werden. 

Der Zulassungsprozess für Fahrzeuge, welcher u.a. gewisse EMV- 

Prüfungen fordert, erfasst bei weitem nicht alle diese neuartigen 

Situationen. 

In der Haustechnik und auch im zukünftigen Smart Grid kommt immer 

mehr Powerline-Communication zum Einsatz und es gibt heftige 

Proteste von den Funkamateuren. Sehen Sie eine Lösung aus gesetzgeberischer 

und auch aus technischer Sicht? 

Problem ist, dass Energieverteilnetze, welche PLC nutzt, „elektromagnetisch 

offene“ Leitersysteme sind. Das heißt, sie sind unzulänglich 

im Hinblick auf Imission und Emission elektromagnetischer Felder 

geschirmt. Dadurch können durch PLC verschiedene vorhandene 

Funknetze (auch Notdienste!) direkt über die genutzte Leitung oder 

über abgestrahlte Felder gestört werden. Daher kann auch kein zusammenhängendes 

Frequenzband, was für PLC notwendig wäre, 



zugeteilt werden. Momentan wird bei den zuständigen Behörden 

(BNetzA) versucht, eine neue Netzkonditionierung zu erarbeiten. 

Eine kurzfristige Problemlösung ist aber nicht in Sicht. 

Mit der Einführung der Neufassung der Maschinenrichtlinie ergeben 

sich oft viele ungeklärte Fragen. Bieten Sie eine Unterstützung als 

Berater? Und welchen Umfang umfasst die Beratung? 

Ziel der neuen Maschinenrichtlinie ist es vor allem, unklare bekannt 

strittige und problematische Bereiche aus der alten Richtlinie neu zu 

regeln und zu verbessern, um die Anwendung der Richtlinie einfacher 

zu gestalten. Eine der wichtigsten Änderungen im Anwendungsbereich 

ist die Klarstellung, welche Produkte in den Anwendungsbereich 

der Maschinenrichtlinie und welche ausschließlich in 

den Anwendungsbereich der Niederspannungsrichtlinie fallen. Gerade 

die Überschneidung dieser Richtlinien hat in der Vergangenheit 

immer wieder zu Schwierigkeiten und Unsicherheiten geführt. 

Die häufigsten Fragen zur neuen Richtlinie betreffen den Anwendungsbereich 

der Richtlinie, die Abgrenzung zu anderen Richtlinien 

sowie das neu eingeführte Verfahren zur Konformitätsbewertung. 

Fragen zum neu eingeführten Begriff „Unvollständige Maschine“ 

werden ebenso gestellt wie Fragen zur Durchführung der Risikobewertung. 

Unser Service richtet sich an alle von der Maschinenrichtlinie 

betroffenen Personen wie Maschinenhersteller, deren Bevollmächtigte 

in der EU sitzen, Importeure und Händler. 

Neben der Beratung bieten wir auch praktische Unterstützung zur 

Risikobeurteilung an Maschinen an. Zusätzlich haben wir zur bestehenden 

EN60204-1* Akkreditierung unseren Akkreditierungsumfang 

um die EN ISO 13849-1**erweitert. Damit sind wir auch bei 

der Durchführung von Prüfungen - insbesondere auch bei der Bewertung 

von sicherheitsbezogenen Teilen von Steuerungen - der 

richtige Partner. 

” 

Mit den immensen Möglichkeiten, 

welche der elektrische 

Antrieb im Kfz birgt, geht auch 

ein großes Gefahrenpotential einher. 

Neuartige Problemstellungen, welche oft 

nicht durch die Prüfnormung abgedeckt 

sind, müssen bewältigt werden. 

Günter Mikes befasst sich seit 1978 mit der EMV. 

Mikes Testing Partners gehört mit zur Keimzelle 

vieler EMV-Testhäuser in Niederbayern, Bayern 

und darüber hinaus. 

Wir danken für dieses Gespräch. 

* „Sicherheit von Maschinen - Elektrische Ausrüstung von Maschinen“ 

** „Sicherheit von Maschinen – Sicherheitsbezogene Teile von Steuerungen“ 

Messetipp 

EMV Messe mit Workshops Stuttgart 2011 

Mehr als 100 Aussteller präsentieren vom 15. – 17. März 2011 auf 

der EMV Messe mit Workshops Stuttgart ihre Produkte, Lösungen und 

Dienstleistungen rund um die elektromagnetische Verträglichkeit. Die 

Bandbreite der Fachbereiche umfasst unter anderem Mess- und Prüftechnik, 

Filter- und Filterkomponenten, Blitz- & Überspannungsschutz, 

Schirmung und ESD-Schutzmaßnahmen. 36 deutsch- und englischsprachige 

Workshops bieten EMV-Spezialisten die Möglichkeit, sich 

über die neuesten technischen, methodischen und gesetzlichen Sachverhalte 

zu informieren. Themenschwerpunkte sind neben Testmethoden 

und Testumgebungen die Kfz-Technik, die funktionale Sicherheit 

sowie der Schutz kritischer Infrastrukturen. Seit diesem Jahr steht 

das Komitee unter der Leitung des neuen Komiteevorsitzenden Prof. 

Dr.-Ing. Marco Leone, Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg. Höhepunkt 

des Programms ist die Plenarveranstaltung am 16. März 

2011 mit einem Plenarvortrag zum Thema Elektromobilität von Dr. 

Willibert Schleuter, ehem. Leiter Entwicklung Elektrik/Elektronik AUDI 

AG. Das Workshop-Programm der EMV 2011 vom 15. – 17. März 

2011 ist ab sofort online unter www.e-emv.com verfügbar. 2012 fi n- 

det im gewohnten Wechsel die EMV Messe mit Kongress wieder in 

Düsseldorf statt. 


418ei0111 

Bild: Mikes Testing Partners 


Special: EMV 

Neue Produkte 

Low Noise LDO 

EMV-Schutz integriert 

NVE (Vertrieb: HY-LINE Sensor-Tec) 

hat einen Linear-Längsregler für 

Sensoren entwickelt, der durch die 

Verwendung eines High-Voltage- 

Design-Prozesses in Verbindung 

mit den EMV-Schutz die Anforderungen 

für die Automotiv-Industrie 

erfüllt. Dem LDO nachgeschaltete 

sensitive elektronische Komponenten 

werden ohne zusätzliche externe 

Beschaltung geschützt. Die Eingangsspannung 

ist von 6,2V bis 

36VDC (max. 45VDC) bei einem Iout 

von max 20mA. Das IC ist verpolungsgeschützt 

und die Stabilität 

der Ausgangsspannung ist typisch 

besser 1%. Es stehen zwei Versionen 

für 3,3 V und 5 V zur Verfügung. 

Die Linear-Längsregler werden in 

der sehr kleinen Bauform TDFN6 

mit 2,5 x 2,5 x 0,8mm geliefert und 

haben einen Betriebstemperaturbereich 

bis 175°C. 

infoDIREKT 

457ei0111 

Bild: NVE/ HY-LINE Sensor-Tec 

Hochauflösendes Messen 

Magnetfeldern über IC Pins erfassen 

Die neue Generation der handgeführten 

aktiven Mikro H-Nahfeldsonden 

(MFA 01) von Langer bieten 

einen Messbereich von 1 MHz bis 6 

GHz bei einer Messauflösung von 

300 µm. Der Entwickler kann zur 

Aufklärung von HF-Magnetfeldern 

auf seiner Baugruppe eine selektive 

Messung an IC-Pins oder an SMD- 

Bausteinen mit der Sonde MFA-R 

0,2-6 und das Bestimmen von hochfrequenten 

Strömen mit der MFA-K 

0,1-12 durchführen. Alle Mikro H- 

Nahfeldsonden haben im Sondenkopf 

eine integrierte Verstärkerstufe. 

Mit einer Impedanz von 50 Ohm und 

einen Frequenzbereich von 500 kHz 

bis 6 GHz stabilisiert der Bias-Tee 

den Strom (9 V, 100 mA) für die Mikro 

H-Nahfeldsonde. 

infoDIREKT 

454ei0111 

Verschiedene Anschlussvarianten 

Zweistufige EMV-Netzfilter hoher Dämpfung 

Bild: Langer 

Niederfrequenz- 

Entstörer 

Klappferrit zur Filterung im Bereich 0,3-30 MHz 

Integrierter Kabeleinklemmschutz 

Patentierte Kabelvorfixierung 

Kostenlose Muster 

Mit der FMBB NEO Familie erweitert 

Schurter (Vertrieb: Rutronik) 

sein Sortiment an EMV- Netzfiltern 

für Einphasen-Systeme um eine 

kompakte High-End-Serie. Die drei 

unterschiedlichen Zwei-Stufen-Filter-Designs 

zeichnen sich sowohl 

durch hohe Dämpfung aus. Sie sind 

ab sofort über Rutronik mit Steckoder 

Schraubanschlüssen erhältlich, 

optional ist auch mit Litzenkabelanschluss 

lieferbar. Das Filterdesign 

C dient zur Abschwächung 

leitungsgebundener Störspannungen 

aus dem Netz, Design D zur 

Dämpfung hochfrequenter Störungen 

und Design F wurde zur Unterdrückung 

niederfrequenterer Stö- 

rungen entwickelt. Die Ein- Phasen-Filter 

FMBB NEO sind spezifiziert 

für 250VAC und 1 bis 36A 

nach IEC oder für 125 / 250VAC 

und 1 bis 30A nach UL/CSA. Auch 

Medizinalausführungen mit einem 

Ableitstrom von < 80µA (M80) oder 

< 5µA (M5) sind erhältlich. 

infoDIREKT 

456ei0111 

Bild: Schurter 

Ab Lager verfügbar 

Low-Frequency-Suppressor- 

Kernmaterial WE-LFS 

EMV-KOMPONENTEN 

INDUKTIVITÄTEN 

ÜBERTRAGER 

HF-BAUTEILE 

SCHALTUNGSSCHUTZ 

STECKVERBINDER 

STROMVERSORGUNGSELEMENTE 

SCHALTER 

VERBINDUNGSTECHNIK 

www.we-online.de 

_066MT_CPS-Druckvorlage-Netzmodul-NEU.ps;S: 1;Format:(185.00 x 15.00 mm);13. Oct 2010 15:18:45 

Embedded World: Halle 9, Stand 207 

■ Netzteilmodule für Leiterplattenmontage! 

■ Weitbereicheingang, Single- und Dual-Ausgang! 

■ von 3 bis 40 W, auch „medizinisch“! 

Rufen Sie 

uns an! 

CPS Technics GmbH Tel.: 0 30-362 82 516 

Silber statt Nickel 

Abschirmmaterial für Medizinapplikationen 

Soft-Shield von Chomerics enthält 

silber- anstelle nickelbeschichteter 

Fasern, hat eine bessere elektrische 

Leitfähigkeit und macht keine 

Problem bei Allergien. Das Material 

basiert auf einem multi-planaren, 

in Z-Achse leitfähigen Schaumstoff 

und bietet eine Abschirmeffizienz 

von 95 dB. Es garantiert geringe 

Schließkräfte mit niedrigem Durchgangswiderstand. 

Ein selektiv besdruckempfindlicher 

Kleber kann die 

Montage vereinfachen.Temperaturbereich 

ist 40 bis +70 °C. 

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textcode 

www.schaltnetzteile.de 



Special: EMV 

Neue Produkte 

Bild: Schukat 

Bild: Gauss Instruments 

Für 100 MHz bis 2 GHz 

Klappferrite verhindern Gleichtaktstörungen 

EMV-Messempfänger 

Knackratenanalyse als Option erhältlich 

Mit der Click Rate Analysis-Option lässt sich das 

TDEMI-System von Gauss Instruments (Vertrieb: 

emv GmbH) zum voll funktionsfähigen Knackratenanalysator 

nach CISPR 16-1-1 aufrüsten. Die 

Elektronische Geräte, die hochfrequente Störungen 

verursachen, können diese über angeschlossene 

Kabel abstrahlen. Zur Dämpfung 

dieser Gleichtaktstörungen werden Kabel einoder 

mehrfach durch einen Ferritring geführt. 

Die Ferritringe von Fair-Rite (Vertrieb: Schukat) 

sind als Klappferrite zur nachträglichen Montage 

oder in geschlossener Ausführung erhältlich. 

Mit den Materialien 31, 43, 44 und 62 

bieten sie für Störfrequenzen von 100MHz bis 

2GHz die jeweils optimale Lösung und können 

für runde Kabel von 4,3mm bis 25,9mm 

Durchmesser eingesetzt werden. 

infoDIREKT 

451ei0111 

Analyse wird an vier Frequenzpunkten gleichzeitig 

durchgeführt. Das TDEMI-System ist das 

erste Messgerät, das diese Funktionalität mit 

einem normenkonformen EMV-Messempfänger 

in einem Gerät vereint. Die CISPR 16 schreibt 

für kurze Störsignale (kürzer als 200 ms), sogenannte 

Knacks, ein besonderes Messverfahren 

vor. Hierbei muss nicht nur die Amplitude des 

Knacks sondern auch die Anzahl, die Dauer und 

der zeitliche Abstand zum letzten Knack an vier 

Frequenzpunkten erfasst und ausgewertet werden. 

Mit der Option kann diese Analyse durchgeführt 

und ausgewertet werden. 

infoDIREKT 

459ei0111 

Bild: Eldis 

EMV/EMI-Filter 

Kompatibel mit Fehlerstrom- 

Schutzschaltern 

Übliche EMV/EMI-Standardfilter unterbinden 

die Erdströme der Impulsfrequenz von Frequenzumrichtern 

nicht ausreichend oder können 

diese sogar aufgrund der Resonanz mit 

der Netzfrequenz stark vervielfachen. Die Filter 

sind nicht mehr aufnahmefähig und die erforderlichen 

EMV-Grenzwerte werden nicht mehr 

eingehalten. Die innovativen F14162 EMV/ 

EMI-Filter mit geringen Leckströmen unterbinden 

unerwünschte Leckströme besonders in 

Antriebssystemen. Sie gewährleisten eie Einhaltung 

der EMV-Richtlinien und sorgen für 

einen einwandfreien Betrieb der empfindlichen 

Fehlerstromschutzschalter. Durch die Verwendung 

der EMV/EMI-Filter F14162 von Iskra 

TELA (Vertrieb: Eldis) können Sie teure Produktionsausfälle 

verhindern, welche durch ein 

Fehlauslösen eines Fehlerstromschutzschalters 

verursacht werden. 

infoDIREKT 

450ei0111 

2000 Projekte pro Jahr sprechen für sich 

Akkreditiertes Prüflabor 

Zertifizierungsstelle 

 

mikes-testingpartners gmbh 

Tel. 09424 9481-0 www.mikes-testing-partners.com 

EMV-Prüfungen 

Funkprüfungen 

Sicherheitsprüfungen 

Umweltsimulation 

Metrologieprüfungen 

Automobilprüfungen 

Modifikationsservice 

Benannte Stelle (Nr. 1948) 

Weltweites Zulassungsmanagement 

(ICM) 

CBTL für OFF, TRON und EMC 

EPMC Prüfzeichen

Special: EMV 

Messtechnik 

EMV-Test auf Anhieb zu bestehen 

Durch entwicklungsbegleitende Messungen 

Viele Unternehmen haben in ihren Entwicklungsprozess Vortests eingebaut. Das verbessert die Chance, 

den eigentlichen EMV-Test gleich beim ersten Mal erfolgreich zu absolvieren. Als erfolgreichster Ansatz 

hat sich erwiesen, solche entwicklungsbegleitende EMV-Messungen an vielen Stellen des Entwicklungsprozesses 

durchzuführen. 

Autoren: Dennis Handlon und Tomas Lange 

Eine vollständige Prüfung auf Normeinhaltung wird üblicherweise 

von erfahrenen Praktikern in einem zertifizierten 

Testlabor durchgeführt. Ein solches Labor braucht ein 

geeignetes Testgelände im Freien oder eine Schirmkabine; 

einen Antennenturm, einen Drehtisch und einen Empfänger, der 

den Vorgaben von CISPR 16-1-1 entspricht. Ein solches Labor ist 

teuer, entsprechend kostet ein vollständiger Konformitätstest ein 

Vielfaches eines Vortests. 

Die Entwicklungsingenieure eines Unternehmens führen also Vortests 

durch in Anlehnung an die betreffenden Standards. Die so 

durchgeführten Messungen messen die Hochfrequenz-Emissionen 

nur näherungsweise, lassen aber dennoch abschätzen, ob das Testobjekt 

die eigentliche Prüfung bestehen wird oder nicht. 

Bild 1 zeigt die typische Messausrüstung für die Durchführung einer 

solchen entwicklungsbegleitenden EMV-Messung. Der “Empfänger” 

ist ein HF/Mikrowellen-Signalanalysator mit eingebauter EMV- 

Messapplikation. Hauptzubehörteile sind eine Netznachbildung 

(LISN, Line Impedance Stabilization Network), ein Transientenbegrenzer 

und zwei Arten von Antennen. 

Entwicklungsbegleitende EMV-Messungen 

Für Entwicklungsingenieure sind Signalanalysatoren, die HF und Mikrowellen 

messen können, nützliche Werkzeuge, speziell dann, wenn 

sie eine passende Messapplikation eingebaut haben, mit der man 

EMV-Tests einfach durchführen kann. Entwicklungsbegleitende 

EMV-Messungen sind nicht kompliziert, und doch muss man sich 

vor dem Test einige Fragen beantworten: 

■ Wo soll das zu testende Gerät verkauft werden? 

■ Wie ist es eingestuft? Die vier Hauptkategorien sind Computertechnik; 

industrielle, wissenschaftliche oder medizinische Geräte 

(ISM); Fahrzeugtechnik oder Kommunikation und sonstiges (Geräte, 

die nicht in die anderen Klassen fallen). 

■ Wo soll das Produkt eingesetzt werden? 

Typische Kategorien sind Schwerindustrie, 

leichte Industrie, Handel und Privathaushalt. 

Aus den Antworten ergibt sich der anzuwendende Standard. Ein 

IT-Produkt beispielsweise, das in Deutschland verkauft werden soll, 

muss den Standards nach EN 55022 entsprechen. Tabelle 1 zeigt die 

relevanten Standards von CISPR, EN und FCC (US Federal Communications 

Commission). Weitere Details hierzu finden Sie online unter 

www.ie.ch und www.fcc.gov sowie unter www.vde.de. 

Ist die einschlägige Norm identifiziert, wird im nächsten Schritt die 

Messausrüstung aufgebaut, danach werden die Störstrahlungs- und 

Störspannungsmessungen durchgeführt. Störstrahlungsmessungen 

sind anspruchsvoller, weil man die zu messenden Signale mit einer 

Antenne einfängt. Störspannungsmessungen sind demgegenüber einfacher 

durchzuführen, weil man eine feste Kabelverbindung zwischen 

Testobjekt und Signalanalysator hat. 

Tipps zu Störstrahlungsmessungen 

Störstrahlungsmessungen erfassen und identifizieren die vom Testobjekt 

abgestrahlten Hochfrequenzsignale. Die Messung muss je einmal 

pro Oberfläche des Testobjekts durchgeführt werden. Das geht einfacher, 

wenn man das Testobjekt auf einen Drehtisch setzt. 

Der grundsätzliche Messaufbau ist in Bild 2 dargestellt. Solche Messungen 

sind aufwendiger als kabelgebundene Messungen. Die Umgebung 

streut oft Signale ein, die mit den zu messenden Signalen interferieren. 

Speziell in einem städtischen Umfeld kann das Probleme 

bereiten, weil die dort vorhandenen Signale (Mobilfunk, WLAN, 

Rundfunk) die Emissionen des Testobjekts überdecken können. 

Schneller und einfacher kann man solche Messungen in einer 

Schirmkabine durchführen oder zumindest in einem Kellerraum mit 



Special: EMV 

Messtechnik 

Bild 3 

Bild 1: Ein Messsystem für EMV-Vortests mit Zubehör zur Messung von 

Störstrahlung und Störspannung. 

Bild 2: Störstrahlungsmessungen erfordern mindestens eine Antenne. 

Bilder: Agilent Technologies 

Bild 1 

Bild 2 

Bild 3: Störspannungsmessung. 

CISPR EN FCC Beschreibung 

11 EN 55011 18 ISM-Geräte 

12 — — Fahrzeugtechnik 

13 EN 55013 15 Rundfunkempfänger 

14 EN 55014 Haushaltsgeräte 

15 EN 55015 elektrische Beleuch-tungseinrichtungen 

16 — Messgeräte und -methoden 

16 EN 55025 Fahrzeugteile 

22 EN 55022 15 Einrichtungen der Informationstechnik 

— EN 61000-6-3,4 Allgemeiner Standard Funkabstrahlung 

Tabelle: CISPR, EN und FCC nutzen unterschiedliche Standards für ähnliche 

Produktgruppen. 

schlechten Empfangsbedingungen für Funkdienste. Der Raum schirmt 

unerwünschte externe Signale ab und begrenzt die Umgebungssignale 

auf diejenigen, die von den Geräten im Raum stammen. 

Wenn man keinen solchen Raum zur Verfügung hat, kann man Signale 

aus der Umgebung mit einigen einfachen Techniken erkennen. 

Die einfachste ist, das Testobjekt auszuschalten und zu schauen, was 

der Signalanalysator dann noch misst. Anderer Ansatz: Drehteller 

verwenden. Man kann das Testobjekt drehen, während man die fraglichen 

Signale misst. Stammen sie vom Testobjekt, sollte sich ihre Amplitude 

mit der Drehung ändern. Bleibt sie aber gleich, stammen die 

Signale von außen. 

Eine etwas ausgefeiltere Methode arbeitet mit zwei Antennen. Eine 

wird in dem Abstand vom Testobjekt angeordnet, den die Norm vorgibt, 

eine zweite im doppelten Abstand. Beide Antennen werden an 

die Eingänge eines HF/Mikrowellenschalters angeschlossen, dessen 

Ausgang zum Signalanalysator geht. Wenn man nun zwischen den 

Antennen umschaltet, kann man zwischen Emissionen des Testobjekts 

und Signalen von außen unterscheiden. Die mit relativ konstanter 

Amplitude kommen vermutlich von außen, die Signale, die an der 

zweiten Antenne etwa 6 dB kleiner sind, kommen vermutlich vom 

Testobjekt. 

Tipps zu Störspannungsmessungen 

Störspannungsmessungen erfassen und quantifizieren Störsignale, die 

das Testobjekt in das Stromnetz abgibt. Wie oben beschrieben, hat 

man bei diesen Messungen eine Kabelverbindung zwischen Testobjekt, 

einem Begrenzer und dem Signalanalysator (Bild 3). 

Mit ein paar Tricks kommt man zu aussagekräftigen und wiederholbaren 

Messergebnissen: Das Netzkabel zwischen LISN und Testobjekt 

sollte beispielsweise so kurz wie möglich sein. Lange Netzkabel 

wirken als Antennen und fangen möglicherweise Signale aus der Umwelt 

ein. Auch der folgende, auf den ersten Blick etwas widersprüchliche 

Hinweis nützt: Von der frühzeitigen Verwendung von Ferritfiltern 

auf dem Netzkabel wird abgeraten, weil sie Gleichtaktsignale vom 

Testobjekt unterdrücken. Letztlich misst man weniger, als in Wirklichkeit 

an Störungen vorhanden ist. Ferrite dienen erst als „letzte 

Maßnahme“ um Reste von Störsignalen zu unterdrücken 

Tipps zur Problemdiagnose 

Entwicklungsbegleitende Störstrahlungs- und Störspannungsmessungen 

sollten genügend Informationen für die Entscheidung erbringen, 

ob das Produkt bereit für einen vollständigen EMV-Test ist oder 

ob man es zur Diagnose und Nachbesserung zurück in die Entwicklung 

geben muss. Zur Diagnose ist folgendes Verfahren hilfreich: 

Man benötigt dazu einen Signalanalysator und eine Nahfeldsonde 

und verwendet das gespeicherte Messergebnis zur Identifikation der 

problematischen Frequenzen. Man stellt den Signalanalysator auf 

Spektrumanalyse”-Modus, tastet das Testobjekt mit der Nahfeldsonde 

ab und erkennt so mögliche Quellen von Problemsignalen. An Stellen 

maximaler Amplitude des entsprechenden Signals speichert man die 

Messkurve im internen Speicher des Signalanalysators. 

Schlussbemerkung 

In den meisten Fällen wird man zur signifikanten Reduktion unerwünschter 

Emissionen Bauteile ändern, die Schaltung modifizieren 

oder zusätzliche Abschirmungen vorsehen müssen. Hat man diese 

Revision erledigt, misst man das Testobjekt noch¬mals mit der gleichen 

Einstellung durch und vergleicht die aktuellen Messungen mit 

früher gespeicherten Messkurven. Verbesserungen im Nahfeld ergeben 

meist analoge Verbesserungen bei Fernfeldmessungen. (sb) n 

Die Autoren: Dennis Handlon und Tomas Lange, 

Produktmanager, Agilent Technologies 


414ei0111 


Special: EMV 


Sicher ist sicher 

Wie man sichere Produkte in den 

Markt einführt und betreibt 

Sichere Produkte in den Markt einzuführen und betreiben, das 

ist das Ziel des EU Harmonisierungskonzepts und des Produktsicherheitsrechts. 

Die Umsetzung überbleibt Inverkehrbringern 

und Betreibern. EMV-Dienstleister geben Hilfestellung und 

erschließen damit neue Aufgabengebiete.Autor: : Max Rembeck 

Produkte sollen sicher sein, denn wenn Menschen Produkte 

verwenden, soll die Sicherheit für Mensch und Umwelt 

gewährleistet sein. Bei Einführen und Betreiben von neuen 

Produkten gibt es zwei von einander getrennte Pflichten, 

die des Inverkehrbringers und die des Betreibers (Bild 1). 

Was ist ein Inverkehrbringer? 

Der Begriff Betreiber ist ohne Erklärung eindeutig, aber wer fällt 

unter die Kategorie Inverkehrbringer? 

Als erstes einmal der Hersteller: 

■■ der Produkte entwickelt und herstellt 

■■ der Produkte wesentlich umbaut oder verändert 

■■ der Produkte zu einem neuen Gesamtsystem zusammenbaut 

■■ der seinen Namen / Label auf einem fremden Produkt anbringt 

(sog. Quasihersteller) 

Als weiteres unterliegen folgende Personen den Herstellerpflichten: 

■■ der Importeur, der seine Produkte in den Wirtschaftsraum der 

EU einführt 

■■ der Händler, der Produkte in der Absatzkette weiterreicht 

■■ der Inbetriebnehmer, wenn durch ihn die Sicherheitseigenschaften 

des Produktes beeinflusst werden. 

Die Maschinenrichtlinie 

Vorschläge aus der Europäischen Kommission münden in Richtlinie 

des Europäischen Rates. Diese Richtlinien decken verschiedenste 

Bereiche ab und am Beispiel der Maschinenrichtlinie wird 

in diesem Beitrag die weitere Struktur dargestellt. Die Richtlinie 

wird auf nationales Recht transformiert, dies erfolgt beispielweise 

auf Basis des Geräte- und Produkt Sicherheitsgesetzes . Die Umsetzung 

durch Rechtsverordnungen findet durch die 9. Geräte und 

Produktsicherheitsverordnung statt. Die ab dem 29. Dezember 

2009 anzuwendende Maschinenrichtlinie regelt den ganzeinheitlichen 

Ansatz über die Produktlebensphasen, hier wird versucht 

frühzeitig Gefahren zu erkennen sowie diese zu beseitigen. Damit 

dieses Vorgehen auch effizient angewendet werden kann, ist es sehr 

wichtig, schon im frühen Stadium des PEP (Produktentstehungsprozesses) 

damit zu beginnen. Am einfachsten ist es, Gefahren in 

der Konstruktionsphase zu beseitigen. Alle nachgeschalteten Maßnahmen 

sind meistens aufwändiger um den Anforderungen gerecht 

zu werden. 

Maschine oder nicht Maschine? 

Ein Blick in die neue Maschinenrichtlinie 2006/42/EG zeigt, dass 

die Definition von Maschinen gegenüber 98/37/EG geändert wurde. 

So heißt es in Artikel 2 von 2006/42/EG: „Im Sinne dieser 

Richtlinie bezeichnet der Ausdruck „Maschine“ die in Artikel 1 

Absatz 1 Buchstaben a bis f aufgelisteten Erzeugnisse“, also 

■■ a. Maschinen; 

■■ b. auswechselbare Ausrüstungen; 

■■ c. Sicherheitsbauteile; 

■■ d. Lastaufnahmemittel; 

■■ e. Ketten, Seile und Gurte; 

■■ f. abnehmbare Gelenkwellen; 

g.unvollständige Maschinen; 

■■ 

Gleichgestellt mit Maschinen 

Ohne an dieser Stelle die umfangreiche Definition zu zitieren, sollte 

man bei der oben stehenden Definition hinterfragen, was darunter 

zu verstehen ist. Denn unter den Ausdruck Maschinen fallen in der 

neuen Maschinenrichtlinie insbesondere auch Lastaufnahmeeinrichtungen, 

Ketten, Seile, Gurte und abnehmbare Gelenkwellen. 

Die folgenreiche Feststellung lautet: Durch diese Begriffsbestimmung 

werden alle unter Artikel 1 Absatz 1 Buchstaben b bis f aufgelisteten 

Erzeugnisse mit Maschinen gleichgestellt, sie müssen 

also alle Anforderungen erfüllen, die für Maschinen in der neuen 

Maschinenrichtlinie vorgesehen sind. 

Auch unvollständige Maschinen berücksichtigen 

Gemäß Artikel 1 (Anwendungsbereich) Punkt g) enthält die neue 

Maschinenrichtlinie auch für sogenannte unvollständige Maschinen 

spezielle Anforderungen. Dabei versteht man unter einer unvollständigen 

Maschine „eine Gesamtheit, die fast eine Maschine 

bildet, für sich genommen aber keine bestimmte Funktion erfüllen 

Bild 1: Pflichten von Inverkehrbringer und Betreiber. 



Special: EMV 


Alle Bilder: EMV-Testhaus 

Bild 2: Mögliche Schritte zur Erfassung von Gefahrenquellen. 

kann“, die „nur dazu bestimmt ist, in andere 

Maschinen oder in andere unvollständige Maschinen 

oder Ausrüstungen eingebaut oder mit 

ihnen zusammengefügt zu werden, um zusammen 

mit ihnen eine Maschine im Sinne der 

Richtlinie zu bilden“. Hersteller solcher Teilmaschinen 

müssen mit ihren Erzeugnissen in Zukunft 

ein eigenes Verfahren durchlaufen. 

Neue Forderungen umsetzen 

Hersteller, die eines der in Artikel 1 Absatz 1 

Buchstaben a bis g genannten Erzeugnisse produzieren, 

müssen die in Bild 2 gezeigten Schritte 

ergreifen um Gefahrenstellen zu erkennen und 

zu beseitigen. Sind die Gefahrenpotentiale erkannt 

und Gegenmaßnahmen ergriffen worden 

geht es nach Art der Maschine weiter: Ist es eine 

Maschine (Art. 5, Abs. 1, 3, 4), dann muss man: 

■■ Sicherheitsanforderungen beachten 

■■ Technische Unterlagen erstellen und Informationen 

liefern 

■■ Konformitätsbewertung und Konformitätserklärung 

erstellen 

■■ CE-Kennzeichnung und andere Richtlinien 

beachten 

oder es fällt unter die Kategorie „unvollständige 

Maschine“ (Art. 5, Abs.2), dann muss man 

die Sicherheitsanforderungen beachten 

■■ Technische Unterlagen erstellen 

■■ Montageanleitung und Einbauerklärung 

verfassen 

In der Praxis ist es für kleinere Unternehmen 

oder Entwicklergruppen nicht immer leicht, 

diese Anforderungen oder Werkzeuge von Anfang 

an zu benutzen. Der Zeitdruck sowie die 

meist doch streng limitierten Arbeitskapazitäten, 

lassen es nicht zu einen „Kümmerer“ für 

die frühzeitige und effiziente Abwicklung im 

Sinne der Maschinenrichtlinie zu bestimmen. 

Meistens stecken diese Personen nicht so tief in 

der Richtlinie, um diese bis ins Detail zu verstehen 

und die Werkzeuge schnell und zielgerichtet 

anzuwenden. Ein schneller Griff führt 

dann zu Softwareprodukte die dieses Problem 

lösen sollen. Da stellt sich aber die Frage ob eine 

Konformitätsbewertung im Sinne der Maschinenrichtlinie 

wirklich „nur“ mit Hilfe eines 

Softwareprogrammes abgehandelt werden 

kann? Wichtig dabei ist doch, den dabei entstehenden 

Pack Papier auch zu verstehen. Letztendlich 

geht es um die Sicherheit von Mensch 

und Umwelt. 

Manchmal ist es nur ein kleiner Hinweis 

oder eine kurze Einweisung in die Werkzeuge, 

die doch sehr ausführlich in den Normen beschrieben 

werden, um den rechten Weg einzuschlagen. 

Hier können ein externer Blick oder 

fremde Unterstützung meist sehr viel Zeit- und 

Geldersparnis bringen. Dann empfindet man 

die Maschinenrichtlinie auch nicht als notwendiges 

Übel, welches kurz vor Inverkehrbringen 

des Produktes erledigt werden muss. 


EMV-Testhaus hat sich darauf spezialisiert, 

den Kunden genau dort abzuholen, wo er auf 

Problem im Zusammenhang mit der Maschinenrichtlinie 

stößt und kann ein auf ihn passendes 

Unterstützungspaket schnüren. Wichtig 

ist, dass die Maschinenrichtlinie von Anfang 

an systematisch eingesetzt wird und wenn vor 

allem Maßnahmen zur Gefahrenminimierung 

zeitnah dokumentiert werden. (sb) 

n 

Der Autor: DIpl.-Ing. (FH) Max Rembeck ist bei 

EMV-Testhaus zuständig für Maschinenrichtlinie, 

QM und Prozessoptimierung. 

infoDIREKT 

413ei0111 


Special: EMV 

Komponenten 

Kabelverschraubungen 

EMV-Prüfungen mit Bravour bestanden 

Herkömmliche EMV-Kabelverschraubungen und die angestammten EMV- 

Messverfahren sind im Zuge der immer höheren Frequenzen und steigenden 

Schirmströmen längst an Grenzen gestoßen. Kabelführungsspezialist Pflitsch 

lässt nun mit einer neuen EMV-Kabelverschraubung die Fachwelt aufhorchen 

– zugelassen für KAT. 7A Anwendungen - und einem Messverfahren, 

das mit den bisherigen Nachteilen aufräumt. Autor: Carsten Wohlrath 

Bild 3 

Pflisch hat sich seit den 90er Jahren mit hochwertigen EMVsicheren 

Kabelverschraubungen beschäftigt, die von ihrem 

Konzept her für unterschiedliche EMV-Anforderung passen, 

je nachdem, welche Qualität gefordert ist. Das Topprodukt 

auf dem Markt war bisher das Modell UNI Dicht Kabelverschraubung 

mit der UNI Iris-Feder: Erstmals kann bei dieser 

Konstruktion das Schirmgeflecht intakt – also ohne es aufzuweiten 

und auflegen zu müssen – durch die Kabelverschraubung geführt 

werden. 

Schirmkontaktierung von Abdichtung entkoppelt 

Mit der neuen blueglobe TRI bietet die Firma eine EMV-Kabelverschraubung, 

die in Sachen Schirmkontaktierung und Dämpfungswerte 

neue Werte erzielt – gerade auch für Anwendungen mit hochwertiger 

Doppelschirmung (Bilder 1 und 2). Mit ihrer Triangel-Kontaktfeder 

kombiniert sie gute HF-Dämpfungswerte und leichte Montage 

mit den anderen Systemmerkmalen der blueglobe, die deutlich 

über der EN-Norm 50 262 liegen. Die blueglobe TRI ist mittlerweile 

auch zertifiziert für hochwertige KAT. 7A Anwendungen. 

Ist das Schirmgeflecht des Kabels freigelegt, lässt es sich einfach 

durch die blueglobe TRI schieben, wobei sich die Triangelfeder sofort 

sicher um das Schirmgeflecht legt, ohne dass die Druckschraube 

angezogen werden muss. In herkömmlichen EMV-Kabelverschraubungen 

besteht dagegen das Risiko, beim Anpressen der Dichtung 

mechanischen Druck auch auf das Schirmgeflecht auszuüben, was 

zu Veränderungen in der Schirmwirkung führen kann. Die blueglobe 

TRI erreicht Dämpfungswerte von besser 80 dB bis 100 MHz 

und selbst im Frequenzbereich bis 2,5 GHz noch typischerweise 

mindestens 50 dB. Durch die Bauform der Feder ist ein Verhaken im 

Geflecht bei der Demontage ausgeschlossen. 

Die moderne Kabelverschraubung blueglobe mit dem kugelförmigen, 

blauen Dichteinsatz erreicht im Vergleich zu gängigen Produkten 

größte Spannbereiche, höchste Dichtheit bis IP68 und beste Zugentlastung 

bei gleichzeitig schonender Abdichtung, die das Kabel nicht 

irreversibel einschnürt. Mit den Typen von M20 bis M32 beispielsweise 

lassen sich alle Kabeldurchmesser von 5 bis 25 mm sicher abdichten, 

während herkömmliche Verschraubungen hierzu bis zu 4 

Größen benötigen. Lieferbar ist die neue EMV-Variante zunächst in 

den Größen M16 bis M32 für Kabeldurchmesser 7 bis 25 mm. Geplant 

sind Typen zwischen M12 und M80 in Messing und Edelstahl. 

Das passende Messverfahren 

Mit der Entwicklung der blueglobe TRI erkannten die Experten 

der Firma, dass keines der etablierten Messverfahren zur Bewertung 

des Schirmverhaltens von Kabelverschraubungen wirklich 

geeignet ist, eindeutige und reproduzierbare Messergebnisse zum 

Schirmverhalten dieser Bauteile zu liefern. Daher stellte sich die 

Herausforderung, ein bekanntes Verfahren so modifizieren bzw. zu 

ergänzen, dass es möglich wird, die Schirmungseigenschaften von 

Kabelverschraubungen eindeutig zu bewerten. Die erst Anfang 

2010 vorgestellte IEC 62153-4-10 will nun ein Verfahren verbindlich 

machen, das aber sehr teure Messtechnik erfordert. Das ähnliche 

Verfahren von Pflitsch stellt dagegen einen hochfrequenzmäßig 

korrekt angepassten Messausgang zur Verfügung. Diese „saubere“ 

Anpassung ermöglicht es dem Anwender, anstelle eines 

teuren vektoriellen Netzwerkanalysers auch vorhandene bzw. einfachere, 

preisgünstigere Messgeräte zu verwenden, wie ein Spektrumanalyser 

mit Trackinggenerator, Mess-Empfänger mit Mitlaufgenerator 

oder sogar HF-Generator mit HF-Powermeter. 

Üblicherweise werden in den gängigen Verfahren zum einen die 

Schirmdämpfung (in dB) und zum anderen die Transferimpedanz 

(in Ω/m bzw. mΩ/m) gemessen – letztere Größe schwerpunktmäßig 

für geschirmte Leitungen. Bei EMV-Kabelverschraubungen 

wird die elektrische Schirmwirkung im Wesentlichen von folgenden 

Merkmalen bestimmt: 

1. Leitfähigkeit der Materialoberflächen 

2. Übergangsimpedanz zwischen Kabelschirm / Kontaktelement 

3. Übergangsimpedanz zwischen Kontaktelement / Gehäusewand 

4. Übergangsimpedanz zwischen Kabelverschraubungsgehäuse 

und Montageplatte 

Die Summe dieser Teilimpedanzen stellt dabei den gravierenden Anteil 

der Transferimpedanz des Bauteiles dar. Bei mechanischen kurzen 

Bauteilen für geschirmte Anwendungen, wie Kabelverschraubungen 

und Steckverbinder, verwendet man die Transferimpedanz für Frequenzen 

bis ca. 50 MHz und die Schirmdämpfung für Frequenzen ab 

25 MHz. Wenn man im überlappenden Bereich die Transferimpedanz 

auf 1 m Länge bezogen ins Verhältnis zu der mittleren Bezugsimpedanz 

von 150 Ω setzt und logarithmiert, sollten sich mit geringer 

Abweichung die gemessenen bzw. errechneten Werte überlagern. 

Ziel: Einfluss des Kabels verhindern 

Zur Messung der Schirmdämpfung sind unterschiedliche Verfahren 

gebräuchlich. Die oft angewandte Injection-Wire Methode bewertet 

aber immer ein System bestehend aus Kabel und Verschraubung. 

Hierbei wird hauptsächlich das Kabel gemessen, da es im 

Vergleich zur Kabelverschraubung deutlich länger ist. Ein weiterer 

Nachteil ist die relative Unempfindlichkeit bei niedrigen Frequenzen. 

Um den Einfluss des Kabels zu verhindern, lässt sich ein Massivrohr 

aus Kupfer oder Messing verwenden. Da das Verfahren eine 

typische Eigendämpfung je nach Frequenz von 40 bis 10 dB hat 



Special: EMV 

Komponenten 

Bild 2 

Bild 1 

Bilder: Pfl itsch 

(40 dB bei 10 MHz auf 10 dB bei 500 MHz fallend), kommt man 

bei gut schirmenden Kabelverschraubungen schnell an die Grenzen 

der Messdynamik. 

Bei Pflitsch hat man das international genormte Messverfahren 

für Koaxstecker, das sogenannte Triaxialverfahren (beschrieben in 

den Normen: IEC 61 196-1, IEC 61 196-A, prEN 50 289-1-6 A +C, 

VG 95 214-12 und VG 95 214-13) weiter entwickelt. Das sogenannte 

KoKeT (Koaxiale Kelvin Tube), Kernstück ist der in Bild 3 

gezeigte Messpott, ist in der Lage, die Schirmdämpfung und die 

Transferimpedanz (absolut) von DC bis über 1,5 GHz zu messen. 

Vergleichsmessungen zeigen, dass dieses Verfahren in dem wichtigen 

Frequenzbereich von 25 bis 130 MHz um rund 20 dB schärfer 

misst als die gebräuchlichen Verfahren. Zudem wird ausschließlich 

die Wirksamkeit des Prüflings und nicht der Prüfling einschließlich 

der Eigenschaften des Zubehörs bewertet. Es gibt keine frequenzabhängige 

Systemdämpfung. Außerdem lassen sich Materialunterschiede 

bei ansonsten baugleichen Prüflingen messen. Frequenz- 

und/oder formenabhängige Korrekturberechnungen sind 

unnötig. Das Verfahren erreicht eine außergewöhnlich gute Reproduzierbarkeit 

(typisch ≤1 dB). Und der nach Kelvin gemessene 

Gleichstromwiderstand entspricht exakt der Transferimpedanz bei 

niedriger Frequenz (≤ 200 kHz). 

Im Wesentlichen wird mit Hilfe dieser Messvorrichtung auf den 

Prüfling, praxisgerecht über ein Metallrohr (als Referenz eines optimalen 

Kabelschirmes), ein Strom gegeben. Dieser Strom fließt 

durch den Prüfling, also die Kabelverschraubung oder einen geschirmten 

Steckverbinder, zur Bezugmasse (Gehäuse- oder Schaltschrankwand 

oder z.B. Einbaubuchse beim Steckverbinder). Saubere 

Signalankopplungen bis über 1,5 GHz werden damit erreicht. 

Auf der anderen Seite der Messvorrichtung wird der Spannungsabfall 

am Prüfling, hervorgerufen durch das Eingangssignal, Hf- und 

spannungskorrekt (weil nach dem Kelvinprinzip) abgenommen und 

an einer Messbuchse zur Verfügung gestellt. Da üblicherweise die 

Generatorleistung bekannt ist, erhält man die Transferimpedanz 

nach dem Ohmschen Gesetz R= U/I. Der Netzwerkanalysator zeigt 

dann bei entsprechender Kalibrierung auch direkt die Schirmdämpfung 

als Funktion der Frequenz an. 

Wichtig ist, dass sowohl eingangs- als auch ausgangsseitig alle 

verwendeten Geräte und Anschlusskabel HF-mäßig gut angepasst 

sind d.h. die Rückflussdämpfung mindestens 12 bis 15 dB beträgt. 

Die Messdynamik erreicht bei gutem Aufbau mehr als 130 dB. An 

der Trennstelle der beiden Rohrstücke ist die Aufnahmeplatte für 

den eigentlichen Prüfling eingeschraubt. Dieser wird in die der 

Eingangsseite zugewandten Fläche montiert. Von der anderen Seite 

ist ein Kontakt- und Führungselement eingebracht, das dafür 

sorgt, dass der Spannungsabfall zwischen Prüfrohr und Prüfling 

wie mit einer Art koaxialer Kelvinklemme abgenommen wird. Bei 

geschickter Auswahl der internen Anpasselemente lässt sich die 

erhaltene Dämpfungskurve auch direkt in dB skalieren. 

In seinem Prüflabor bietet Pflitsch das KoKeT -Verfahren zur 

besseren Abschätzung von EMV-Bauteilen auch als Dienstleistung 

an. Verschiedene Anwender und Prüfspezialisten sind mittlerweile 

darauf aufmerksam geworden. (sb) 

■ 

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Der Autor: Dipl.-Ing. Carsten 

Wohlrath, Prokurist und Vertriebsleiter 

bei Pflitsch. 


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Special: EMV 

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1 Der patentierte Verschluss 

der Klappferrite bietet 

Sicherheit gegen unbeabsichtigtes 

Öffnen. 

2 Durch entsprechende 

Verschaltung lassen sich mit 

Ferritbrücken zweifache 

stromkompensierte Breitbanddrossel 

erzeugen. 

1 2 3 

3 Die SMD-Ferrite gibt es in den 

Bauformen 0402, 0603, 0805, 

1206, 1210, 1806 bis hin zu 1812. 

Die vorgeschriebene CE-Prüfung elektronischer Geräte im 

EMV-Labor zeigt deutlich, ob das Schaltungsdesign und die 

Gehäuseausführung unter HF-Gesichtspunkten geplant 

wurden. Selbst bei geringen Taktfrequenzen treten plötzlich 

Störungen weit oberhalb der Nutzfrequenzen auf, die im Rahmen der 

je nach Einsatzbereich festgelegten Grenzwerte, eingehalten werden 

müssen. Zur Entkopplung von leitungsgebundenen Störungen im 

hochfrequenten Bereich empfehlen sich zur nachträglichen Entstörung 

EMV-Ferrite. Diese sind in verschiedenen Bauformen lieferbar 

und ermöglichen die schnelle und kostengünstige Problemlösung. 

Die Geräte bleiben lieferfähig und benötigen kein Redesign. 

Auswahlhilfe bei EMV-Ferriten 

Ferrite zur Anwendung in EMV-Entstörmaßnahmen sind in der 

Regel Nickel-Zink-Ferrite. Durch den hohen Oberflächenwiderstand 

(>106 Ω) sind Kriechströme oder Kontakt-Kurzschlüsse ausgeschlossen. 

Das Besondere an diesen Ferriten ist, dass von etwa 

100 MHz an aufwärts der reelle Anteil des Verlustwiderstandes dominiert. 

Daraus resultieren eine ganze Reihe von Vorteilen: 

1. Da der Ferrit als „Absorber“ für Frequenzen ab etwa 10 MHz aufwärts 

wirkt, beeinflusst er das Nutzsignal nur unwesentlich. 

2. Die Tiefpassfilterwirkung wird bei bedrahteten bzw. SMD-Ferriten 

allein durch die Durchführung erreicht, hier muss kein Massepotential 

als dritter Pol vorhanden sein. 

3. Man erzielt breitbandige Störunterdrückung mit nur einem 

Bauteil. 

Außerdem gibt es keine kapazitive Beeinflussung auf die Datenoder 

Messsignalleitungen. Klappferrite eignen sich gut zur nachträglichen 

Montage an bestehenden Leitungen. Der spezielle und 

patentierte Verschluss der Klappferrite von Würth Elektronik 

bietet Sicherheit gegen unbeabsichtigtes Öffnen (Bild 1). Das ➔ 

System-Impedanz Anwendung 

1 Ω GND 

10 Ω Vcc Spannungsversorgung 

50…90 Ω Datenleitungen: Videosignal, Takt, USB 

90…150 Ω „lange“ Datenleitungen 


EMI an der Quelle eliminieren 

Nicht nur Prozessortakte müssen daran gehindert werden, unbeteiligte 

Schaltungsteile zu stören. Wirksame Mittel zur Störreduzierung 

sind Ferrite in verschiedenen Bauformen und mit unterschiedlichem 

Kernmaterial, die wegen ihrer kleinen SMT-Bauform direkt an der 

Quelle eingesetzt werden können. 


424ei0111 

Windows ist eine eingetragene Marke der Microsoft Corporation. WinCC, 

ProTool, SIMATIC und STEP5 sind eingetragene Warenzeichen der 

Siemens AG. 

IBH Link S5 ++ 

Für SIMATIC ® S5 

Kompakter und robuster Ethernet-Konverter in einem 

 

15-poligen Sub-D-Gehäuse 

Verbindung über Switch, Hub oder direkt zum PC mit einer 

 

herkömmlichen Netzwerkkarte 

Protokoll ist das übliche Standard-TCP/IP 

Aufbau von Fernwartungen über Standard-Router oder 

VPN-Verbindungen (Virtual Private Network) 

Direkte Anbindung an das Internet 

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Alle notwendigen Treiber für die SIMATIC S5, STEP ® 5, 

WinCC ® , ProTool ® von Siemens und S5 für Windows ® sind 

im Lieferumfang enthalten. Des Weiteren ist ein Treiber für 

IBH OPC-Server verfügbar. 

Anbindung von S7-HMI-Geräten über RFC1006 

Turmstraße 77 | D-64743 Beerfelden | Hotline (06068) 3001 | Verkauf (06068) 3002 | Fax (06068) 3074 | info@IBHsoftec.de | www.IBHsoftec.de

Special: EMV 

Komponenten 

6-Loch-Ferritperlen 

Die 6-Loch-Perlen – umgangssprachlich UKW-Drosseln genannt – 

oder die SMD-Variante WE-SUKW (5-Loch-SMD Ferritperle) sind 

standardmäßig mit 2,5 Windungen Draht beaufschlagt und vertragen 

große Dauerströme, ohne in Sättigung zu gehen. Hier kann direkt 

auf der Platine eine wirksame HF-Störunterdrückung erreicht 

werden. Typische Anwendungen sind hier Masseentkopplung, Versorgungsspannungsentkopplung 

im Zusammenspiel 

mit Abblockkondensatoren (reeller 

HF-Tiefpass) und Datenleitungsfilter. 

Alle Bilder: Würth Elektronik 

Bild 5: Ermittlung der 

Ferritimpedanz Z F 

. 

Bild 4: Transferimpedanzen 

Z A 

und Z B 

. 

nach UL-94-V0 zugelassene Kunststoffgehäuse schützt gleichzeitig 

den Ferrit gegen mechanische Beschädigung und bietet durch 

die Konstruktion erhöhten Anpressdruck auf die Ferrithälften. 

Daraus resultieren sehr hohe Impedanzen, sprich hohe Störunterdrückungen. 

Typische Anwendungen sind Messsignalaufnehmer, Monitorleitungen, 

Druckerkabel, Mauskabel, Datenübertragungsleitungen, 

Weiße Ware und andere. 

Blockkerne und Flachbandkabelferrite 

Die Hochfrequenztechnik hat ihre eigenen Gesetze. So sind schon 

unter Umständen 2 cm Flachbandleitung eine wirksame Antenne, 

über die Störungen eingekoppelt oder ausgesendet werden. In Anwendungen, 

wo z.B. wegen der Zugänglichkeit nicht auf „längere“ 

Flachbandkabel verzichtet werden kann aber dennoch Störungen 

unterdrückt werden müssen, tragen Flachbandkabelferrite oder 

Blockkerne wesentlich zur Einhaltung der Grenzwerte bei. 

Es stehen drei verschiedene Kernformen zur Verfügung, um den 

Flachferrit optimal an das Gehäuse anzupassen. Befestigt werden 

die Flachkerne mit eigens entwickelten Kunststoffclips oder mit 

doppelseitigem Klebeband. 

Ferrithülsen und Ferritringe 

Im Gegensatz zu Klappferriten oder Ferriten mit Nylonhalter können 

die Hülsen bzw. Ringe vor der endgültigen Konfektion auf das 

Kabel geschoben und mittels Schrumpfschlauch oder Verguss fixiert 

werden. Diese Lösung findet sich heute an jedem Computermonitor. 

Je besser der Innendurchmesser an den Kabeldurchmesser 

angepasst ist, umso größer ist die Entstörwirkung. Durch 

Mehrfachdurchführung kann wie bei Klappferriten der induktive 

Anteil erhöht werden - bei gleichzeitig größerer Impedanz. 

Ferritbrücken 

Die Ferritbrücke ist ein sehr universell einsetzbares 

Entstörelement: Einerseits als 

4-fach Durchführungsdrossel stromkompensiert 

bei gleichzeitig hoher Strombelastbarkeit 

von typischerweise 4 A. Durch entsprechende 

Verschaltung kann die Impedanz 

oder der Strom erhöht werden. Weiterhin 

lässt sich durch entsprechende Verschaltung 

auch eine zweifache stromkompensierte 

Breitbanddrossel erzeugen (Bild 2). 

SMD-Ferrite 

Der Trend zur Miniaturisierung hat auch vor den EMV-Ferriten nicht 

Halt gemacht. Auch bei SMD-Ferriten wird der Strom durch den Ferrit 

geführt; er wirkt für das Nutzsignal als niederohmige Durchführung 

(Gleichstromwiderstand 0 Ω), für das Störspektrum allerdings 

als hoher Verlustwiderstand (Impedanzen bis zu 5 kΩ). Dies erreicht 

man durch den Aufbau als Multilayer, der je nach Ferritausführung 

Stromtragfähigkeiten bis zu 6 A erlicht. Die Bauformen gehen über 

0402, 0603, 0805, 1206, 1210, 1806 bis hin zu 1812 (Bild 3). 

Im Vordesign kann der Entwickler an kritischen Stellen schon 

kurzgeschlossene Lötpads mit vorsehen, an denen er dann bei 

EMV-Messungen durch Auftrennen entsprechende SMD-Ferrite 

bestücken kann. 

Wie findet man den richtigen Ferrit? 

Den richtig dimensionierten Ferrit kann nur eine Messung im EMV- 

Labor bestätigen. Die Berechnung der dynamischen Impedanz 

(Transferimpedanz) einer elektronischen Schaltung im Höchstfrequenzbereich 

ist in der Regel nicht möglich. Diese hängt von vielen 

Faktoren ab, die gerade im HF-Bereich nur schwer mathematisch zu 

beschreiben sind. Dennoch kann man über Vergleichsmessungen 

und mit Erfahrungswerten zu einer ersten Auswahl gelangen: 

Versorgungsspannung- bzw. Masseleitungen sind in guten Designs 

mit einer Impedanz im Bereich von 1 bis 10 Ω anzusetzen, 

Nutzsignalleitungen je nach Anwendungsfall zwischen 50 bis 100 

Ω und größer (z.B. Bussysteme wie CAN, SCSI und andere). 

Ausgehend von dieser Transferimpedanz (Z A 

bzw. Z B 

, Bild 4) 

und der gesuchten Störunterdrückung kann man anhand des Nomogrammes 

in Bild 5 die gesuchte Ferritimpedanz (Z F 

) ermitteln. 

Mit Kenntnis der Impedanz des Ferrites sucht man dann in Bezug 

auf die Applikation den entsprechenden Ferrit aus, z.B. eine Ferrithülse 

oder einen SMD-Ferrit. 

Die Einfügedämpfung (A) berechnet sich nach: 

20 log ZA + ZF + ZB 

A (dB) = 

ZA + ZB 

Berechnungsbeispiel: Die verwendete 40-polige Flachbandleitung 

hat einen Wellenwiderstand/Transferimpedanz von ungefähr 50 

Ω. Die Störunterdrückung bei f = 150 MHz soll 10 dB betragen. 

Aus dem Nomogramm entnimmt man, dass die Impedanz des 

Ferrites 220 Ω betragen muss. (sb) 

n 

EMV Stuttgart, Halle C2, Stand 315 

Der Autor: Dipl.-Ing. Steffen Mütsch ist Produktmanager 

EMV-Komponenten bei Würth Elektronik 


424ei0111 



Special: EMV 


Ab Oktober 2011 gültig 

Erweiterter Frequenzbereich nach 

DIN EN 55022 wird Vorschrift 

Die DIN EN 55022 von Mai 2008 bringt 

eine wesentliche Änderung hinsichtlich 

des zu überprüfenden Frequenzbereiches 

für Produkte der Informationstechnik. Bisher 

waren im Standard nur bis 1000 MHz 

Grenzwerte für die gestrahlten Störgrößen 

angegeben. Die neue Ausgabe der 55022 

hingegen gibt Grenzwerte bis zu 6 GHz 

vor. Es handelt sich hierbei um ein bedingtes 

Messverfahren, das von der höchsten 

internen Quelle (Taktfrequenz) des zu untersuchenden 

Prüfobjektes abhängig ist. 

Als interne Quelle ist laut Bundesnetzagentur 

die höchste im Produkt vorkommende 

Taktfrequenz zu verstehen, mit der z.B. 

über ein Bussystem auf der Baugruppe 

kommuniziert wird. So muss z.B. ein PC 

mit einem Front Side Bus (FSB) von 533 

MHz demzufolge die geforderten Grenzwerte 

bis 5 GHz einhalten. Auch wenn die 

CPU intern mit z.B. 3 GHz arbeitet. Diese 

Änderung betrifft auch Produkte, die nach 

einer Vorgängernorm der DIN EN 55022 

konfom waren, aber nach dem Oktober 

2011 nach wie vor in Verkehr gebracht 

werden. Das Messverfahren bis zu den bekannten 

1.000 MHz ändert sich nicht. Die 

Erkenntnisse aus früheren Untersuchungen 

können somit übernommen werden. 

Interne Quelle (X) Frequenzbereich 

X < 108 MHz 

bis 1000 MHz 

108 ≤ X ≤ 500 MHz bis 2 GHz 

500 MHz < X ≤ 1000 MHz bis 5 GHz 

1000 MHz < X bis 6 GHz 

Im Frequenzbereich oberhalb 1000 MHz, 

gibt es Grenzwerte für den Mittelwert und 

den Spitzenwert einer Störgröße. Damit ein 

Produkt mit der neuen Ausgabe der 55022 

konform ist, sind beide Limits einzuhalten. 

Zusätzlich unterscheidet sich der Messabstand 

vom Prüfobjekt zur Antenne im Bereich 

oberhalb 1.000 MHz. Dieser beträgt 

im erweiterten Bereich 3 Meter. Diese wesentliche 

Neuerung der Norm bringt ein 

aufwendiges Kalibrierverfahren / Nachweisverfahren 

für alle Prüflabore mit sich. 

EMV Testhaus hat diese Arbeiten bereits 

im Oktober 2009 abgeschlossen und auch 

akkreditieren lassen. Somit kann die Firma 

Kunden und Interessenten rechtzeitig Störfeldstärkemessungen 

im erweiterten Frequenzbereich 

anbieten und hat in diesem 

Bereich bereits erste Erfahrung gesammelt. 

(sb) 

n 

infoDIREKT 

470ei0111 

Bilder: EMV Testhaus 


Special: EMV 

Messtechnik 

Kostengünstig erzeugt 

Stimulussignale für EMV-Messungen an TV-Geräten 

Für Störaussendung und Störfestigkeit sind in internationalen Normen strenge 

Grenzwerte definiert, damit sich elektronische Geräte nicht gegenseitig beeinflussen. 

Während der relevanten EMV-Messungen müssen die Schnittstellen der Endgeräte 

mit definierten Stimulussignalen versorgt werden. Diese Signale können 

kostengünstige Signalgeneratoren mit neuen Optionen normgerecht erzeugen. 

 

Autoren: Harald Gsödl und Peter Lampel 

Immunitäts- und Emissionsmessungen an Rundfunkempfängern 

und verwandten Geräten der Unterhaltungselektronik 

umfassen leitungsgebundene Störungen und Störungen durch 

elektrische und magnetische Felder. Die dafür zulässigen 

Grenzwerte legt das Internationale Sonderkomitee für Funkstörungen 

(CISPR, Comité international spécial des perturbations 

radioélectriques) in einschlägigen Normen fest. Die Norm CISPR 

20 / EN 55020 behandelt die Störfestigkeit, CISPR 13 / EN 55013 

die Störaussendungen. 

Signale für alle Schnittstellen 

Störfestigkeitsmessungen prüfen, ob die Bild- und Tonqualität eines 

Prüflings einwandfrei bleibt, wenn er Störsignalen ausgesetzt 

ist. Emissionsmessungen ermitteln das Störpotenzial eines Prüflings. 

In beiden Fällen versorgen Signalgeneratoren die Schnittstellen 

des Endgeräts – Antenneneingang und analoge oder digitale 

Audio- / Video-Schnittstellen – mit Testsignalen, die einen definierten 

Inhalt haben: Ein Farbbalken-Testbild mit einem kleinen 

Standard Auflösung Bildrate Bildinhalt Ton kfh kjg 

MPEG-2 576i, 25 Hz Moving 1 kHz / –6 kfh kjg 

1080i 

Colorbar 

4:3, 

dBFS, 

ATSC 480i, 

1080i 

H.264 576i, 

1080i 

Moving 

Colorbar 

16:9 

29,97 Hz Moving 

Colorbar 

4:3, 

Moving 

Colorbar 

16:9 

25 Hz Moving 

Colorbar 

4:3, 

Silence kfh kjg 

1 kHz / –6 

dBFS, 

kfh 

kjg 

Silence kfh kjg 

1 kHz / –6 

dBFS, 

Moving Silence 

Colorbar 

16:9 

Bild 3: Testsignale in der Transportstrombibliothek. 

kfh 

kjg 

Bewegtelement als Video, das sogenannte Moving-Colorbar-Testbild, 

unterlegt mit einem sinusförmigen Ton in den Audiokanälen. 

Verschiedene Länder verwenden unterschiedliche Bildformate mit 

unterschiedlicher Bildwiederholrate, Auflösung und Komprimierung. 

Mit dem Digital Videosignalgenerator R&S DVSG und dem 

Testsender R&S SFE100 (Bild 1) bietet Rohde & Schwarz kostengünstige 

Signalquellen an, die normgerechte Stimulussignale erzeugen 

können. 

Referenzsignale – auch über HDMI 

Der R&S DVSG gibt mit der Option AV Signal Generator unkomprimierte 

Signale aus und erfüllt u.a. damit die Anforderungen an 

eine präzise Referenzsignalquelle. Er stellt das Moving-Colorbar- 

Testbild sowohl über eine digitale HDMI-Schnittstelle (High Definition 

Multimedia Interface) als auch über analoge Komponentenoder 

Composite-Ausgänge in allen gebräuchlichen Auflösungen, 

Farbräumen und Bit-Tiefen bereit. 

Der Generator unterstützt alle primären 2D- und 3D-Formate 

nach HDMI 1.4a und alle gängigen Formate nach CEA-Standards 

(Consumer Electronics Association) über die analogen Schnittstellen. 

Ergänzend ermöglicht die in der Option enthaltene Audiogeneratorfunktion 

die Addition beliebiger sinusförmiger Töne auf bis 

zu acht Kanälen mit vom Anwender definierbaren Pegeln. 

HF-Signale für Tunereingänge 

Die vollständige EMV-Zertifizierung eines Fernsehempfängers umfasst 

immer auch die Prüfung des Tunereingangs. Moderne Fernsehgeräte 

haben meist mehrere Tuner für Antennen-, Kabel- und Satellitenempfang. 

Um diese Eingänge während EMV-Tests mit normgerechten 

Testsignalen zu versorgen, ist ein Multistandard-TV-Messsender 

erforderlich. EMV-Testlabors besitzen zwar oft TV- 

Messsender, ältere Geräte aber lassen sich in der Regel nicht auf 

DVB-S2 aufrüsten. Gerade das wird aber im Hinblick auf HDTV 

und 3D-TV immer wichtiger. Unter anderem auch für diese Anwendung 

eignet sich das Modell.12 des Testsenders. 

Mit einer neuen Transportstrombibliothek ist dieses Modell eine 

vielseitige und kostengünstige Signalquelle für EMV-Tests an Fernsehgeräten. 

Sie enthält Testsignale in gängigen HDTV- und SDTV- 



Branchenweit 

erster 

PXI-Vektornetzwerkanalysator 

Formaten, jeweils mit MPEG-2-, ATSC- und H.264-Codierung 

(Bild 3). Alle Transportströme enthalten das Moving-Colorbar-Testbild 

und liefern je zwei Services mit gleichem Bild, aber unterschiedlichem 

Ton: Service 1 überträgt einen 1-kHz-Sinuston mit einem 

Pegel von –6 dBFS, Service 2 enthält keinen Ton (Silence). Da EMV- 

Tests immer eine formatfüllende Bilddarstellung erfordern, enthält 

die Bibliothek Testbilder im Seitenverhältnis 4:3 und 16:9. 

Dank VXI11-Fernsteuerschnittstelle lassen sich der Videosignalgenerator 

und der Testsender einfach in ein automatisches Testsystem 

integrieren. Beide Geräte sind mit einer System-Software für 

EMV-Messungen an Rundfunkempfängern ausgestattet auch für 

das EMV-Testsystem R&S TS9980 von Rohde & Schwarz (Bild 2) 

einsetzbar. (sb) 

n 

EMV Stuttgart, Halle C2, Stand 227 

Der Autoren: Harald Gsödl und Peter Lampel sind Mitarbeiter bei der Rohde & 

Schwarz GmbH & Co.KG 

Bild 1: EMV-Test an 

Fernsehgeräten mit 

dem Videosignalgenerator 

R&S DVSG und 

dem Testsender R&S 

SFE100. 

n 

Automatisierte Netzwerkanalyse 

mit dem kompakten PXI- 

Vektornetzwerkanalysator 


423ei0111 

n 

Flexibler Einsatz in Multicore- 

Systemen und in optimierten 

parallelen Prüfanwendungen 

dank NI LabVIEW 

n 

Nahtlose Integration in PXI- 

Systeme mit über 1500 anderen 

modularen Messgeräten 

>> Weitere Informationen unter 

ni.com/vna/d 

089 7413130 

Bild: R&S 

Bild 2: Prinzip der 

Störfestigkeitstests mit 

gestrahlten Feldern mit 

dem EMV-Testsystem 

R&S TS9980. 

National Instruments Germany 

 

 

 


© 2011 National Instruments. Alle Rechte vorbehalten. LabVIEW, National Instruments, 

NI und ni.com sind Marken von National Instruments. Alle anderen Produkt- und 

Firmennamen sind Warenzeichen oder Handelsbezeichnungen der jeweiligen 

Unternehmen.Druckfehler, Irrtümer und Änderungen vorbehalten. 2715

Messtechnik 

Neue Produkte 

Virtuelles Messlabor für Windows 

Schnell messen ohne Programmieren 

Mit der Software ME-PowerLab3 

stellt Meilhaus Electronic ein virtuelles 

Messlabor für die Messund 

Steuer-Karten aus eigener 

Entwicklung (ME-Serie) vor. Es 

unterstützt die Ein-/Ausgabe auf 

den analogen, digitalen und Zähler-Kanälen 

der Karten. Auch die 

Interrupt-Steuerung ist je nach 

Hardware-Voraussetzung berücksichtigt. 

Erfasste Messwerte 

können auf verschiedene Arten 

dargestellt werden, zum Beispiel 

als Voltmeter mit Zeiger-Darstellung, 

als Werte-Liste (tabellarisch) 

oder als Kurve (Multi-Kanal 

Linienschreiber). Hinzu kommen 

viele Extras wie Spektrum/FFT, 

XY-Darstellung zweier Kanäle, 

Effektivwert oder einfache digitale 

Filterung (Tiefpass, Hochpass, 

Bandpass, Bandsperre). 

Natürlich können die Daten auch 

als Grafik, CSV oder XML exportiert 

sowie ausgedruckt werden. 

Für die Analog-Ausgänge ist die 

Ausgabe von Standard-Wellenformen 

(Sinus, Rechteck, Dreieck, 

Sägezahn, Multisinus, Impuls…) 

oder beliebigen Wellenformen/Datensätzen 

möglich. 

Zudem unterstützt die Software 

die Modulationen AM, FM und 

PM. All diese Funktionen erlauben 

auch den sofortigen Einsatz 

der Karten als virtuelle Messgeräte 

- je nach Modell zum Beispiel 

als Multi-Kanal Datenlogger/Linienschreibern, 

einfaches 

Oszilloskop, Spektrum-Analysator, 

Signal-Generator oder Logik- 

Analysator. 

infoDIREKT 

540ei0111 

Kostenlos 

Tools und SDKs für die Datenerfassung 

Der DAQMaster von Adlink ist ein 

Tool zur Verwaltung und schnellen 

Konfiguration sämtlicher Parameter 

aller DAQ-Karten des Herstellers 

Adlink. Für Entwickler ist der eigentliche 

Vorteil, dass er nahtlos 

mit dem DAQPilot zusammenarbeitet. 

In dieser Kombination ermöglicht 

der intuitiv zu bedienende Wizard 

die schnelle Entwicklung sowohl 

von einfachen als auch komplexen 

Applikationen. So generierte 

Programme ermöglichen auch die 

Kombination mit Hardware anderer 

Hersteller; dazu ist lediglich eine 

Anpassung des Codes an den entsprechenden 

Hardware-Treiber erforderlich. 

Vor allem bei der Verwaltung 

von vielen Karten zeigen sich 

die Programme als leistungsstarke 

Tools. Alle im System vorhandenen 

Karten werden automatisch gefunden 

und geprüft. Beispielprogramme 

und die integrierte Testfunktion 

für generierte Codes runden 

das Spektrum ab. Signale 

werden wie auf einem Oszilloskop 

sichtbar gemacht. 

Der deutsche Distributor 

Acceed bietet den kostenlosen 

Download der aktuellen 

Version des DAQPilot direkt von seiner 

Website und auch auf der Produkt-CD, 

die zusammen mit jeder 

Adlink-Karte ausgeliefert wird an. 

DAQMaster und DAQPilot sind 

kompatibel mit LabVIEW und stehen 

für alle Windows-Umgebungen 

zur Verfügung. 

infoDIREKT 

534ei0111 

Bild: Acceed 

Impressum 

REDAKTION 

Dipl.-Ing. Siegfried W. Best, Chefredakteur (sb) (v.i.S.d.P.), 

(Analog/Mixed-Signal ICs, Diskrete HL, Optoelektronik, HF-, 

Mikrowellen- und passive BE, EMV), 

Tel: +49 (0) 6221/489-240, Fax: +49 (0) 6221/489-482, 

E-Mail: siegfried.best@huethig.de 

Dipl.-Ing. Hans Jaschinski, stellv. Chefredakteur (jj), 

(Messtechnik, Stromversorgung, Elektromechanik, 

CAD/CAE, Sensoren, Boards, Betriebssysteme), 

Tel: +49 (0) 6221/489-260 oder +49 (0) 89/78018827, 

E-Mail: hans.jaschinski@huethig.de 

Dipl.-Ing. Alfred Vollmer, Redakteur (av), 

(µP/µC, Speicher, Leistungselektronik, 

Programmierbare Logik), 

Tel: +49 (0) 89/60668579, 

E-Mail: ei@avollmer.de 

Office Manager: Waltraud Müller, Tel: +49 (0) 8191/125-408 

E-Mail: waltraud.mueller@mi-verlag.de 

Assistenz und Sonderdruckservice: 

Diana Bönning, Tel: +49 (0) 6221/489-206, 

E-Mail: diana.boenning@huethig.de 

Anzeigen 

Anzeigenleitung: 

Frank Henning, Tel: +49 (0) 6221/489-363, 

E-Mail: frank.henning@huethig.de 

Anzeigendisposition: 

Angelika Scheffler, Tel: +49 (0) 6221/489-392, 

E-Mail: ei-dispo@huethig.de 

Sonderdruckservice: 

Diana Bönning, Tel: +49 (0) 6221/489-206, 

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Zur Zeit gilt die Anzeigenpreisliste Nr. 40 vom 01.10.2010 

Verlag 

Hüthig GmbH, Im Weiher 10, 69121 Heidelberg 

Tel: +49 (0) 6221 489-0 , Fax: +49 (0) 6221/489-482, 

www.huethig.de, Amtsgericht Mannheim HRB 703044 

Geschäftsführung: Fabian Müller 

Verlagsleitung: Rainer Simon 

Produktmanager Online: Philip Fischer 

Vertrieb: Stefanie Ganser 

Abonnement-Service: 

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Leitung Herstellung: Horst Althammer 

Art Director: Jürgen Claus 

Layout und Druckvorstufe: 

Carmen Lauter, Andrea de Paly, Weber Claudia 

Druck: Vogel GmbH, 97204 Höchberg 

ISSN-Nummer: 0174-5522 

Jahrgang/Jahr: 42. Jahrgang 2011 

Erscheinungsweise: 10 Ausgaben jährlich 

Bezugsbedingungen/Bezugspreise 2011 (unverbindliche 

Preisempfehlung): Jahresabonnement (inkl. Versandkosten) 

Inland € 167,80; Ausland € 178,00. Einzelheft € 19,00, zzgl. 

Versandkosten. Der Studentenrabatt beträgt 35 %. Kündigungsfrist: 

jederzeit mit einer Frist von 4 Wochen zum 

Monatsende. Alle Preise verstehen sich inkl. MwSt. 

© Copyright Hüthig GmbH 2011, Heidelberg. 

Eine Haftung für die Richtigkeit der Veröffentlichung kann trotz 

sorgfältiger Prüfung durch die Redaktion, vom Ver leger und 

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in ihr enthaltenen Beiträge und Abbildungen, sind urheberrechtlich 

geschützt. Jede Verwertung außerhalb der engen 

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in dieser Zeitschrift geht das umfassende, ausschließliche, 

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Verwertung, z.B. Einspeicherung und Bearbeitung 

in elektronischen Systemen, zur Veröffentlichung in 

Datennetzen sowie Datenträger jedweder Art, wie z. B. die 

Darstellung im Rahmen von Internet- und Online-Dienstleistungen, 

CD-ROM, CD und DVD und der Datenbanknutzung und 

das Recht, die vorgenannten Nutzungsrechte auf Dritte zu 

übertragen, d.h. Nachdruckrechte einzuräumen. Die Wiedergabe 

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und dergleichen in dieser Zeitschrift berechtigt auch ohne 

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Namen im Sinne des Warenzeichen- und Markenschutzgesetzgebung 

als frei zu betrachten wären und daher von jedermann 

benutzt werden dürfen. 

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Beiträge stellen nicht unbedingt 

die Meinung der Redaktion dar. Es gelten die allgemeinen 

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Auslandsvertretungen 

Frankreich, Belgien: SL REGIE, Sophie Lallonder, 

12 allée des Crételles, F-37300 Joué-Lès-Tours, 

Tel: +33/2/47 38 24 60, Fax: +33/2/90 80 12 22, 

E-Mail: sophie.lallonder@wanadoo.fr 

Großbritannien: Richard H. Thompson Ltd., 

38 Addison Avenue, GB-London W11 4QP, 

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E-Mail: richardmedia@yahoo.com 

Schweiz, Liechtenstein: MarCoMedia GmbH, 

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USA, Kanada: Marion Taylor-Hauser, 

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der Süddeutscher Verlag Mediengruppe, unseren 

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der Bekanntgabepflicht nach dem Gesetz über die Presse 

vom 03.Okt. 1949): Alleingesellschafter: Süddeutscher Verlag 

Hüthig Fachinformationen GmbH, München (100%). 



Messtechnik 

Neue Produkte 

PC-Software-Option 

Keine Unterbrechung 

Eine Option für Yokogawas PC- 

Software Xviewer ermöglicht im 

Zusammenspiel mit dem schon 

eingeführten ScopeCorder 

DL850 die Vorab-Analyse von 

Kurvenformen, ohne die Datenaufzeichnung 

zu unterbrechen. 

Die Software-Option benutzt 

das File Transfer Tool (Datenübertragungs-Werkzeug), 

um 

bereits aufgezeichnete Daten 

von der Festplatte des DL850 

auf einen PC zu übertragen, 

während die Datenaufnahme 

am Gerät in Echtzeit weiterläuft. 

Dazu teilt der DL850 die Ergebnisdateien 

in kleinere Dateien 

auf und überträgt sie automatisch 

über Ethernet oder USB 

auf den PC. 

Schnittstellenwandlung 

GPIB-RS232 Interfacekarte 

Viele Geräte sind nur mit einer 

RS-232 Schnittstelle ausgestattet. 

Falls der Anwender zum Ansteuern 

aber ausschließlich eine 

IEEE-488-Schnittstelle zur Verfügung 

hat, bietet MTS Systemtechnik 

eine Lösung. Die Interfacekarte 

GPIB-RS232 wurde entwickelt, 

um Befehle von einem IEC-Bus 

auf eine RS-232-Schnittstelle 

senden zu können. Sie arbeitet 

als eine IEEE-488-Einheit und 

kann an einen Bus mit einem vor- 

handenen Controller angeschlossen 

werden. Die 

IEEE-488-Adresse und 

die vorgegebenen RS- 

232-Baudraten von 

9600, 38400, 57600 

oder 115200 können 

über einen DIP-Schalter 

oder per Remote über 

die RS-232-Schnittstelle eingestellt 

werden. Adressiert als Listener 

sendet die Karte alle erhaltenen 

Befehle zu der RS-232- 

Schnittstelle. Adressiert 

als Talker wird der letzte 

String, der von der RS- 

232-Schnittstelle erhalten 

wurde, gesendet. Die 

Stromversorgung mit 5 V 

DC erfolgt über einen 

Combicon-Steckverbinder 

Modell MSTBA-2,5/2- 

G, bei einer typischen Stromaufnahme 

von 130 mA. 

Das schnellste Oszilloskop der Welt 

Bild: MTS Systemtechnik 

infoDIREKT 

532ei0111 

infoDIREKT 

539ei0111 

Jetzt noch universeller 

Labornetzgeräte 

Bild: Hameg 

Die Labornetzgeräte der Serie 

HMP2000 wurden von Hameg 

erweitert: der bisher als 0…5,5 V 

Hilfskanal ausgeführte Kanal 2 

ermöglicht jetzt einen vollwertigen 

0…32-V-Betrieb. Das 

HMP2020 verfügt damit über 

zwei Kanäle mit 0…32 V, wovon 

einer bis zu 10 A und der andere 

bis zu 5 A liefert. Die Version 

HMP2030 hat drei identische Kanäle 

mit 0…32 V mit bis zu 5 A. 

Ebenfalls neu sind LabVIEW-, 

CVI- und VXIplug&play-Treiber 

für alle Geräte der HMP-Serie. zu 

der auch das dreikanalige 

HMP4030 und das vierkanalige 

HMP4040 zählen. 

infoDIREKT 

537ei0111 

45 GHz 

Bandbreite 

120 GS/s 

Abtastrate 

Die neue WaveMaster ® 8 Zi-A Serie 

mit Modellen von 4 GHz bis 45 GHz. 

Die neue WaveMaster ® 8Zi-A Oszilloskop-Serie von LeCroy stellt 

gleich mehrere Rekorde auf. Sie bietet nun mit 45 GHz Bandbreite 

und 120 GS/s Abtastrate die höchste Bandbreite und schnellste 

Abtastrate der Welt bei gleichzeitig höchster Messgenauigkeit und 

kombiniert dies mit 768 Mpkte Erfassungsspeicher, der vollständig 

für Analysen verwendet werden kann. Als weiteres Highlight stellt 

LeCroy ein Modell mit 4x 20 GHz echter analoger Bandbreite vor, 

mit der höchsten Leistungsfähigkeit und größten Signalreinheit, 

die mit 4 Kanälen im Markt erhältlich ist. 


|

Messtechnik 

Labor-Oszilloskope 

Bild: Tektronix 

Bild 1: Ein Gerät aus der Mixed-Signal-Oszilloskop- 

Plattform MSO/DPO5000 von Tektronix. 

DSOs: Was war, was wird 

Messgeräte für das Elektronik-Labor 

Oszilloskope sind nach wie die wichtigsten und am häufigsten eingesetzten Messgeräte auf den Tischen der Elektronik-Entwickler. 

Also stehen sie auch im Fokus der meisten Messgeräte-Anbieter, um immer wieder neue Höchstleistungen 

an den Kunden zu bringen. Diesmal konzentrieren wir uns auf Oszilloskope im mittleren Leistungs- und 

Preisbereich, wobei einige Geräte schon erstaunlich günstige Einstiegspreise haben. Autor: Hans Jaschinski 

Das Jahr 2010 war ein Rennen um die maximal erreichbare 

analoge Bandbreite in Oszilloskopen, die die 

großen Messgeräte-Hersteller antrieb. LeCroy erklomm 

als erster die 30-GHz-Marke, Agilent folgte 

mit 32 GHz und der in den Geräten eingesetzten neuen Indium-Phosphid-Halbleiter-Technik. 

Im Herbst 2010 schließlich 

legte LeCroy die aktuelle Messlatte auf 45 GHz Bandbreite. 

Und das Unternehmen peilt als nächstes die 60-GHz-Marke 

an, nicht in diesem Jahr, aber ab 2012 könnte es durchaus erreicht 

werden. Diese hohen Bandbreiten stehen allerdings 

nicht immer auf allen vier Kanälen gleichzeitig zur Verfügung, 

sondern werden durch geschicktes Zusammenschalten erreicht. 

Nach dem Verkauf von Tektronix an den Danaher-Konzern 

war es dort im Highend-Oszilloskop-Bereich relativ still 

gewesen; das Unternehmen verharrte auf 20-GHz-Bandbreite, 

brachte diese aber auf allen vier Kanälen gleichzeitig auf den 

Tisch. Bemerkenswert war von Tektronix auch die Ankündigung 

von Oszilloskopen oberhalb von 30 GHz, allerdings ohne 

Terminnennung. 

Midrange-Oszilloskope 

Auch der Lokalmatador Rohde & Schwarz erzielte Mitte 2010 

große Aufmerksamkeit durch seinen Einstieg ins Oszilloskop- 

Geschäft. Sie hatten durch den Kauf von Hameg und auch durch 

die einstmalige Kooperation mit Tektronix bereits einen tiefen 

Einblick in die Oszilloskop-Welt erlangt. Rohde & Schwarz starteten 

mit völlig neu entwickelten Oszilloskopen bis maximal 

2-GHz-Bandbreite und zeigte bereits auf der Roadmap 4-GHz- 

Oszilloskope. Als ambitioniertes Ziel hat sich das Unternehmen 

zum Ziel gesetzt, in die Top 3 vorzudringen. Pech nur, dass Tektronix, 

wie auch andere Messtechnik-Firmen des Danaher- 

Konzerns, keine Marktdaten mehr herausgibt. 

Langfristig sollte man immer auch die Aktivitäten der 1998 

gegründeten chinesischen Firma Rigol im Auge behalten. Die in 

„privater Hand“ befindliche Firma zeigte auf der electronica unter 

anderem ihr 1-GHz-Oszilloskop sowie weitere Messgeräte 

im Midrange-Bereich, wie zum Beispiel Funktionsgeneratoren, 

DMMs und erstmals auch Spektrumanalysatoren. In Deutschland 

sind die Rigol-Messgeräte über Conrad Electronic und Ba- 



Messtechnik 


Bild 2: Der WaveSurfer MXs-B von LeCroy. 

Bild: LeCroy 

Bild 3: Mit der ProtoSync Option können auf dem 

zweiten Display des WavePro 7 Zi-A von LeCroy zum 

Beispiel auch die passenden Protokolldaten zum 

Signal dargestellt werden. 

Bild: LeCro 

tronix Elektronik erhältlich. Alle vorgenannten Unternehmen 

und noch einige mehr haben seit dem vergangenen Jahr Oszilloskope 

mit der LXI-Schnittstelle im Programm. Als vorerst 

letzter großer Anbieter war Tektonix mit der nachfolgend beschriebenen 

Mixed-Signal-Oszilloskop-Plattform MSO/DPO 

5000 hinzugekommen. 

Tektronix 

Die kurz vor Jahreswechsel von Tektronix vorgestellte Mixed-Signal-Oszilloskop-Plattform 

MSO/DPO5000 umfasst acht Modelle, 

die von 350 MHz analoger Bandbreite und 5 GS/s Abtastrate hin 

zu 2 GHz und 10 GS/s reichen (Bild 1). Signalaufzeichnungslängen 

von 12,5M bis zu 250M Punkten sind möglich. Jedes Modell verfügt 

über vier Analogkanäle. Die MSO-Modelle haben darüber 

hinaus 16 digitale Kanäle sowie integrierte Parallelbustrigger- und 

Dekodierungsfunktionen. DPOs lassen sich auf MSO aufrüsten. 

Optional ist die Unterstützung der automatischen Triggerung und 

Dekodierung von seriellen I 2 C-, SPI-, RS-232- und USB 2.0-Bussen 

möglich; Flexray soll später folgen. 

Erhebliche Verbesserungen wurden an der MSO/DPO4000 Produktfamilie 

vorgenommen, wobei die neue „B“-Serie noch mehr 

Leistung zum selben Preis liefert. Diese Oszilloskope unterstützen 

nun die doppelte standardmäßige Aufzeichnungslänge. Die Serie 

umfasst sechs Modelle von 350 MHz und 2,5 GS/s bis hin zu 1 GHz 

und 5 GS/s sowie einer Standard-Aufzeichnungslänge von 20M 

Punkten. Geboten werden auch das Debugging von Ethernet- 

(10Base-T und 100Base-TX)- sowie MIL-STD-1553-Bussen zusätzlich 

zur Analyse von Grenzwert- und Maskentests. Flexray war 

bei dieser Oszilloskop-Serie schon länger möglich. 

LeCroy 

LeCroy hat zum Jahresbeginn seine erfolgreiche WaveSurfer Oszilloskope-Serie 

erweitert und leistungsstärker gemacht: WaveSurfer 

MXs-B und das Mixed-Signal-Oszilloskop MSO MXs-B gibt es 

jetzt mit Bandbreiten von 200 MHz bis 1 GHz (Bild 2). Abtastraten 

auf bis zu 10 GS/s, bei gleichzeitiger Vergrößerung des Erfassungsspeichers 

auf 25M Punkte finden sich sonst nur in größeren Modellreihen. 

Der größere Erfassungsspeicher wird ergänzt durch eine 

zusätzliche Funktion zur optimalen Nutzung des Speichers: 

dem Sequence-Modus. Mit ihm wird der Erfassungsspeicher in bis 

zu 10000 Sequenzen unterteilt, die mit jedem Trigger-Ereignis einzeln 

ein Signal mit hoher Auflösung aufzeichnen. Im Sequence- 

Modus lassen sich bis zu 1,25 Millionen Signale pro Sekunde erfassen. 

Zeitlich weit auseinanderliegende Ereignisse lassen sich so mit 

hoher Abtastrate erfassen und gleichzeitig wird vermieden, dass 

dazwischenliegende Signalpausen den Speicher verschwenden. ➔ 


Im Midrange spielt die Musik 

Getragen von den erfolgreichen Geschäftszahlen der vergangenen 

Quartale stürzen sich die wichtigen Messgeräteanbieter mit neuen 

Oszilloskopen in den Massenmarkt. Dabei wird, sehr zur Freude der 

Kunden, einst nur in High-end-Geräten bekannte Technik auch im 

Midrange- und Low-end-Bereich eingebaut. 


506ei0111 

_06DRZ_TOELLNER_3 Netzgeräte 86x29 3_as_gepr.pdf;S: 1;Format:(86.00 x 29.00 mm);03. Nov 2010 12:28:00 

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Netzgeräte 

Labor- 

Leistungs- 

Arbiträrwww.TOELLNER.de 


Messtechnik 


Bild: Agilent 

Bild: Agilent 

Bild 4: Die Ein-Chip-Architektur Mega Zoom IV ermöglicht nunmehr auch 

bei Agilent Bildschirmaktualisierungsraten von 1 Millionen pro Sekunde. 

Bild 5: Die Agilent-Geräte der InfiniiVision X-Serie sind in jeder Hinsicht 

(auch Band-breite) aufrüstbar. 

Die einzelnen Speicherelemente verfügen über Zeitmarken zur 

eindeutigen Zuordnung. Für die eigentliche Erfassung stehen zahlreiche 

analoge und digitale Trigger sowie eine große Anzahl von 

automatischen Decodern für serielle Daten zur Verfügung: I 2 C, 

SPI, UART, CAN, LIN, MIL-STD-1553, MIPI D-PHY, Digital Audio 

und neu: FlexRay, USB, ARINC 429 und DigRF 3G. 

Ein Werkzeug, das jetzt in allen Geräten der WaveSurfer-Serie 

zu finden ist, ist LabNotebook. Mit einem Tastendruck wird die 

aktuelle Anwendung mit ihren Ergebnissen und allen Daten 

und Einstellungen dokumentiert. Das Tool erzeugt einen Datenbankeintrag 

auf dem WaveSurfer, der es ermöglicht zu einem 

späteren Zeitpunkt den exakten Zustand des Instruments mit 

den Rohdaten wiederherzustellen. Zusätzlich ist eine Report- 

Funktion enthalten, die die Resultate der Messung grafisch und 

als Text wahlweise als PDF oder HTML in einem Bericht darstellt 

und direkt vom Oszilloskop per Email versenden kann. 

Zur WaveSurfer Oszilloskop-Serie gehören auch drei Mixed-Signal-Oszilloskope 

für die Analyse kombinierter Analog/Digital-Systeme, 

die zusätzlich zu den analogen Kanälen über 18 

digitale Eingänge verfügen. 

Mit der leistungsstärkere Oszilloskop-Serie WavePro 7 Zi-A 

deckt LeCroy jetzt Bandbreiten von 1,5 GHz bis 6 GHz ab (Bild 

3). Die Modelle verfügen über Abtastrate von 20 GS/s auf allen 

4 Kanälen sowie 40 GS/s auf 2 Kanälen und setzen Speicher von 

standardmäßig 20M Punkte/Kanal ein (32M Punkte/Kanal für 

die SDA-Modelle). Es sind Speicheroptionen mit bis zu 256M 

Punkten erhältlich. Die Geräteserie verfügt über Hilfsmittel wie 

TriggerScan und neue Fähigkeiten wie Smart Trigger mit 200 ps 

Pulsbreitentriggerung und 80 bit/3,125 Gbit/s serielle Patterntrigger. 

Darüber hinaus nutzt sie Funktionen wie die schnelle 

Signaldarstellung WaveStream, die WaveScan Fehlersuche und 

-analyse sowie ein breites Angebot an seriellen Trigger- und Decodieroptionen 

für I 2 C, SPI, UART, CAN, LIN, MIL-STD-1553, 

MIPI D-PHY, Digital Audio, FlexRay, USB, ARINC 429, MIPI 

und DigRF 3G. Mixed Signal Optionen für 18 und 36 Digitalkanäle 

sind für alle Modelle erhältlich. 

Agilent 

Auch Agilent begann das Jahr mit neuen Mixed-Signal- und Digitaloszilloskopen 

für den Massenmarkt: Die Produktfamilien 

InfiniiVision 2000 und 3000 X umfassen insgesamt 26 Modelle 

auf der Basis einer neuen Technologie, die es ermöglicht, auch 

Oszilloskope der Einstiegsklasse mit hochentwickelten Messfunktionen 

auszustatten. Herzstück ist dabei ein von Agilent 

entwickelter ASIC in 90-nm-CMOS-Technologie mit 6 Millionen 

Gattern und Embedded-Speicher (Bild 4). Die Ein-Chip- 

Architektur Mega Zoom IV ermöglicht Leistungsmerkmale wie 

zum Beispiel: hohe Bildschirmaktualisierungsraten, großer Speicher, 

der sehr schnell durchsucht werden kann, sowie integrierte 

Logikanalysator-, Funktionsgenerator- und Protokollanalysator- 

Funktionen. 

Signalaktualisierungsraten 

Rohde & Schwarz hatte mit dem Einstieg in den Oszilloskop- 

Markt die Signalaktualisierungsraten von Oszilloskopen als Unterscheidungsmerkmal 

ins Spiel gebracht: 1 Million Signale pro 

Sekunde sind derzeit dort möglich. Agilent hat jetzt gleichgezogen 

und kann mit Hilfe der MegaZoom-IV-Technik ebenfalls 

Totzeiten minimieren und Aktualisierungsraten von bis zu 1 Million 

pro Sekunde erreichen. 

Alle Modelle der Familien InfiniiVision X besitzen einen 

8,5“-WVGA-Bildschirm. Dennoch wiegen sie nur 3,85 kg und 

benötigen eine Grundfläche von 38 cm x 15 cm auf dem Labortisch. 

Die InfiniiVision 2000 X-Serie hat Bandbreiten von 70 bis 

200 MHz und eine für diese Klasse hohe Signalaktualisierungsrate 

von 50000 pro Sekunde. Auch Mixed-Signal-Oszilloskope 

(MSO) mit acht Digitalkanälen – ein Novum in der Einstiegsklasse 

– befinden sich in der Familie und das erste Oszilloskop 

mit integriertem Funktionsgenerator (Option). 

Die leistungsstärkeren Modelle der InfiniiVision 3000 X-Serie 

bieten Bandbreiten von 100 bis 500 MHz und die schon erwähnte 

Signalaktualisierungsrate von 1 Milllion Signalen pro Sekunde. 

Als Optionen sind ein 16-Kanal-MSO, ein integrierter Funktionsgenerator 

und Hardware-beschleunigte Decodierung serieller 

Protokolle verfügbar. Bei Bedarf können die Geräte mit Logikkanälen 

oder durch Messapplikationen für bestimmte Messaufgaben 

optimiert und nachgerüstet werden. Derzeit befinden sich 

folgende Applikationen im Programm: Speicher für die Analyse 

von Laserimpulsen, Radar-Bursts und seriellen Paketen, Hardware-beschleunigte 

Maskentests für schnelle Pass/Fail-Analysen 

anhand von Referenzsignalen, Hardware-beschleunigte Decodierung/Triggerung 

für die seriellen Protokolle I 2 C, SPI, CAN, 

LIN, I2S, RS-232 und weitere UARTs (nur für die Modelle der 

InfiniiVision 3000 X-Serie verfügbar). 

n 

Der Autor: Hans Jaschinski, 

Redaktion elektronik industrie, 



Hier gibt es Fußbälle 

zu gewinnen: 

Halle , Stand 

Bild: Andres Rodriguez/fotolia.com 

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Hüthig GmbH 

Im Weiher 

D- Heidelberg 

Tel.: /- 

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www.all-electronics.de


Made in D-A-CH 

Stromversorgungen Made in D-A-CH 

Auf dieser Übersichtskarte haben wir für Sie Stromversorgungs fertigungsstandorte in Deutschland, Österreich und 

der Schweiz zusammengestellt. Ergänzungshinweise nehmen wir gerne entgegen: hans.jaschinski@huethig.de 

17 SBS 

31 EPLAX 

15 Power Innovation 

27 Block 

41 Benning 

44 Friwo 

36 Reo 

23 Toellner 

24 Weidmüller 

34 Phoenix 

34 Phoenix 

14 Picolas 

1 Elektro-Automatik 

39 Iseg 

30 Eltek-Valere 

13 MTM 

37 RSG 

35 Puls 

22 Syko 

37 RSG 

100 % Fertigung 

in D-A-CH 

ET System Electronic 4 

Kniel 11 

17 SBS 

SBS 17 8 Grau Elektronik 

TDK-Lambda 33 18 Schroff 

Eaton Power 29 

Erfi 2 

3 ET Instrumente 

38 Zentro 

25 Autronic 

19 Schulz-Electronic 

46 Effekta 

40 Guth 

7 Gossen 

20 Siemens 

45 FG-Elektronik 

28 Deutronic 

26 Bicker 12 MVG 

16 Rohde & Schwarz 

weniger als 100 % 

Fertigung in D-A-CH 

51 Egston 

9 HDT 

21 Impotron 

32 Heiden 

34 Gustav Klein 

5 F.u.G. 

10 Heinzinger 

52 Recom 

49 Newave 

50 Ibek 

47 Power-One 

48 Fabrimex 

53 Austriamicrosystems 

49 Newave 




Made in D-A-CH 

Deutschland 

Elektro-Automatik GmbH 

1& Co. KG, 41747 Viersen 

www.elektroautomatik.de 

Fertigungsstandort: Viersen 

Erfi Ernst Fischer, 

272250 Freudenstadt 

www.erfi.de 

Fertigungsstandort: Freudenstadt 

ET Instrumente GmbH, 

368766 Hockenheim 

www.ettgmbh.de 

Fertigungsstandort: Hockenheim 

ET System electronic GmbH, 

468804 Altlußheim 

www.etsgmbh.de 

Fertigungsstandort: Altlußheim 

F.u.G. Elektronik GmbH, 

583024 Rosenheim 

www.fug-elektronik.de 

Fertigungsstandort: Rosenheim 

Gebrüder Frei GmbH & Co. KG, 

672461 Albstadt 

www.frei.de 

Fertigungsstandort: Albstadt 

GMC-I Gossen Metrawatt 

7GmbH, 90471 Nürnberg 

www.gossenmetrawatt.de 

Fertigungsstandort: Nürnberg 

Grau Elektronik GmbH, 

876307 Karlsbad 

www.grau-elektronik.de 

Fertigungsstandort: Karlsbad 

HDT Hoover Dam Technology 

9GmbH, 73286 Glottertal 

www.hdt-electronic.de 

Fertigungsstandort: Glottertal 

Heinzinger Electronic 

10 GmbH, 

83026 Rosenheim 

www.heinzinger.de 

Fertigungsstandort: Rosenheim 

Kniel System-Electronic 

11 GmbH, 76187 Karlsruhe 

www.kniel.de 

Fertigungsstandort: Karlsruhe 

MGV Stromversorgungen 

12 GmbH, 81737 München 

www.mgv.de 

Fertigungsstandort: München 

MTM Power Messtechnik 

13 Mellenbach GmbH, 

98746 Mellenbach 

www.mtm-power.de 

Fertigungsstandort: Mellenbach 

PicoLas GmbH, 52134 

14 Herzogenrath-Kohlscheid 

www.picolas.de 

Fertigungsstandort: Herzogenrath 

Power Innovationen 

15 Stromversorgungstechnik 

GmbH, 28832 Achim 

www.powerinnovationen.de 

Fertigungsstandort: Achim 

Rohde & Schwarz, 

16 München 

www.rohde-schwarz.de 

Fertigungsstandort: im norddeutschen 

Raum 

SBS Power Electronic, 

17 21635 Jork 

www.sbs-power.de 

Fertigungsstandort: Karlsbad, 

Haßmersheim 

Schroff GmbH, 

18 75334 Straubenhardt 

www.schroff.biz 

Fertigungsstandort: Straubenhardt 

Schulz-Electronic GmbH, 

19 76534 Baden-Baden 

www.schulz-electronic.de 

Fertigungsstandort: Baden-Baden 

Siemens A&D, 

20Nürnberg 

www.siemens.de/sitop 

Inpotron GmbH, 

2178247 Hilzingen 

www.inpotron.com 

Fertigungsstandort: Hilzingen 

SYKO Gesellschaft für 

22Leistungselektronik mbH, 

63533 Mainhausen 

www.syko.de 

Fertigungsstandort: Mainhausen 

Toellner Electronic 

23Instrumente GmbH, 

58313 Herdecke 

www.toellner.de 

Fertigungsstandort: Herdecke 

Weidmüller Interface 

24GmbH & Co. KG, 32720 

Detmold 

www.weidmueller.com 

Fertigungsstandort: Detmold 

iseg Spezialelektronik 

39GmbH, 01454 Radeberg 

www.iseg-hv.de 

Fertigungsstandort: Radeberg/ 

Rossendorf 

Guth GmbH, 

4073084 Salach 

www.guth-hv.de 

Fertigungsstandort: Salach 

Benning GmbH & Co. KG, 

4146397 Bocholt 

www.benning.de 

Fertigungsstandort: Bocholt 

FG-ELECTRONIK GmbH, 

4590607 Rückersdorf 

www.fg-elektronik.de 

Fertigungsstandort: Rückersdorf 

Effekta Regelungstechnik, 

4678628 Rottweil 

www.effekta.de 

Fertigungsstandort: Rottweil 

Autronic Steuer- und 

25Regeltechnik GmbH & 

Co. KG, 74343 Sachsenheim 

www.autronic.de 

Fertigungsstandort: Sachsenheim 

Ausländischer Fertigungsort: 

Tschechische Republik 

Bicker Elektronik GmbH, 

2686609 Donauwörth 

www.bicker.de 

Fertigungsstandort: Donauwörth 


Taiwan 

Block Transformatoren- 

27Elektronik GmbH & Co. 

KG, 27283 Verden 

www.block-trafo.de 

Fertigungsstandort: Verden 

28 

Deutronic Elektronik 

GmbH, 84166 Adlkofen 

www.deutronic.com 

Fertigungsstandort: Adlkofen 


Tschechische Republik 

Eaton Power Quality 

29GmbH, 77855 Achern 

www.powerware.de 

Fertigungsstandort: Achern 

Eltek Valere, 

3060386 Frankfurt am Main 

www.eltekvalere.com 

Fertigungsstandort: 

Frankfurt am Main, Drebach 

EPLAX GmbH, 

3128279 Bremen 

www.eplax.de 

Fertigungsstandort: Bremen 

Heiden power GmbH, 

3286932 Pürgen 

www.heidenpower.de 

Fertigungsstandort: Pürgen 

TDK-Lambda GmbH, 

3377855 Achern 

http://de.tdk-lambda.com 

Fertigungsstandort: Achern 

Phoenix Contact GmbH & 

34Co. KG, 32823 Blomberg 

www.interface.phoenixcontact.com 

Fertigungsstandort: 

Bad Pyrmont 50 % 


Nanjing/China 

Puls GmbH, 

3581925 München 

www.pulspower.de 

Fertigungsstandort: Chemnitz 


Chomutov/Tschechische Republik 

Reo Inductive Compo- 

AG, 42657 Solingen 

36nents 

www.reo.de 

Fertigungsstandort: Solingen 

RSG Electronic 

37Components GmbH, 

63069 Offenbach am Main 

IBEK Electronic AG, 

www.rsd-electronic.de 505430 Wettingen 

Fertigungsstandort: RSG Elotech www.ibek.ch 

Lobenstein/Thüringen 85% 

Fertigungsstandort: Wettingen 

_06DRY_TOELLNER_2 Generatoren_86x29 2_as_gepr.pdf;S: 1;Format:(86.00 x 29.00 mm);03. Nov 2010 12:28:02 

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Funktions-Generatoren 

Ausländische Fertigungsorte: 

verschiedene in Taiwan und China 

Zentro-Elektrik GmbH & 

38Co. KG, 75179 Pforzheim 

www.zentro-elektrik.com 

Fertigungsstandort: Pforzheim 


Polen 

Gustav Klein GmbH & Co. 

43KG, 86956 Schongau 

www.gustav-klein.de 

Fertigungsstandorte: Schongau 

und Inzingen/Österreich 

Friwo Gerätebau GmbH, 

4448346 Ostbevern 

www.friwo.de 

Fertigungsstandorte: Ostbevern 

und China 

Österreich 

Egston System Electro- 

Eggenburg GmbH, 

51nics 

3730 Eggenburg 

www.egston.com 

Recom Development and 

52Trading GmbH, 

4810 Gmunden 

www.recom-international.com 

Fertigungsstandorte: Gmunden 

(Test und Entwicklung), Taiwan 

Austriamicrosystems AG, 

538141 Unterpremstätten 

Fertigungsstandort: Unterpremstätten 

Schweiz 

Power-One AG, 

478610 Uster 

www.power-one.com 

Fertigungsstandort: Uster 

Fabrimex AG, 

488608 Bubikon 

www.fabrimex.ch 

Fertigungsstandort: in D-Greistetten 

Newave SA, 

496572 Quartina 

www.newavenergy.com/de 

Fertigungsstandort: Biel, Quartino 




LED-Treiber 

Spot on 

LED-Treiber für Hochleistungs-Leuchten 

Der Betrieb von LEDs in Hochleistungs-Leuchten muss mit hohem Wirkungsgrad 

und ohne Netzrückwirkungen erfolgen. elektronik industrie zeigt zwei praktische 

Lösungen. Die erste wird direkt aus dem Netz gespeist, die zweite ist optimiert auf 

große LED-Arrays. 

Autor: Kamal Najmi 

Die europäische Norm EN61000-3-2 legt strikte Grenzwerte 

für die Netzrückwirkungen von Beleuchtungseinrichtungen 

mit einer Leistung über 25 W fest. Darüber hinaus 

müssen diese den Leistungsfaktor-Vorschriften entsprechen 

und deshalb über eine aktive PFC-Schaltung verfügen. 

PFC-Schaltung mit dem LED-Treiber LM3445 

Die erste Lösung besteht aus einer PFC-Schaltung als Front-End 

und dem LED-Treiber LM3445. Bild 1 zeigt das Blockschaltbild, 

die ohne galvanische Isolation auskommt und es daher auf einen 

höheren Wirkungsgrad bringt. In diesem ersten Vorschlag befindet 

sich die Isolationsbarriere zwischen dem Kühlkörper und den 

LEDs und wird mit Isolierband oder einer Keramikschicht hergestellt. 

Da keine elektrische Isolation erforderlich ist, verbessert sich 

der Wirkungsgrad. 

Die Hauptaufgabe des Netzteils besteht darin, die gleichgerichtete 

Wechselspannung in einen geregelten Gleichstrom zu verwandeln. 

Das folgende Beispiel ist für 30 in Reihe geschaltete High- 

Brightness-LEDs optimiert und für einen Strom von 350 mA sowie 

einer maximalen Leistung von 35 W ausgelegt. Das Netzteil bietet 

den LEDs Schutz, begrenzt die Spannungsspitzen am Eingang und 

schützt vor hohen Einschalt-Strömen beim Anstecken. Die allgemeine 

Konformität des Netzteils entspricht den einschlägigen europäischen 

Normen. 

T8-Leuchtmittel samt Vorschaltgerät 

Bei dem folgenden Applikationsbeispiel handelt es sich um einen 

T8-Leuchtstoffröhrenersatz mit 35 W Leistung, der mit einem 

Vorschaltgerät versehen ist (Bild 2). Das Vorschaltgerät ist gegen 

Fehler wie etwa Stromkreisunterbrechungen im LED-String, Kurzschluss 

oder Überlast und -temperatur geschützt. Das Design ist 

dementsprechend sehr betriebssicher. Die wichtigsten Eigenschaften 

des T8-Leuchtmittels samt Vorschaltgerät sind: 

■■ Für europäische Netzspannungen ausgelegt, jedoch erweiterbar 

auf 85…265 V AC. 

■■ 

Leistungsfaktor: 0,98, Ausgangsstrom: 350 mA 

■■ 

Ausgangsspannung (abhängig vom U -Wert der LEDs): 

F 

100 V ±20 % 

■■ Netzrückwirkungen (Oberschwingungen) entsprechen 

EN61000-3-2 Klasse C 

■■ Leitungsgebundene EMI entsprechen EN55022 

■■ Eingestrahlte EMI entsprechen EN55022 

■■ Wirkungsgrad: 87 %, Passive Kühlung 

■■ Temperaturbereich 20 °C bis +65 °C, lange Lebensdauer dank 

Polymer-Kondensator 

Die T8-Röhre von Osram ist bestückt mit 90 LED des Typs LCW_ 

G5GP-GX-6S in drei Strings mit Stromaufteilung. 

Erste Stufe: Die PFC-Schaltung 

Für das hier beschriebene Vorschaltgerät ist die Norm EN-61000-3-2 

Klasse C anzuwenden, die für alle Beleuchtungsprodukte, darunter 

auch Dimmer, mit einer aktiven Leistungsaufnahme über 25 W 

gilt. Die PFC-Schaltung arbeitet im Critical Conduction Mode als 

Aufwärtswandler. Sie liefert eine relativ stabile Ausgangsspannung 

(380 V DC), die als Eingangsspannung für den LED-Treiber dient. 

Dieser wiederum arbeitet als Abwärtswandler mit Konstantstromregelung 

und ist daher für den Betrieb an einer gleichgerichteten 

Eingangsspannung geeignet. Da der LED-Treiber mit einer hohen 

Eingangswelligkeit konfrontiert wird, wird die 380-V-DC-Leitung 

mit einem kleinen Kondensator versehen. Im Vorschaltgerät werden 

wegen der Lebensdauer keine Elkos, sondern Filmkondensatoren 

eingesetzt. 

Zweite Stufe: LED-Treiber mit dem Konstantstromregler 

Der LM3445 ist ein adaptiver, mit konstantem Off-Intervall arbeitender 

Abwärts-Konstantstromregler, der für die Kompatibilität zu 

Triac-Dimmern und PWM-Signalen ausgelegt ist. Der Baustein 

liefert einen konstanten Strom zur Ansteuerung von Hochleistungs-LEDs, 

wobei der eingebaute Dimmungs-Decoder einen weiten 

Dimmungsbereich unterstützt. 




LED-Treiber 

Bild 4: Blockschaltbild der 

alternativen Schaltung. 

Bild 2: Ansicht des 

LED-basierten 

T8-Ersatzleuchtmittels. 

Anlaufbild: Thomas R. - Fotolia; Bilder: National Semiconductor 

Bild 1: Blockschaltbild der Ansteuerschaltung 

für ein T8-Ersatzleuchtmittel auf LED-Basis. 

Bild 3: Drain-Source- 

Spannung und Strom in 

Q3 für einen kompletten 

Netzspannungszyklus. 

Bild 3 zeigt im Detail den Verlauf der Drain-Source-Spannung 

und des Stroms von Q3 für einen kompletten Zyklus des LED-Treibers. 

Dieser Zyklus lässt sich in vier Phasen untergliedern: 

1. Einschaltphase 2. Leitphase 3. Ausschaltphase 4. Aus-Phase (Energie 

wird an den Verbraucher abgegeben). 

Der LED-Treiber regelt den Strom in der angeschlossenen LED- 

Kette nach dem Constant-Off-Time-Verfahren. Während der Leitphase 

des MOSFET steigt der durch die Induktivität fließende LED- 

Strom an, bis er einen von der Referenzspannung und dem Stromabtastwiderstand 

festgelegten Spitzenwert erreicht. Mit dem Erreichen 

dieses Maximalwerts schaltet der MOSFET ab, und die Diode 

wird während des Zeitraums Toff leitend. Es wurden mehrere Änderungen 

vorgenommen, um die Zahl der angesteuerten LEDs zu erhöhen. 

Unter anderem wurde ein erfolgreicher Test mit 60 LEDs in 

einem String durchgeführt, bei dem bei 70 W Ausgangsleistung ein 

Gesamtwirkungsgrad von 92 % erzielt wurde. Möglich ist auch die 

Verwendung mehrerer Ketten mit jeweils 30 LEDs oder mehr, wenn 

mehrere LM3445-Stufen parallelgeschaltet werden. In diesem Fall 

entsteht jedoch ein größerer Verkabelungsaufwand zum Anschließen 

der LEDs. 

Lineare LED-Treiberlösung mit LM3464 

Einen anderen Ansatz zeigt Bild 4. Die Ausgangsspannung des primären 

Netzteils ist hier kleiner als 60 V, sodass das maximale Spannungs- 

Limit der Vorschrift UL1310 Klasse 2 eingehalten wird. Wird ein isoliertes 

System mit begrenzter Sekundärspannung gewünscht, bleibt 

keine andere Möglichkeit, als die LEDs in mehr als einer Kette anzuordnen. 

Auf der Sekundärseite kombiniert der neue LED-Treiber- 

Controller mehrere Kanäle. Jeder LM3464 steuert bis zu vier externe 

Leistungs-N-MOSFETs an, die als Leistungs-Linearregler dienen. Somit 

sind mehrere Strings mit jeweils bis zu 15 in Reihe geschalteten 

LEDs möglich. Der empfohlene maximale Durchschnittsstrom beträgt 

bis zu 500 mA je Kanal. Bild 4 zeigt, wie der LM3464 das isolierte 

Primär-Netzteil steuern kann, indem auf einen entsprechenden 

Befehl des LM3464 hin die Ausgangsspannung (VO) dynamisch so 

angepasst wird, dass an jedem Linearregler die minimal tolerierbare 

Spannung liegt. Grundlage für die Einstellung von VO ist dabei stets 

der Kanal mit der höchsten Stringspannung. Der LM3464 kann eine 

Energieeffizienz von mehr als 95 % erzielen, auch wenn bis zu 350 mA 

je Kanal bereitgestellt werden. Ein wichtiger Unterschied zwischen 

den Schaltungen aus Bild 1 und Bild 4 besteht darin, dass mit dem 

LM3464 keine neuen Schaltfrequenzen ins Spiel kommen. (sb) ■ 

Zwei Lösungen 

Erläutert wird die Implementierung eines AC/DC-Abwärtswandlers, 

der 30 High-Brightness-LEDs, die zu einem String verschaltet sind, mit 

einem sehr hohen Wirkungsgrad treibt. Gezeigt wird außerdem eine 

Architektur auf der Basis eines anderen Konzepts. Hier kommen ein 

isoliertes AC/DC-Netzteil und der LED-Treiber mit dynamischer Headroom-Regelung 

LM3464 zum Einsatz. Diese Lösung vermeidet jegliche 

EMI-Probleme und ermöglicht einen sehr hohen Wirkungsgrad. 

Nützliche Links : 

■ www.national.com/pf/LM/LM3445.html 

www.national.com/pf/LM/LM3464.html 

■ 

Der Autor: Kamal Najmi ist Power Design Engineer Lighting, 

Europe, bei National Semiconductor in Fürstenfeldbruck 



422ei0111 

_06DRX_TOELLNER_1 Verstärker_86x29 1_as_gepr.pdf;S: 1;Format:(86.00 x 29.00 mm);03. Nov 2010 12:28:01 

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LED-Netzteile 

Ohne Strom kein (LED)-Licht 

Wissenwertes über LED-Stromversorgungen 

Als erstes stellt sich die Frage, worin unterscheiden sich herkömmliche Netzteile für den industriellen 

Einsatz von Stromversorgungen für Beleuchtungen speziell LED-Lampen? Ein Blick auf die Normen hilft 

dabei. Alle herkömmlichen Netzteile, wie sie zum Beispiel Emtron von Mean Well anbietet, eigenen sich für 

den Industriebereich und verfügen über eine EN60950 (Sicherheits-) Zulassung, d.h. sie halten die 

EN60950 ein und/oder beziehen sich darauf. Das gleiche trifft für die geforderten EMV-Normen für den 

Industriebereich zu. 

Autor: Jörg Traum 

LED-Netzteile von seriösen Anbietern halten die EN61347 

(Sicherheits-) oder auch EN60598 (Street light) Zulassung 

ein oder beziehen sich darauf. Das gleiche trifft für die 

EMV-Normen für die Beleuchtungstechnik zu, wobei in 

der Beleuchtungstechnik ab 25 W eine aktive PFC (Leistungsfaktorkorrektur) 

EN61000-3-2 Klasse C gefordert ist. Diese Normen 

gelten alle für den europäischen Raum, Tabelle 1 zeigt die geforderten 

Normen für die unterschiedlichen Ländern. 

Entscheidend: die Anwendung 

Der Entwickler oder Kunde muss wissen, in welche Kategorie seine 

Applikation eingeordnet wird. Dies ist entscheidend für die Endabnahme 

des Gerätes. Er muss klar festlegen, ob sein Gerät zu einer 

Innen-, Außen-, Bühnen-, Dekorationsbeleuchtung und so weiter 

gehört. Diese Kriterien müssen schon vor der Entwicklung abgeklärt 

sein. Erst wenn diese feststehen, kann ein Stromversorgungshersteller 

wie Emtron den Kunden beratend zur Seite stehen und 

das entsprechende Netzteil mit den geforderten Normen anbieten. 

Der Vertrieb von Emtron besteht bei einer Neuentwicklung immer 

darauf, dass die Kunden entsprechende Mustertests durchführen und 

die Netzteile auf ihre Verwendung hin genau prüfen. Ratsam ist es, ein 

Prüflabor zu Rate zu ziehen, da es im Zulassungsdschungel einige Fallen 

bzw. „Einreihungsfragen“ gibt. Anhand der Datenblätter sowie von 

Mustergeräten kann das Prüflabor schon vorab entscheiden, ob das 

Netzteil für die Applikation des Kunden geeignet ist und kann entsprechende 

Zulassungshinweise geben. Das erspart sehr viel Zeit bei 

der finalen Abnahme des Endgeräts. Bei der Entwicklung eines kompletten 

LED-Beleuchtungssystems gilt es weiter Richtlinien und Normen 

zu berücksichtigen wie die Tabellen 3 und 4 zeigen. 

LED ist nicht gleich LED 

Während für eine einfache Indikator-LED in der Regel ein simpler 

Vorwiderstand genügt, benötigen moderne Hochleistungs-LEDs 

meist eine spezielle Treiber-Schaltung, um einen konstanten Strom 

zu gewährleisten und so die Lebensdauer und Helligkeit optimal zu 

nutzen. Häufig verwendet man hierfür dann Schaltregler (Step-UP/ 

Step Down), um nur geringe Verluste zu erzeugen. Diese LED-Netzteile 

lassen sich natürlich auch in anderen Anwendungsgebieten einsetzen. 

Im Endeffekt entscheiden sich die Kunden für die entsprechende, 

effizienteste Lösung bzw. eine dem Budget entgegenkommenden 

Lösung. Hier steht Emtron seinen Kunden beratend zur Seite. Letztlich 

geht es darum, den Kunden von einer Lösung mit einem LED- 

Netzteil zu überzeugen, die zwar preislich nicht an eine Lösung mit 

Vorwiderstand herankommt, aber auf Grund der Vielzahl der Netzteile 

und des hohen Wirkungsgrads einfacher, d.h. schneller zu implementieren 

ist, langlebiger und zuverlässiger arbeitet und somit im 

Endeffekt kostengünstiger ist als eine billigere Lösung. 

Die richtige Stromversorgung 

Es gibt unzählige Typenangebote für LED-Stromversorgungen. 

Wie findet man die richtige für die jeweilige Anwendung? Die Firma 

hat dazu eine LED-Broschüre herausgebracht, in der für die 

Kunden ein kleiner „Entscheidungsbaum“ aufgezeichnet ist. 

Zu dem lässt sich eine grobe Einteilung der LED-Stromversorgungen 

vornehmen: 

■ LP-Serie: Gebäude, Bühnen, LED-Displays und dekorative Beleuchtungen. 

ELN-Serie: Dekorative Beleuchtungen und LED-Displays. 

■ 

Bild: ????????????????????? 




LED-Netzteile 

LED 

power 

supply 

Lighting 

system 

Street 

light 

IP 

level 

Other 

requirements 

Lighting 

standard 

■ 

Taiwan China EU North America Notes 

CNS 15174 GB19510.1 EN61347-1 

C4499 

EN61347-2-13 

IEC62384 

CNS15015 

C4500 

CNS14335 

GB19510.1 

GB19510.2~13 

GB7000.1~18 

EN61347-1 UL1310 

EN61347-2-2~12 

EN60598-1 

EN60598-2-2~24 

UL8750 

UL1310 class 2 

UL60950-1 (LPS) 

UL1012 (system 

concern) 

UL60950-1 (LPS) 

UL1012 (system) 

UL48/UL65/ 

UL588/UL1598/ 

UL 879 

(SAM List) 

Mainly 

EN61347-2-13 

(USA bases 

mainly on 

UL1310 

class2) 

Mainly 

EN61347-1 & 

EN60598-1 

(except USA) 

CNS15233 

CNS9118 

GB7000.5 EN60598-2-3 UL8750 

UL1598 

Mainly 

EN60598-2-3 

IP65 IP55 IP55 UL50 

> IP55 

(power 

NEMA 3×~4× 

IP54) 

MM Mark · F SAM list 

mark · SELV 

Geforderte Sicherheits-Normen in unterschiedlichen Ländern. 

(alle Tabellen: Emtron ) 

EMI 

Taiwan China EU North 

America 

CNS14115 GB17743 EN55015 FCC 

CNS13438 

Part 18 

Notes 

Mainly 

EN55015 

EMS CNS14676 GB18595 EN61547 Mainly 

EN61547 

Harmonic GB17625.1 EN61000-3-2 

Class C 

Geforderte EMV-Normen in unterschiedlichen Ländern. 

Mainly 

EN61000-3-2 

PLN-Serie: LED-Displays und Schildertechnik. 

■ HLG-Serie: Straßenbeleuchtung und Beleuchtungssysteme. 

■ PLP-Serie: Einbaubeleuchtung und Beleuchtungssysteme. 

■ ULP-Serie: Einbaubeleuchtung und Beleuchtungssysteme, Straßenbeleuchtung. 

■ CEN/CLG-Serie: Raum- und Unterflurbeleuchtung, Schildertechnik, 

LED-Displaysysteme. 

Die herkömmlichen Netzteile bieten eine konstante Ausgangsspannung. 

Emtron, die eine umfangreiche Produktpalette an 

Stromversorgungen für LED-Lampen anbietet, hat zusammen mit 

dem taiwanesischen Hersteller Mean Well spezielle Netzteile im 

Programm, die in einem bestimmten Bereich mit einem konstanten 

Strom arbeiten. Des Weiteren stehen auch reine Konstantstromquellen 

zur Verfügung. 

Besonderen Wert legt man auf die Tatsache, dass die Netzteile 

weltweit und universell einsetzbar sind und bereits mit den gängigen 

Normen versehen sind. So können die vergossenen CLG- 

Netzteile auch in rauer, industrieller Umgebung mit Spritzwasser 

eingesetzt werden und sind nicht zwangsläufig an eine LED-Anwendung 

gebunden. Weniger Modelle und höhere Stückzahlen 

ermöglichen Kosteneinsparungen. 

Eine Neuheit auf diesem Gebiet ist die HLG/HLGH-Serie. Die 

HLG-Typen werden mit einem Eingangsbereich von 90 VAC...264 

VAC und die HLGH-Modelle mit einem Eingangsbereich von 90 

VAC...305 VAC angeboten. Hervorzuheben ist der hohe Wirkungsgrad 

von 90 bis 94,5 Prozent (abhängig von der Ausgangsspannung) 

und der hohe Leistungsfaktor. Das Gehäuse ist in IP65 oder 

IP67 erhältlich. Des Weiteren bietet Emtron auch DC/DC LED- 

Treiber von Powertrade bis 1 A an. 

Beratung, Design-in-Hilfe 

Alle Mitarbeiter im Vertrieb verfügen über technische Kenntnisse 

und können damit die Kunden eingehend beraten. Verlangt der 

Sicherheit 

EMV 

Europäische 

Richtlinien 

Gesetze 

Deutschland 

Normen 

Prüfzeichen 

LED-Module Fassungen Betriebsgeräte Leuchten 

> 50 Vac, > 75 Vdc > 50 Vac, > 75 Vdc > 50 Vac, > 75 Vdc 

Niederspannungs- Niederspannungs- Niederspannungs- 

RL 2006/95/EG RL 2006/95/EG RL 2006/95/EG 

Kunde tiefergehende Informationen, die auf die externe Beschaltung, 

Schaltungstechnik oder Schaltungspläne zurückgreifen, 

kommen die Techniker zum Zuge. Diese werden in regelmäßigen 

Abständen seitens des Herstellers auf die Besonderheiten 

neuer Produkte direkt beim Hersteller geschult. Für Zulassungsfragen 

arbeitet die Firma mit einem akkreditierten Prüflabor 

zusammen. Im eigenen Labor können außerdem nach Absprache 

mit dem Hersteller Modifikationen und Fehleranalysen 

durchgeführt werden. 


Emtron ist seit gut 20 Jahren autorisierter Distributor von Mean 

Well Netzteilen in Deutschland gemäß dem MW-Motto: „Act Global 

- Support Local“, d.h. globaler Auftritt von Mean Well, lokale 

Unterstützung durch Emtron. Bei komplexen Projekten steht Mean 

Well Emtron beratend zur Seite.(sb) 

■ 

Der Autor: Jörg Traum ist Geschäftsführer 

bei Emtron electronic 

> 50 Vac, > 75 Vdc 

Niederspannungs- 

RL 2006/95/EG 

Produktsicherheits- Produktsicherheits- Produktsicherheits- Produktsicherheits- 

RL 2001/95/EG RL 2001/95/EG RL 2001/95/EG RL 2001/95/EG 

Geräte- und Geräte- und Geräte- und Geräte- und 

Produktsicherheitsgesetz 

Produktsicher- 



(GPSG) heitsgesetz (GPSG) heitsgesetz (GPSG) heitsgesetz (GPSG) 

01.05.2004 01.05.2004 01.05.2004a 01.05.2004 

IEC 62031 

DIN EN 62031 

Europäische EMV-Richtlinie 

Richtlinien 2004/108/EG 

Gesetze EMV-Gesetz 

Deutschland 26.02.2008 

Normen DIN EN 55015 

DIN EN 61547 

DIN EN 61000-3-2 

DIN EN 61000-3-3 

Prüfzeichen 

DIN EN 60838-2-2 DIN EN 61347-1 DIN EN 60598-1-1 

DIN EN 61347-2-13 DIN EN 60598-2-.. 

DIN EN 60825-1 

Sicherheitsvorschriften für LED-Module, Fassungen, Betriebsgeräte und 

Leuchten. 

EMV-Richtlinie 

2004/108/EG 

EMV-Gesetz 

26.02.2008 

DIN EN 55015 

DIN EN 61547 

DIN EN 61000-3-2 

DIN EN 61000-3-3 

EMV-Richtlinie 

2004/108/EG 

EMV-Gesetz 

26.02.2008 

DIN EN 55015 

DIN EN 61547 

DIN EN 61000-3-2 

DIN EN 61000-3-3 

EMV-Vorschriften für LED-Module, Fassungen, Betriebsgeräte und Leuchten. 


Lösungen für besondere Anforderungen 

Emtron bietet von Mean Well eine umfangreiche Produktpalette an 

Stromversorgungen für LED-Lampen an und hat spezielle Netzteile 

entwickelt, die in einem bestimmten Bereich mit einem konstanten 

Strom arbeiten. Des Weiteren stehen auch reine Konstantstromquellen 

zur Verfügung. Besonderen Wert legt man auf die Tatsache, dass 

die Netzteile weltweit und universell einsetzbar sind und bereits den 

gängigen Normen entsprechen. 


420ei0111 



Power-Management-ICs 

Bild 1: Blockschaltung 

des LTC3108. 

Energie erntende Bausteine 

Drahtlose Sensoren aus vorhandener Abwärme speisen 

Die rasche Verbreitung von drahtlosen Sensoren mit extrem geringem Stromverbrauch 

für Mess- und Steuerungsanwendungen, kombiniert mit der neuen Energieernte-Technik, 

ermöglichen es, autonome Systeme zu realisieren, die vollständig mit Energie aus der 

lokalen Umgebung gespeist werden, anstatt wie bisher aus Batterien. Autor: David Salerno 

Bilder: Linear Technology 

Viele drahtlose Sensorsysteme verbrauchen nur sehr wenig 

durchschnittliche Leistung, wodurch sie erste Wahl sind, 

mit geernteter Energie betrieben zu werden. Da Sensoren in 

Netzwerken häufig verwendet werden, um physikalische 

Größen zu überwachen, die sich nur langsam ändern, können Messungen 

selten durchgeführt und ihre Werte übertragen werden, was 

wiederum in einem sehr kleinen Tastverhältnis (Arbeitszyklus) und 

damit auch in einer nur geringen benötigten durchschnittlichen 

Leistung resultiert. Wenn ein Sensorsystem im Betrieb zum Beispiel 

an 3,3 V bei 30 mA 100 mW verbraucht, aber nur alle 10 s für 10 ms 

aktiv ist, dann beträgt die benötigte Durchschnittsleistung nur 0,1 

mW. Dabei nimmt man an, dass der Strom des Sensorsystems während 

der inaktiven Zeiten zwischen den Übertragungen auf einige 

wenige µA reduziert ist. 

Das fehlende Glied – bis jetzt! 

Mikroprozessoren und analoge Sensoren, die nur wenige µW an 

Verlustleistung verbrauchen sowie kleine, preiswerte und verlustleistungsarme 

HF-Sender/Empfänger sind heute allgemein verfügbar. 

Das fehlende Glied für den praktischen Einsatz des Energieerntens 

war der Funktionsblock Leistungswandler/ Power-Management, 

der mit einer oder mehreren gemeinsamen Quellen an 

verfügbarer Energie arbeiten kann. Mit seiner Fähigkeit, kleine 

Eingangsspannungen von 20 mV einzuschalten, ist der LTC3108 

das bisher fehlende Glied für die thermische Energieernte. Erhältlich 

entweder in einem 3 mm x 4 mm x 0,75 mm großen 12-poligen 

DFN-Gehäuse oder im 16-poligen SSOP, ist der LTC3108 eine 

kompakte, hoch integrierte Power-Management-Lösung zur Versorgung 

von drahtlosen Sensoren mit einem thermoelektrischen 

Generator (TEG) aus sehr kleinen Temperaturunterschieden (∆T) 

von bis zu 1 °C. 

Wie Bild 1 zeigt, verwendet der LTC3108 kleine Aufwärtstransformatoren 

und einen internen MOSFET, um damit einen Resonanzoszillator 

zu bilden. Mit einem Wicklungsverhältnis von 1:100 kann 

der Wandler so geringe Eingangsspannungen bis hinunter zu 20 mV 

einschalten (hochfahren). Die Sekundärwicklung des Trafos versorgt 

eine Ladungspumpe und eine Gleichrichterschaltung, die wiederum 

das IC versorgen und die Ausgangskondensatoren laden. Ein 

2,2-V-LDO-Ausgang ist speziell dafür entwickelt, zuerst in Regelung 

zu gehen und damit einen Mikroprozessor so schnell wie möglich 

mit Spannung zu versorgen. Der Haupt-Ausgangskondensator wird 

dann auf die, über die mit den VS1- und VS2-Pins (2,35 V, 3,3 V, 4,1 

V oder 5,0 V) programmierte Spannung geladen, um die Sensoren, 

Analogschaltungen oder HF-Transceiver zu versorgen. Der Energieinhalt 

des V OUT 

Ausgangskondensators speist den Burst, der nötig 

ist, um den Puls des kurzen Arbeitstakts zu laden, in dem der draht- 






Einfache, effektive Power-Management-Lösung 

Mit ihrer besonderen Fähigkeit mit Eingangsspannungen bis hinunter 

zu 20 mV arbeiten zu können, oder an sehr geringen Spannungen 

beliebiger Polarität, bieten die Bausteine LTC3108 und LTC3109 einfache, 

effektive Power-Management-Lösungen, die es ermöglichen, 

drahtlose Sensoren und andere Applikationen mit extrem geringer 

Verlustleistung aus marktgängigen Thermoelektrischen Bauteilen 

zu versorgen. 


503ei0111 

lose Sensor aktiv ist und seine Daten überträgt. Ein geschalteter Ausgang 

(V OUT2 

) steht ebenfalls zur Verfügung, um Schaltungen zu versorgen, 

die keine Abschalt- oder Schlaf-Modi besitzen. Ein Power- 

Good-Ausgang informiert den Host, dass die Haupt-Ausgangsspannung 

nahe an ihrem geregelten Wert ist. Ist V OUT 

in der Regelung, 

wird der geerntete Strom auf den V STORE 

-Pin umgelenkt, um einen 

optionalen Speicherkondensator oder wieder aufladbare Batterien 

aufzuladen. Dieses Speicherelement kann auch dazu verwendet werden, 

das System zu versorgen, wenn die Energie erntende Quelle 

zeitweise unterbrochen ist. 

Thermoelektrische Generatoren 

Thermoelektrische Generatoren (TEGs) sind einfach TECs (thermoelektrische 

Kühlelemente) die umgekehrt arbeiten. TEGs wandeln 

einen Temperaturunterschied in einem Bauteil (was in einem 

Wärmefluss durch dieses resultiert), auf Grund des Seebeck-Effekts 

in eine Spannung um. Die Amplitude und Polarität der Ausgangsspannung 

ist abhängig von der Größe und Richtung des Temperaturunterschieds, 

den der TEG aufnimmt. Wenn die heißen und kalten 

Seiten des TEG vertauscht werden, ändert sich entsprechend auch 

die Polarität der Ausgangsspannung. Ein TEG kann als eine temperaturabhängige 

Spannungsquelle mit einem Reihenwiderstand (spezifiziert 

als ein AC-Widerstand) modelliert werden. 

TEGs gibt es in einer Vielzahl von Ausmaßen und mit elektrischen 

Eigenschaften. Die meisten Module sind quadratisch, mit 

Kantenlängen zwischen 10 mm und 50 mm sowie einer typischen 

Höhe von 2 mm bis 5 mm. Ihre Leerlauf-Ausgangsspannung liegt, 

abhängig von ihrer Größe, im Bereich von 10 mV/K bis 50 mV/K. 

Allgemein gesagt, größere Module generieren größere Ausgangsspannungen 

für ein gegebenes ∆T haben aber einen höheren AC- 

Widerstand und einen geringeren thermischen Widerstand. Die 

Ausmaße des benötigten TEG für eine vorgegebene Applikation 

hängen ab vom verfügbaren ∆T, der maximalen Leistung, die der 

Verbraucher benötigt und dem thermischen Widerstand des Kühlkörpers, 

mit dem eine Seite des TEG gekühlt wird. 

Um die maximale Energiemenge aus dem TEG zu gewinnen, muss 

die Impedanz des Wandlereingangs eine angemessene Lastanpassung 

_06DRZ_TOELLNER_3 Netzgeräte 86x29 3_as_gepr.pdf;S: 1;Format:(86.00 x 29.00 mm);03. Nov 2010 12:28:00 

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Netzgeräte 

Labor- 

Leistungs- 





Bild 2: Einfaches thermisches Modell eines TEG und Kühlkörpers (links). 

an den AC-Widerstand des TEG aufweisen. Der Wandler LTC3108 

hat eine Eingangsimpedanz von rund 2,5 Ω, was in die Mitte des Bereichs 

des AC-Widerstands (0,5 Ω bis 7,5 Ω) der meisten TEGs fällt. 

Thermische Überlegungen 

Wenn man einen TEG auf eine warme Oberfläche platziert, um Energie 

zu ernten, muss ein Kühlkörper an der kalten Seite des TEG angebracht 

werden, um eine Wärmeableitung über die Umgebungsluft zu 

ermöglichen. Der am TEG festgestellte ∆T wird wegen des thermischen 

Widerstands des Kühlkörpers weniger als die Differenz zwischen 

der warmen Oberfläche und der Umgebung betragen, weil der 

TEG einen relativ geringen thermischen Widerstand (typisch im Bereich 

von 1 °C/W bis 20 °C/W) hat. 

Entsprechend dem einfachen thermischen Modell in Bild 2 nimmt 

man an, dass eine große Maschine, die in einer Umgebung mit 25 °C 

arbeitet, im Betrieb eine Oberflächentemperatur von 35 °C aufweist. 

Ein TEG wird an dieser Maschine angebracht, mit einem Kühlkörper 

auf der kühlen Seite (Umgebungstemperatur) des TEG. Der thermische 

Widerstand des Kühlkörpers und des TEG diktieren, welche 

Menge des gesamten ∆T von 10 °C am TEG verfügbar ist. Angenommen 

der thermische Widerstand der Wärmequelle (RS) ist vernachlässigbar, 

wenn der thermische Widerstand des TEG (RTEG) 4 °C/W 

und der thermische Widerstand des Kühlkörpers (RHS) auch 4 °C/W 

beträgt, dann ist der resultierende ∆T am TEG nur 5 °C. 

Große TEGs besitzen wegen ihrer größeren Oberfläche geringere 

thermische Widerstände als kleinere und benötigen deswegen einen 

größeren Kühlkörper um von Vorteil zu sein. In Applikationen in denen 

ein relativ kleiner Kühlkörper eingesetzt werden muss, auf Grund 

von Platz- oder Kostengründen, kann ein kleinerer TEG eine größere 

Ausgangsleistung erzeugen, als ein größerer. Ein Kühlkörper mit einem 

thermischen Widerstand, der gleich oder geringer als der des 

TEG ist, maximiert die Ausgabe der elektrischen Energie, da er den 

Temperaturabfall im TEG maximiert. 

Bild 3: Applikationsbeispiel für einen drahtlosen Sensor (rechts). 

Anwendung mit gepulster Last 

Eine typische drahtlose Sensoranwendung, die von einem TEG versorgt 

wird, ist in Bild 3 dargestellt. In diesem Beispiel ist ein Temperaturunterschied 

von mindestens 4 °C am TEG verfügbar, so dass ein 

Transformatorverhältnis von 1:50 für die höchste Ausgangsleistung 

gewählt wurde. Der LTC3108 hat die mehrfachen Ausgänge, die für 

einen typischen drahtlosen Sensor nötig sind. Der 2,2-V-LDO-Ausgang 

versorgt den Mikroprozessor, während V OUT 

mit den VS1- und 

VS2-Pins auf 3,3 V programmiert wurde, um den HF-Sender/Empfänger 

zu versorgen. Der geschaltete V OUT 

(V OUT2 

) ist vom Mikroprozessor 

gesteuert, um die 3,3-V-Sensoren nur wenn dies nötig ist, zu 

versorgen. Der PGOOD-Ausgang zeigt dem Mikroprozessor an, 

wenn V OUT 

93 % seines geregelten Wertes erreicht hat. Um den Betrieb 

auch bei fehlender Eingangsspannung aufrecht zu erhalten, wird im 

Hintergrund ein 0,1-F-Speicherkondensator über den V STORE 

-Pin geladen. 

Dieser Kondensator kann bis zur Klemmspannung von 5,25 V 

des V AUX 

Shunt-Reglers geladen werden. Fällt die Eingangsspannungsquelle 

aus, wird die Energie automatisch von diesem Speicherkondensator 

geliefert, um das IC zu versorgen und die Regelung von V LDO 

und V OUT 

aufrecht zu erhalten. 

Der Speicherkondensator C OUT 

wurde so ausgelegt, dass er einen 

Gesamtlastpuls von 15 mA für eine Dauer von 10 ms ausgibt, was einen 

Spannungsabfall von 0,33 V in V OUT 

während des Lastpulses, 

nach Formel 1 ergibt. Man beachte, dass I PULSE 

-Lasten an V LDO 

und 

V OUT2 

und auch an V OUT 

einschließt, und der Ladestrom nicht eingeschlossen 

ist, da er sehr klein im Vergleich zum Laststrom sein kann. 

Unter diesen Voraussetzungen muss C OUT 

mindestens 454 µF betragen, 

so dass ein 470-µF-Kondensator gewählt wurde. 

Mit dem gezeigten TEG (und richtig ausgelegtem Kühlkörper) arbeitete 

man mit einem ∆T von 5 K, womit der durchschnittliche vom 

LTC3108 gelieferte Ladestrom bei 3,3 V rund 560 µA ist. Mit diesen 

Informationen kann man berechnen, wie lange es dauert, den Speicherkondensator 

an V OUT 

zum ersten Mal aufzuladen und wie häufig 

diese Schaltung einen Puls übertragen kann. Angenommen die Last 

an V LDO 

und V OUT 

ist während des Aufladens sehr klein, beträgt die 

anfängliche Ladezeit für V OUT 

2,77 s (siehe Formel 2). 

Angenommen der Laststrom zwischen den übertragenen Pulsen ist 

sehr klein, gibt es eine einfache Methode die maximale Übertragungsrate 

zu bestimmen indem die durchschnittliche vom LTC3108 verfügbare 

Ausgangsleistung, in diesem Falle 3,3V x 560 µA = 1,85 mW 

durch die während einem Puls erforderliche Leistung, in diesem Fall 

3,3 V x 15 mA = 49,5 mW geteilt wird. Das maximale Tastverhältnis, 

das eine Energie erntende Quelle unterstützen kann, ist dann 1,85 

mW / 49,5 mW = 0,037 oder 3,7 %. Deshalb beträgt die maximale 

Burstrate der Übertragung 0,01 / 0,037 = 0,27 s oder etwa 3,7 Hz. 

Man beachte, dass wenn der durchschnittliche Laststrom (da von 

der Übertragungsrate bestimmt) der höchste ist, den die Energie erntende 

Quelle unterstützen kann, bleibt keine geerntete Energie mehr 





Bilder: Linear Technology 

übrig, um den Speicherkondensator zu laden. Deshalb ist in diesem 

Beispiel die Übertragungsrate auf 2 Hz gesetzt, wodurch rund die 

Hälfte der verfügbaren Energiemenge für das Laden des Speicherkondensators 

übrig bleibt. Die Speicherzeit, die der V STORE 

-Kondensator 

ermöglicht, errechnet sich nach Formel 3 mit 637 s. 

Diese Berechnung beinhaltet den Ruhestrom von 6 µA der für den 

LTC3108 benötigt wird, und die Annahme, dass das Laden zwischen 

den Übertragungspulsen extrem klein ist. Hat der Speicherkondensator 

seine volle Kapazität erreicht, kann er die Last für 637 s bei einer 

Übertragungsrate von 2 Hz, oder insgesamt 1274 Bursts für die Übertragung, 

unterstützen. 

Thermische Energie erntende Applikationen erfordern 

eine Auto-Polarität 

Einige Applikationen die thermische Energie ernten, wie drahtlose 

HVAC-Sensoren oder geothermisch betriebene Sensoren, erfordern 

Bild 5: Ausgangsstrom aufgetragen gegen die 

Eingangsspannung für den Wandler in Bild 4. 

Bild 4: Beispiel für die automatische Polaritätseinstellung 

(links). 

es, dass der Power-Management-IC nicht nur mit einer sehr geringen 

Eingangsspannung arbeitet, sondern auch mit einer wechselnden Polarität, 

da sich die Polarität des ∆T am TEG ändern kann. 

Der LTC3109 ist besonders für diese Herausforderung gerüstet. Er 

benutzt zwei Trafos mit einem Wicklungsverhältnis von 1:100 und 

kann mit Eingangsspannungen bis hinunter zu ±30 mV arbeiten. Der 

LTC3109 bietet den gleichen Funktionsumfang wie der LTC3108, einschließlich 

eines LDOs, einer digital programmierbaren Ausgangsspannung, 

einen Power-Good-Ausgang, einen geschalteten Ausgang 

und einen Ausgang für den Energiespeicher. Der LTC3109 ist erhältlich 

in 4 mm x 4 mm QFN- und SSOP-Gehäusen mit jeweils 20 Anschlüssen. 

Bild 4 zeigt ein typisches Beispiel des LTC3109 in einer 

Applikation mit automatischer Polaritätseinstellung. Die Kurven des 

Ausgangsstroms gegen die VIN-Kurven für den Wandler, dargestellt 

in Bild 5, illustrieren die Fähigkeit dieses Bausteins gleich gut an Eingangsspannungen 

beider Polarität zu arbeiten. (jj) 

n 

Der Autor: David Salerno ist Design Section Leader bei der Linear 

Technology Corporation,


Komponenten 

Mit Hybrid-Stromversorgungen 

fit für die Zukunft 

Forschung, Modifikation und Serienreife für Hybrid-Fahrzeuge 

Investitionen zu tätigen bedeutet, sich von liebgewonnenem Kapital zu trennen, in der Überzeugung, den eingeschlagenen 

Weg in die Zukunft durch Erneuerung und Erweiterung des Kompetenzbereiches positiv zu gestalten. 

Der Beitrag zeigt, wie sich Syko für die Zukunft fit gemacht hat. 

Autor: Reinhard Kalfhaus 

Syko hatte sich für 2010 der Aufgabe gestellt, personell die 

Forschung und Entwicklung sowie das Messequipment 

aufzustocken und sich in der Normenerfüllung vorwärts 

zu bewegen. Sicherlich waren wir mit unseren Anträgen zu 

Förderprogrammen des Bundes erfolgreich, haben diese aber zurückgegeben, 

da die organisatorischen Bedingungen, wer wann was 

genau tut, zu aufwendig sind. Der Erfolg gibt Syko Recht, dass der 

eingeschlagene Weg zur Kompetenzerweiterung mit hoher Dynamik 

eine Absicherung der Zukunft ist und eine erfolgreiche Weiterführung 

des Firmenverbundes verspricht. So wurden im vergangenen 

Jahr die Familie der Batterie-Wechselrichter (WER.H) und 

Drehrichter (DRR.H) an den Nominalspannungen 24 bis 220 V DC 

bis zu einer Leistung von 3,1 kVA zur Serienreife gebracht. Diese 

werden international beispielsweise für Notbelüftung und Steckdosenversorgung 

mit Einphasen (115/230 V) oder Dreiphasen 400 V 

(f/U-Control) mit Frequenzen 50/60/400 Hz eingesetzt. 

RPP_neu_420x80_Layout 1 12/2/2010 10:33 AM Page 1 

Komponenten für das Hybridnetz 

Für das in Bild 1 dargestellte Hybridnetz hat Syko für die verschiedenen 

Spannungsebenen Komponenten entwickelt und zur Serienreife 

gebracht. Die vom Diesel-Elektro-Kreis erzeugte erste Ebene 

stellt den Hochvolt-Zwischenkreis (meist 650 V DC) dar. Hier liefert 

Syko für die Fremderregung des Generators auf Basis seines Patentes 

diese Fremderregung weltweit für Lokomotivenantriebe, für Mining 

Trucks und Schiffe. Die zweite Ebene ist die Bordnetzversorgung 

mit Batterieladung auf der 24 V-Seite bzw. bis 110 V in der 

Bahntechnik. Weiterhin werden Fremdeinspeisungen ab dem Einphasen/Dreiphasen-Netz 

der EVUs benötigt oder ab der Brennstoffzelle, 

die eine gesonderte Behandlung bei der Leistungsabgabe bedarf. 

Syko hat sich verstärkt auf die Leistungstransformation ab dem 

650 V-Zwischenkreis auf die Niedervoltseite mit den Batterieladegeräten 

konzentriert. Bei einem eigenerregten Generator 

ist die Zwischenkreisspannung direkt 

proportional der Drehzahl 

des Dieselaggregates. Da liegt es 

nahe, den Wirkungsgrad im Stillstand 

des Fahrzeuges durch Absenken 

der UZK (Drehzahl) bis unter 

200 V zu verbessern. Die Serien HBL.U 

und BLG.U beherrschen Spannungsbereiche 

kleiner 200 bis über 950 V DC. 

Die oberen Spannungswerte entstehen bei 

starken Lastwechseln. So wird die Funktionalität 

des Niedervolt-Bordnetzes über den 

gesamten Bereich durch zwei leistungskaskadierte 

Ladegeräte mit 8 kW aufrecht erhalten. 

Die Serie HBL.U hat das e-Zeichen bestanden 

und ist auf mehreren Großfahrzeugen aktiv im 

Einsatz und wird, um die Kosten zu reduzieren, zur 

Serie HBL.M modifiziert. Diese volumenreduzierte 

Serie kann mit n x 5 kW geregelt parallel geschaltet 

werden und das sinnvoll bis 3 x 175 A/28 V-Ausgang bei 

einer Eingangsspannung im Bereich 430...950 V. Der 

Ausgangsstrom 3 x 175 A wird über einen separaten Regelkreis 

gleichmäßig ab Leerlauf bis 525 A auf die drei Geräte 

verteilt. Der Ausgang ist überlastfähig, kurzschlussfest 

DC/DC-Wandler bis 50 Watt - 100% Leistung von -55°C bis +100°C ! 

Manche mögen‘s heiß und kalt! 

Einer Studie zufolge wird jeder 

zweite DC/DC-Wandler bei 

Temperaturen zwischen +75°C 

und 100°C oder -40°C und 

-55°C betrieben. In diesen 

Bereichen, in denen normale 

Wandler weder volle Leistung 

bringen noch zuverlässig starten, 

ist die neue RPP-Familie in 

ihrem Element. Schon weit 

innerhalb der Grenzwerte gleichen 

die Vorteile die höheren 

Kosten aus. Mit als Kühlkörper 

konstruiertem Gehäuse, hohem 

Wirkungsgrad, integriertem 

Class B-Filter und Isolation bis 

3kV setzen die RPPs Maßstäbe 

in Leistung und Effizienz. 

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Wirkungsgrad bis 92% 

2:1 und 4:1 Eingang 

Isoliert bis 3kVDC 

Class B-Filter integriert 

3 Jahre Gewährleistung


Komponenten 

und leerlaufstabil. Die Ladeschlussspannung ist eine Funktion der 

Batterietemperatur und die Stromsplittingfunktion lädt die Batterie 

geregelt mit 10 bis 25 % der Batteriekapazität in Ampere. Der Parallelbetrieb 

von Bordnetz und Batterie wird ohne Entkoppeldioden 

ermöglicht (Verlustleitungsreduzierung). Verwaltet werden die kaskadierten 

Geräte über ein Lademanagement (LMB) das zum Kunden 

über den CAN-Bus korrespondiert. Einzelwerte sind über die 

Bedienoberfläche programmierbar. 

Diese Serie HBL.M ist auf einen Kühlkörper mit Wasserkreislauf 

bzw. forcierter Luft montiert und wird kundenseitig in ein IP67- 

Gehäuse installiert. Optional arbeitet Syko an der Frontend-Eingangsstufe 

(Bild 2) für den Betrieb am 400 V AC-Dreiphasennetz 

mit aktiver Powerfaktorregelung. 

Das Bild 3 zeigt einen 7 kW-Hochvolt-Batterielader für den stromgeführten 

Betrieb an der Brennstoffzelle 50 bis 100 V und Ladung 

einer 200 bis 280 V Lithium-Ionen-Batterie. Hier hat Syko ein thermisches 

Management zur Kostenreduzierung entwickelt. Die gesamten 

aktiven Leistungsstufen arbeiten in SMD-Technik. Nicht 

sinnvoll können die Leistungsdrosseln und -Transformatoren miniaturisiert 

werden. Thermisch sind jedoch alle Hotspots an den Wasserkühlkörper 

angebunden. Durch die von Syko entwickelte geregelte 

Stromkaskadierung und den synchronisierten Interleaving-Betrieb 

beträgt die Eingangsfrequenz mehr als 400 kHz, und zum 

Schutz der Brennstoffzelle konnte die Belastung der Zelle durch 

Stromwelligkeit sehr gering gehalten werden. Eine überwachte integrierte 

Vorladung verhindert das dynamische Aufschalten der ➔ 

Bild 1: Gelb markiert, 

die von Syko entwickelten 

Komponenten für 

das Hybridnetz. 


Ein Zukunftsmarkt 

Der unter Syko Hybrid angegangene Markt ist ein Zukunftsmarkt. Obwohl 

das Unternehmen nicht in den globalen Großstückzahlmarkt der 

Pkw-Branche strebt, wird zurzeit ein Standard-Pkw als Elektro-Sportwagen 

mit Syko-Batterie-Leistungsmanagement mit Folgeaufträgen 

beschickt. 

Bilder: SYKO 

Bild 3: 7-kW-Hochvolt-Batterielader. 


421ei0111 

PowerlinePlus-Wandler 

arbeiten bis nahe 100°C 

mit voller Leistung. Halle 12 - Stand 442 

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konzipierte Gehäuse 

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Komponenten 

Bild 4: Einphasen-Wechselrichter mit 7 

kVA Leistung. 

Bild 2: Frontend-Eingangsstufe für 400 V AC-Dreiphasennetz mit aktiver PFC. 

Bild 5: Drehrichterstufe 

ab der 1000 

V/16 2/3 Hz-UIC- 

Spannung. 

Brennstoffzelle auf die Eingangskondensatoren. Das Eingangsfilter 

macht die Gesamtkomponente e-Zeichen-fähig. Die Einzelstrings 

im Interleaving-Betrieb sind referenzgenau stromgeregelt und 

stromaufgeteilt. Die stromresonante und bis Leerlauf weich kommutierende 

Übertragungstopologie ermöglicht es, bei dem weiten Eingangsspannungsbereich 

die Transformierung der Niedervoltseite 

mit einem Summenstrom von mehr als 150 A auf den geregelten 

und adaptiv einstellbaren Hochvoltausgang mit einem extrem hohen 

Wirkungsgrad. 

Brennstoffzellen-System 

In einem Brennstoffzellen-System fallen dem DC/DC-Wandler 

mehrere Aufgaben zu. Zuerst einmal ist es die Spannungsanpassung 

und Leistungsabgabe bei unterschiedlichen Spannungslagen auf der 

Ein- wie auf der Ausgangsseite. Hier ist die Spannungsvarianz bei 

der Brennstoffzelle systembedingt größer, als man dies zum Beispiel 

von einer Batterie kennt. Im vorliegenden Fall bewegt sich die Spannung 

zwischen dem Leerlauf-Fall mit 105 V bis auf 50 V unter Volllast 

(150 A). Auf der Ausgangsseite wird die Leistung in einen Zwischenkreis 

mit Spannungen zwischen 200 und 360 V abgegeben. 

Eine weitere Aufgabe fällt dem Wandler zu, wenn extreme Lastsprünge 

auf der Zwischenkreis-Ebene (z.B. wechselnde Lastanforderungen 

eines Elektromotors) von der Brennstoffzelle ferngehalten 

werden sollen. Dazu wird im Wandler die Regelung des Eingangsstromes 

verwendet, statt die sonst verbreitete Strategie der 

Regelung auf die Ausgangsspannung einzusetzen. Somit sind die 

Kontrolle der elektrischen Belastung der Brennstoffzelle sowie des 

zeitlichen Verhaltens möglich. 

Eine Herausforderung ergibt sich bei Hochvolt-Zwischenkreisen 

in Fahrzeugen, die meist gewissen Isolationsanforderungen gegenüber 

dem Fahrzeug-Chassis genügen müssen und mittels Isolations-Wächtern 

ständig kontrolliert werden. Hier bringt das Kühlsystem 

einer Brennstoffzelle oftmals eine deutliche Verringerung 

des Isolationswiderstandes mit sich, der sich aus der Leitfähigkeit 

des Kühlmittels sowie der Verrohrung des Kühlkreises ergibt. 

Mit der Wahl einer galvanisch getrennten Wandler-Topologie 

kann man diesem Effekt jedoch begegnen und verhindern, dass der 

Zwischenkreis durch das Brennstoffzellen-System beeinflusst wird. 

Systemgedanken 

Syko stellt sich dem Kundenkreis als Komponentenlieferant mit Systemdenken. 

Auch hier behält der Kunde die Systemhoheit. Die Kommunikation 

der Soll-/Istwerte und Funktionsparameter läuft über einen 

CAN-Bus. Der Gesamtwandler verfügt über einen Housekeeper, 

der alle Schnittstellen und Funktionsebenen sowie Vorladeschutz und 

eventuelle Ventilatoren über potentialgetrennte Insellösungen versorgt. 

Da das Gesamtsystem ab der Hochvoltbatterie gestartet wird 

(also sekundärseitig), wurde parallel für die Versorgung der Kundenelektronik, 

Schütze, Ventile usw. ein 750 W-DC/DC-Wandler mit einer 

weniger als 1 mA benötigenden Sleepmode-Funktion entwickelt, 

der bei verstärkter Isolation geregelte kurzschlussfeste 24 V erzeugt. 

Regelung, Steuerung und Informationsaustausch laufen über den sehr 

schnellen Texas-Prozessor und eine CAN-Schnittstelle. 

Das Bild 4 zeigt eine Entwicklung eines Einphasen-Wechselrichters 

mit 7 kVA ab dem 750 V-Fahrdraht mit 430...1050 V AC/1050 V – 10 

ms mit verstärkter Isolation, der aus dem 7 kW-Frontendgerät mit 

hochfequenter, resonanter weichkommutierender Übertragungsstufe 

besteht, die auch auf n x 7 kW kaskadierbar ist, sowie der nachgeschalteten 

7 kVA-Wechselrichterstufe mit 1 Phasen- bzw. 3 Phasen 

(optional)-Ausgang mit f/U-Control. Der synthetische Sinusausgang 

ist überlast- und kurzschlussfest sowie leerlaufstabil. Die Eingangsstufe 

ist spannungs-, strom- und topologiekaskadiert. Das Eingangsfilter 

hat eine Aufschaltstrombegrenzung von 50 A bei 900 V und mehr 

und beherrscht die Stromlosen funktional sowie die dadurch entstehenden 

Überspannungen. 

Das Bild 5 zeigt eine Drehrichterstufe ab der 1000 V/16 2/3 Hz- 

UIC-Spannung mit Powerfaktorregelung, hochfrequenter resonanter 

Übertragung mit verstärkter Isolation unter Berücksichtigung 

der Glimmaussetzspannung. Die Erstinbetriebnahme dauerte bei 

Veröffentlichung noch an, die Topologie stützt sich aber auf die von 

Syko erwirkten Patente und bisherige Felderfahrung. (jj) 

■ 

Der Autor: Reinhard Kalfhaus , Geschäftsführer der SYKO 

Gesellschaft für Leistungselektronik mbH, Mainhausen. 



Wechselstromnetze simulieren 

AC-Quellen als Konstantspannungs- und als Konstantstromquellen 


Wechselstromquellen 

Bild: ET System electronic 

AC-Quelle der Serie EAC-S. 

Wo Wechselstromnetze simuliert werden 

sollen, sind AC-Quellen unverzichtbar. 

Ströme bis 600 A pro Phase, die Darstellung 

aller Kenngrößen auf dem Grafikdisplay 

und Funktionen wie eine UI-Regelung 

oder die Flicker-Simulation sind Merkmale 

der AC-Quellen der Baureihe EAC-S von 

ET System electronic. Sie liefern je nach 

Ausführung einoder dreiphasige Sinus-, 

Rechteck- oder Dreieckspannungen. Der 

manuell einstellbare Frequenzbereich liegt 

zwischen 0 Hz und 2000 Hz, zusätzlich lassen 

sich die Frequenzen 50, 60 und 400 Hz 

auch per Tastendruck wählen. In der Standardausführung 

bieten die Geräte einen 

Spannungsbereich 0...300 V bei einem 

Leistungsbereich 250 VA bis 45 kVA. Die 

Ströme betragen bis 80 A pro Phase, wobei 

die Hochstromvariante stromgeregelt bis 

600 A zur Verfügung stellt. Alternativ sind 

Spannungen bis 500 V AC beziehungsweise 

bis 700 V AC verfügbar, wobei die maximalen 

Ausgangsströme jeweils um 40 % 

bzw. 50 % reduziert sind. Die Baureihe bietet 

bei einer Regelgüte von 0,1 % einen 

Klirrfaktor von 0,1 % und eine Programmiergenauigkeit 

der Wechselspannung von 

100 mV. 

Die AC-Quellen können als Konstantspannungs- 

und als Konstantstromquelle betrieben 

werden. Für Anwendungen, bei 

denen einer Gleichspannung eine Wechselspannung 

überlagert werden muss, ist 

standardmäßig auch ein Gleichspannungsausgang 

mit 0 bis 700 V DC bzw.0 bis 1000 

V DC vorhanden. 

Flicker simulieren 

Die Geräte bieten die Möglichkeit, über eine 

spezielle Funktion kurzzeitige Netzausfälle, 

die so genannten Flicker, zu simulieren. Mit 

dieser Funktion, bei der das Gerät eine bestimmte 

Anzahl von Sinus-Halbwellen ausfallen 

lässt, können die in der Norm EN 

61000-4-11 vorgeschriebenen Prüfverfahren 

durchgeführt werden. Dazu lässt sich 

am Gerät zusätzlich zur Nennspannung 

auch einstellen, wie stark der prozentuale 

Spannungseinbruch sein soll und für wie 

viele Halbwellen die Spannung ausfallen 

sollen. Als Option besteht die Möglichkeit, 

die einzelnen Phasenlagen mit einer Genauigkeit 

von 0,1° unabhängig von einander 

einzustellen. Zusätzlich sind Signalkurven 

zu verschiedenen Standards wie EN und 

MIL bereits fest hinterlegt, und zur Speicherung 

der aktuellen Konfiguration stehen 

zehn Speicherplätze zur Verfügung. 

Automatische Messungen 

Das Gerät misst automatisch Ausgangsspannung, 

Effektivstrom, Mittelwert und 

Spitzenstrom, Wirkleistung, Blindleistung, 

Scheinleistung sowie den Power-Faktor 

und Crest-Faktor. Neben Sinus-, Rechteckund 

Dreieckspannungen kann es auch beliebige 

andere Kurvenformen liefern. Dazu 

braucht lediglich an einem PC eine entsprechende 

Wavedatei in Form eines Scriptes 

erstellt und über eine SD-Karte an die 

AC-Quelle übergeben zu werden. Über einen 

externen Oszillatoreingang lassen sich 

externe Signale einspeisen. 

Die AC-Quellen sind mit RS-232-, RS-485-, 

USB- und IEEE-488- sowie LAN-Schnittstelle 

ausgestattet. Auch steht eine galvanisch 

getrennten, selbstkalibrierenden 5 

V- bzw. 10 V-Analog-Schnittstellen verfügbar. 

(jj) 

n 

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519ei0111 

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Wärmemanagement 

1 2 3 

Mehr Energieeffizienz 

und Funktionalität 

Anforderungen an Wärmemanagement steigt 

Die Herausforderungen in Sachen Wärmemanagement ändern sich. Die 

Thematik ist weiterhin ein wichtiger Bestandteil bei der Entwicklung 

zuverlässige und robuster Designs. Aber es gibt Lösungen, die elektronik 

industrie hier zeigt. 

Autor: Mark Carter 

Die weltweiten Bemühungen um mehr Umweltschutz, 

Nachhaltigkeit und Energieeffizienz zwingen die Elektronikhersteller, 

sich immer mehr auf hocheffiziente 

Schaltkreisdesigns zu konzentrieren. Neben netzbetriebenen 

Systemen trifft dies auch auf tragbare, batteriebetriebene 

Geräte zu, die mit immer mehr Funktionen ausgestattet werden 

und möglichst lange mit einer Batterieladung in Betrieb bleiben 

sollen. Mehr Effizienz bedeutet weniger Verluste, was sich wiederum 

in weniger Abwärme ausdrückt. Für Entwickler ist das an 

sich eine gute Nachricht, da es die Herausforderungen beim Wärmemanagement 

neuer Designs mindert. In der Realität heben 

sich die Wärmemanagement-Vorteile hocheffizienter Designs jedoch 

durch die erzeugte Wärme kompakt und eng bestückter Designs 

sowie durch die eingeschränkten Lüftungsmöglichkeiten in 

tragbaren elektronischen Geräten, die gegen das Eindringen von 

Feuchtigkeit zu schützen sind, wieder auf. 

Die Herausforderungen in Sachen Wärmemanagement ändern 

sich also; die Thematik ist aber weiterhin ein wichtiger Bestandteil 

bei der Entwicklung zuverlässiger und robuster Designs. Da 

der Energieverbrauch ja reduziert werden soll, stellt ein Lüfter 

eine weniger wünschenswerte Option beim Abtransport von 

Wärme in netz- und batteriebetriebenen Geräten dar. Neben deren 

Stromaufnahme nehmen Lüfter auch wertvollen Platz innerhalb 

eines Designs ein, sorgen für weitere Herausforderungen, 

sind laut und aufgrund ihrer beweglichen Teile einem Verschleiß 

ausgesetzt. 

Wärmemanagement hat sich weiterentwickelt 

Da Elektronik aus unserem täglichen Leben nicht mehr wegzudenken 

ist und die Komponenten und Produkte immer kleiner 

werden, stehen auch immer mehr Wärmemanagement-Materialien 

zur Verfügung, um die wachsenden Herausforderungen 

zu erfüllen. Vor 25 Jahren konnte man sich zwischen Lüftern, 

Wärmeleitpasten und Kühlkörpern entscheiden. Heute stehen 

eine Vielzahl von Wärmemanagement-Materialien zur Verfügung, 

darunter gehärtete Gels, Isolier-Pads, Klebebänder und 

vor allem das erfolgreichste Material: Gap-Filler-Pads auf Silikonbasis. 

Die Problemlöser 

Ein zunehmender Trend ist die Nutzung von Gehäusen oder Baugruppenträgern 

als Wärmeableiter. Dazu konforme Wärmeleitmaterialien 

auf Silikonbasis (Gap Filler) unterstützen diesen Trend. 

Durch das Einpassen eines weichen Gap-Filling-Materials wie Parker 

Chomerics Therm-a-gap zwischen Wärme verursachende Bauteile 

und dem Gehäuse bzw. Baugruppenträger, lässt sich die Wärme 




Wärmemanagement 

4 

Bild 1: Thermattach sind einfach aufzubringende 

wärmeleitfähige Flächen, die kaum zusätzlichen Raum 

beanspruchen. 

Bild 2: Das flexible Material Therm-a-gap passt sich den 

Konturen der Bauelemente an und trägt so zu einem 

effizienten Wärmeübergang bei. 

Bild 3: Verschiedene Ausführungen des für Dispenser 

ausgelegte Version des Therm-a-gap Materials. 

Bild 4: Das Therm-a-gap Material ist auch für automatisches 

Dispensen ausgelegt. 

Bild: Chomerics Europe 

äußerst effizient ableiten. Gap-Filler können somit Lüfter und Kühlkörper 

erübrigen, was Kosten und Gewicht einspart, sowie das 

Platzangebot in der Baugruppe und die Zuverlässigkeit erhöht. 

In einigen Bereichen lässt sich damit sogar das gesamte Design 

vollständig abdichten, womit es sich für raue Umgebungen eignet, 

in denen z.B. Feuchtigkeit vorherrscht. Gap-Filling-Pads stehen 

in verschiedenen Dicken bis über 5 mm zur Verfügung, womit 

sich auch größere Lücken schließen lassen. Ihre weiche Beschaffenheit 

(hinab bis 4 Shore 00) gleicht große mechanische 

Toleranzen mit geringem Montageaufwand (wenig Anpressdruck) 

aus. Hersteller wie Parker Chomerics bieten Gap Filler aus 

Verbundmaterialien auf Silikonbasis, die verschiedene Wärmeleitfähigkeiten 

bieten. 

Elektronikentwickler können dann genau das passende Material 

wählen, das den thermischen Ansprüchen ihres Designs entsprechend 

den räumlichen Vorgaben entspricht. Dies ist ein erheblicher 

Vorteil, da Materialien mit höherer Wärmeleitfähigkeit teurere 

Bestandteile enthalten oder höhere Anforderungen an die Materialzusammenstellung 

aufweisen. 


Die Auswahl und Funktionalität zukünftiger Elektronikgeräte 

wird im Industie- wie im Konsumerbereich weiter steigen. 

Endanwender legen dabei gesteigerten Wert auf Form, Funktion 

und Energieverbrauch. Die Entwickler dieser Geräte müssen 

dabei aber auch ein effizientes Wärmemanagement innerhalb 

dieser Produkte berücksichtigen. Nur so lassen sich zuverlässige 

und robuste Designs für eine erfolgreiche Markteinführung entwickeln. 

(sb) 

■ 

Der Autor: Mark Carter, 

Applications Engineer, Chomerics Europe 


Vielseitige Möglichkeiten 

Entwickler können heute genau das Material wählen, das den thermischen 

Ansprüchen ihres Designs entspricht und das bei der Kompaktheit 

der modernen Geräte keinen großen zusätzlichen Platz beansprucht. 

Dafür stehen eine Vielzahl von Wärmemannnagement-Produkten 

zur Verfügung, darunter gehärtete Gels, Isolier-Pads, 

Klebebänder und auch das auf Silikonbasis aufgebaute Gap-Filler- 

Pads. 


469ei0111 



Neue Produkte 

USV mit 2,5 Ah 

Airbag die Messtechnik 

1 x 1-Zoll-Gehäuse 

15-W-DC/DC-Wandler 

Bild: Faratronic 

Bild: Ipetronik 

Ipetronik liefert mit dem M-UPS 

(Universal Power Supply der M- 

Serie) eine intelligente, unterbrechungsfreie 

Stromversorgung für 

mobile Messsysteme. Das kompakte 

Modul verfügt über einen 

integrierten Hochleistungs-Akku 

mit 2,5 Ah, der selbst bei extrem 

tiefen Temperaturen kurzzeitige 

Spannungseinbrüche oder -ausfälle 

während des Motorstartvorgangs 

zuverlässig puffert. Durch 

die vorübergehende Entkopplung 

der Messtechnik-Stromversorgung 

vom Fahrzeugbordnetz wird 

dieses entlastet und eine sichere 

Datenerfassung während der kritischen 

Startphase garantiert. Die 

USV wurde zur Verwendung in 

den Modulsystemen der M-Serie 

Across the line oder in the line? 

X2-Kondensatoren im Einsatz 

Faratronic (Vertrieb: Alfatec) bietet 

für jede Art von Schaltung 

den richtigen X2-Kondensatortyp. 

Für Designs Across the line, 

steht die Serie C42, als X2-klassifizierte 

Kondensatoren-Serie 

auf Basis einer metallisierten 

Polypropyle-Folie zur Verfügung. 

Die Betriebseigenschaften sind 

nach der IEC 60384-14 spezifiziert. 

Für Anwendungen In the 

und für Ipetronik-Datenloggersysteme 

konzipiert. Sie liefert eine 

Ausgangsspannung von 24 V bis 

36 V und eine maximale Ausgangsleistung 

von 80 VA. Bei vollständig 

geladenem Akku überbrückt 

sie je nach Umgebungstemperatur 

eine Zeitspanne von 

einer bis vier Minuten. Das M- 

UPS-Modul besteht aus einem 

eloxierten Aluminiumgehäuse mit 

den Abmessungen 135 x 120 x 

103 mm 3 in Schutzart IP54. Der 

Versorgungsspannungsbereich ist 

6 V und 36 V DC, der Betriebstemperaturbereich 

zwischen -40 bis 

+75 °C bei einer relativen Luftfeuchtigkeit 

von 5 % bis 95 %. 

Die Leistungsaufnahme beträgt 

maximal 100 W. Der maximale 

Ruhestrom ist mit 1 mA und der 

Betriebsstrom mit 100 mA spezifiziert 

(Ausgang unbelastet). Das 

Modul unterstützt Remotefunktionen 

für automatisiertes Ein- und 

Ausschalten. Drei Status-LEDs 

dienen zur Anzeige von Betriebszuständen 

wie Gerätetemperatur, 

Laststrom und Ladezustand. 

infoDIREKT 

Line steht die Serie C42E zur 

Verfügung, ebenfalls ein Folienkondensator 

der X2-Klasse basierend 

auf einer metallisierten 

Polypropyle Folie. Die Anwendung 

liegt in Serie mit der Hauptleitung 

und teilt die Netzspannung. 

Somit findet diese Ihren 

Einsatz in Energiezähler, Weißer 

Ware und Home Applikationen, 

LED-Treiber sowie etlichen weiteren 

Anwendungen. Die Betriebseigenschaften 

sind ebenfalls 

nach der IEC 60384-14 

spezifiziert, diesmal jedoch als 

Hochleistungs-X2-Kondensator. 

Zur Gewährleistung der Kapazitätsstabilität, 

ist die C42E-Serie 

mit viel dickem Film und Epoxidharz-Abdichtung 

ausgelegt. 

infoDIREKT 

550ei0111 

526ei0111 

Bild: Dynamis 

4:1-Eingangsspannungsbereiche 

von 9 bis 36 und 18 bis 75 V, Ausgangsspannungen 

von 3,3, 5, 12 

oder 15 V sowie duale Ausgangsspannungen 

von ±12 oder ±15 V 

bietet die bei MSC erhältliche 

15-W-DC/DC-Wandler-Serie 

68DW15 von YDS. Die Ungenauigkeit 

der Wandler ist mit ±2 %, die 

Ungenauigkeit der Eingangsregelung 

und der Lastregelung mit jeweils 

±0,5 % spezifiziert. Zu den 

weiteren Merkmalen der in einem 

nur 1 x 1 Zoll großen Gehäuse un- 

4TE Schaltnetzteile 

Flexible H15-Steckerbelegung 

Eplax hat eine neue Reihe ultrakompakter 

19“-Stromversorgungen 

auf den Markt gebracht. Neben 

der geringen Einbaubreite 

von 4TE haben diese Geräte eine 

weitere Besonderheit: Die Anschlüsse 

am H15-Stecker sind 

mit verschiedenen Belegungen 

lieferbar. Neben dem bekannten 

Vero-Pinning bietet etwa die H1- 

Variante eine Anschlussbelegung, 

die kompatibel zu Haltec TSR-, 

USE- oder USH-Netzteilen ist. Sogar 

ganz individuell wählbare Belegungen 

sind auf Anfrage möglich. 

Den Anfang macht das Veropower 

40 W Netzteil VP40-3 TSR. 

Mit drei sehr präzisen Ausgängen, 

Für 3,7 V, 10,0 Ah 

Lithium-Polymer Akkupack 

Aus der umfangreichen Produktlinie 

LP (Lithium Polymer) von Dynamis 

wird die Zelle LP 9675135 in 

vielen verschiedenen Feldern besonders 

erfolgreich eingesetzt. Die 

kompakte Zelle ist mit 3C Dauerentladung 

und 10C Peakstrom hoch 

belastbar und mit 1C schnell ladbar. 

Ein besonders interessantes Beispiel 

laufender Projekte aus dem 

Bereich netzunabhängiger Servi- 

tergebrachten Bausteine zählen 

1500 V DC Isolationsspannung 

zwischen Eingang und Ausgang, 

ein Wirkungsgrad zwischen 84 

und 85 %, Leerlauffestigkeit, Remote 

On/Off, ±10 % Feinjustierung 

bei den unipolaren Typen und ein 

interner Schutz gegen Transienten 

bis 50 und 100 V am Eingang. 

infoDIREKT 

551ei0111 

einem umschaltfreien Weitbereichseingang 

von 93...253 V AC 

und hohem Wirkungsgrad braucht 

es sich in Punkto Leistung nicht 

hinter seinen großen Brüdern aus 

der VP-Serie zu verstecken. 

infoDIREKT 

552ei0111 

ceautomaten ist ein neues System 

auf Basis dieser Zelle als Pack 25.9V 

30Ah mit 21 Zellen, bei der ein 

2x12V 42Ah Bleiakku in AGM Technik 

durch ein modernes, wesentlich 

leistungsfähigeres und kleineres 

Akkupack ersetzt wird. Der Testbetrieb 

unter Alltagsbedingungen zeigt 

auch nach mehr als 300 komplexen 

Tageszyklen keinerlei merkliche 

Leistungseinbußen, wobei ein modernes 

Packmanagement mit Cell 

Balancing die optimale Funktionsweise 

sicherstellt. 

infoDIREKT 

Bild: Eplax 

472ei0111 

Bild: MSC 



Absolut sparsam 

Primär getaktete 48-W-Module 

Die primär getakteten Module der Serie PMAS/ 

PCMAS48 von MTM Power wurden als universell 

einsetzbare Kompaktstromversorgungen 

mit AC/DC-Weitbereichseingang (90...264 V 

AC, 100…353 V DC) konzipiert. Sie sind mit 

einer Dauerausgangsleistung von 48 W und 

den Single-Ausgangsspannungen von 5, 12, 

15, 24 und 48 V DC erhältlich. Die Module sind 

kurzschluss- und leerlauffest und verfügen 

Bild: MTM Power 


Neue Produkte 

über eine reduzierte Stand-by Leistung. Sie 

sind zur Leiterplatten- (PMAS) und Chassismontage 

(PCMAS) vorgesehen. Ihre Außenabmessungen 

betragen je nach Ausführung für 

das PMAS 90,5 x 65,5 x 33,5 mm bzw. 120,0 

x 65,0 x 33,0 mm für das PCMAS. Die Spannungswandler 

sind vakuumvergossen, für den 

Einsatz in Schutzklasse 1 und/oder 2 vorbereitet 

und erfüllen die Niederspannungsrichtlinien 

sowie die aktuellen EN-Normen zur CE-Konformität. 

Sie haben CB-Scheme und sind nach 

VDE sowie UL/cUL zertifiziert. 

infoDIREKT 

524ei0111 

THE WORLD OF POWER 

EAC-S 

Die AC-Quellen 

mit der Technologie 

von morgen! 

Entwicklung und Produktion 

aus einer Hand – 

auch bei Sonderlösungen! 

Für LED-Applikationen 

Linearer Konstantstrom-Treiber 

Der lineare LED-Treibercontroller AL8400 von 

Diodes wurde entwickelt, um die Ansteuerströme 

einer Vielzahl unterschiedlicher High- 

Brightness-LEDs über einen externen Transistor 

zu regeln. Dabei kann der Controller direkt 

an Spannungen zwischen 2,2 V und 18 V betrieben 

werden und entweder n-Kanal-MOS- 

FETs oder npn-Bipolartransistoren ansteuern. 

Für medizinische Geräte 

Lüfterloses PC-Netzteil 

Für PC-gestützte medizintechnische Geräte 

hat Bicker Elektronik das Einbaunetzteil BEP- 

506M im ATX- und im Mini-ITX-Format konzipiert. 

Dabei kommt es bei Ausgangsleistungen 

bis 60 W ohne Lüfter aus. Es wird die Norm EN 


Bild: Diodes 

Bild: Bicker Elektronik 

Er weist mit einem Wert von 200 mV eine sehr 

geringe Strom-Messspannung auf. Der Open- 

Collector-Ausgang treibt den externen 

Längstransistor, so dass sich damit LED-Ströme 

vom 10-mA-Bereich bis zu über 1 A regeln 

lassen. Durch die Verwendung eines externen 

Längstransistors lassen sich die Verlustleistung 

und der maximale Treiberstrom optimieren. 

Bei längeren LED-Ketten, die erheblich 

mehr als 18 V benötigen, besteht die Möglichkeit, 

diese Ketten mit einer minimalen Anzahl 

zusätzlicher externer Bauelemente anzusteuern. 

Der in einem SOT353-Gehäuse untergebrachte 

Treiber hat eine geringe Temperaturdrift 

sowie eine bei 25 °C auf 3 % genaue Referenzspannung. 

infoDIREKT 

525ei0111 

60601-1/UL 60601-1 für elektronische Geräte 

im medizinischen Einsatz erfüllt. Das Netzteil 

hat einen Eingangsspannungsbereich von 

90...264 V/47...63 Hz. Umgebungstemperaturen 

werden im Bereich -10...+70 °C toleriert. 

Automatische Abschaltung sämtlicher Ausgänge 

im Kurzschlussfall und ein zusätzlicher 

Überlastschutz sorgen für eine hohe Betriebssicherheit 

des Netzteils. Das 128 x 81 x 40 mm 

große Einbaumodul liefert Ausgangsspannungen 

von 3,3 V, 5 V, +12 V und -12 V; darüber 

hinaus verfügt es über einen Standby-Ausgang 

mit 5 V. Bei Betrieb mit Lüfter lässt sich die 

Ausgangsleistung bis auf 80 W erhöhen. 

infoDIREKT 

527ei0111 

Nachbildung von 1- und 3-phasigen Netzen 

Leistungen 250 - 30.000 VA 

Ausgangsspannungen 0 - 700 VAC/1000 VDC 

Variable Frequenz von 0 - 2000 Hz, 

Sinus, Rechteck, Dreieck 

Maximale Ströme bis 600 A pro Phase 

Script-Steuerung: Programmierung von 

Abläufen und Starten von der Speicherkarte 

Erstellen beliebiger Kurvenverläufe und 

Programmierung über Speicherkarte oder 

digitaler Schnittstelle. 

Drei fest eingebaute Kurvenverläufe 

(Programmierung über Speicherkarte). 

Datenlog-Funktion: Aktuelle Betriebswerte 

werden in einem einstellbaren Intervall auf 

der Speicherkarte gesichert. 

Die Script-Steuerung in Verbindung mit der 

Datenlog-Funktion ermöglicht den Aufbau 

eines unabhängigen Stand-alone-Prüfplatzes. 

Sync-Eingang und Sync-Ausgang zum 

Synchronisieren mit externen Quellen 

Sync Ausgang zum Triggern externer 

Messgeräte o. ä. 

Digitale Schnittstellen: RS232, RS485, USB, 

GPIB, LAN 

Weitere Produkte finden Sie unter: 

www.et-system.de 

ETSYSTEM 

ET System electronic GmbH 

Hauptstraße 119 - 121 

D-68804 Altlußheim 

Tel.:+49 (0)6205 3948-0 

info@et-system.de 

www.et-system.de


LED-Treiber 

Design-Lifetime wird 

zum Qualitätsbegriff 

LED-Netzteile mit über 70 000 Stunden Lebensdauer und 5 Jahre Garantie 

Der Druck auf die Hersteller von LED-Netzteilen wächst, um diese so zuverlässig zu machen, dass sie mit der Entwicklung 

bei LEDs Schritt halten können. Hier hat Recom mit der Spezifi kation einer „Design-Lifetime“ von über 

70 000 Stunden und einer Gewährleistungsfrist von 5 Jahren Maßstäbe gesetzt. Autor: Reinhard Zimmermannn 

Die atemberaubende Entwicklung bei weißen Power-LEDs schafft einen 

riesigen Wachstumsmarkt in der Beleuchtungstechnik mit teilweise 

völlig neuen Anwendungen. Neben der Energieeinsparung – knapp 

20% des weltweiten Energiebedarfs entfallen auf Licht – ist die extrem 

lange Lebensdauer das wichtigste Argument zugunsten des „neuen Lichts“. 

Allerdings ist die Zuverlässigkeit von LED-Lampen nicht automatisch hoch, 

sondern ganz wesentlich von externen Einflüssen abhängig. Wird die Lampe 

z.B. bei hoher Umgebungstemperatur ohne ausreichende Kühlung betrieben, 

reduziert sich die Lebenserwartung ganz erheblich. Gelingt es allerdings durch 

gutes Wärme-Management, die Sperrschichttemperatur dauerhaft auf 80 °C zu 

begrenzen, kann die Lebenserwartung auch durchaus die magische 100 000 

Stunden erreichen (Bild 1). 

Bei der open frame 

Variante des 60 W 

AC-Treibers RACD 60 

kann der Strom beliebig 

eingestellt werden. 

Dabei ist der Wandler 

der wohl Kleinste seiner 

Leistungsklasse auf dem 

Markt. 



Einen ganz entscheidenden Einfluss auf 

die Zuverlässigkeit des Systems hat aber 

auch die Treiberelektronik. Hierbei handelt 

es sich um meist vergossene elektronische 

Baugruppen, deren Lebensdauer hauptsächlich 

von der Sicherheit des Designs 

und der Qualität der verwendeten Materialien 

und Komponenten abhängt. Kommen 

z.B. minderwertige Kondensatoren zum 

Einsatz, wird der Treiber schnell zum 

schwächsten Glied der Kette. 

Design-Lifetime: 

Spezifikation der Lebenserwartung 

Als Wandler-Pionier und Hersteller mit europäischem 

Qualitätssicherungssystem hat 

sich Recom entschlossen, neben errechneten 

Werten für MTBF auch eine sogenannte 

„Design Lifetime“ zu spezifizieren. Diese 

basiert auf echten Testergebnissen, die schon 

während der Entwicklung neuer Produkte 

durch HALT-Tests (Highly Accelerated Life 

Time) gewonnen werden. Für solche Tests 

hat man im Entwicklungszentrum in Gmunden/Österreich 

eigens ein Umweltlabor eingerichtet, 

in dem Produkte in einer Klimakammer 

bei wechselnden Temperaturen 

und unterschiedlicher Luftfeuchte tagelang 

unterschiedlichen Vibrationsfrequenzen 

ausgesetzt sind. Die hierbei gewonnenen Erkenntnisse 

sorgen dafür, dass mögliche 

Schwachstellen frühzeitig erkannt und beseitigt 

werden. Sie liefern außerdem zuverlässige 

Daten zur Bestimmung der Lebenserwartung. 

Recom begnügt sich also nicht mit der 

Angabe von theoretischen Werten wie der 

MTBF, sondern spezifiziert mit der „Design 

Lifetime“ eine neue, praxisbezogene Größe, 

aus der der Anwender verlässliche Rückschlüsse 

ziehen kann. Für die neuen AC- 

Treiber der Serie RACD12 & 20 wird ein 

Wert mehr als 70 000 Stunden spezifiziert. 

Geht man von durchschnittlich 10 bis 12 Betriebsstunden 

täglich aus, ergibt sich eine 

Lebenserwartung von 15 bis 20 Jahren. 


LED-Treiber 

Selbst im unwahrscheinlichen Fall des Dauerbetriebs 

würden noch stattliche 8 Jahre 

erreicht. Kein Wunder also, wenn das Unternehmen 

die Funktionstüchtigkeit seiner 

LED-Treiber 5 Jahre lang gewährleistet. 

Dies passt zur Lebenserwartung moderner 

LED-Leuchtmittel und liegt jenseits dessen, 

was man aufgrund von Produktinnovationen 

als durchschnittliche Nutzungsdauer 

annehmen wird. Fällt eine Lampe nach vielen 

Jahren aus, wird man sich wird man sich 

vermutlich nicht mehr mit dem Thema „Reparatur“ 

befassen wollen sondern auf ein 

neues Modell umsteigen. 

Problemzone Wärme-Management 

Obwohl die Effizienz von LED-Lampen um 

den Faktor 5 besser ist als die von Glühbirnen 

oder Halogenstrahlern, darf nicht vergessen 

werden, dass rund 70 % der Leistung 

in Wärme gewandelt werden. Konnten die 

beiden Letztgenannten gut und gerne auch 

als „Heizstrahler“ bezeichnet werden, so 

strahlen LED-Lampen keine Wärme ab. Was 

Menschen, die im „Rampenlicht“ eines Studios 

stehen, nicht mehr zum Schwitzen 

bringt, macht den Designern Schwierigkeiten. 

Denn die gesamte Wärme muss auf 

engstem Raum beherrscht und von der 

Sperrschicht der LED abgeführt werden. 

Dieses Thema – auch unter dem Begriff 

„Wärmemanagement“ bekannt – hat sich zu 

einem Spezialgebiet der LED-Technik entwickelt, 

das über den Einsatz geeigneter Kühlkörper 

hinausgeht und inzwischen die Funktionalität 

des LED-Treibers mit einbezieht. 

Einerseits möchte man sich das Design modischer 

Lampen für Heim und Büro nicht 

durch überdimensionale Kühlkörper verunstalten 

- andererseits kennt man aber nicht 

die genauen Temperaturverhältnisse, unter 

denen die Lampe einmal betrieben wird. Ist 

die Umgebungstemperatur zu hoch, kann die 

zulässige Sperrschichttemperatur überschritten 

werden – mit den bereits beschriebenen 

Konsequenzen für die Lebensdauer. ➔ 

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Bild 1: Die Lebenserwartung 

von Power-LEDs 

hängt eng mit der 

Sperrschichttemperatur 

zusammen. Werden dort 

aufgrund hervorragender 

Kühlung statt 120 °C 

nur 80 °C erreicht – verdoppelt 

sich die 

Lebenserwartung auf 

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LED-Treiber 

Lampe mit solch inhomogener Lichtverteilung 

wäre schlicht unverkäuflich. 

Werden dieselben LEDs stattdessen seriell 

durch einen Konstantstrom-Treiber versorgt, 

leuchten alle Dioden mit gleicher 

Intensität. Dies wird vom Nutzer als angenehm 

und beruhigend empfunden und 

sorgt zudem dafür, dass keine der LEDs 

vorzeitig den Überlastungs-Tod stirbt. 

Nicht zuletzt deshalb sind Konstantstrom- 

Treiber zum Standard geworden. 

Bilder: Recom Elektronik 

Bild 2: Der 60-W-Wandler RAC60 ist auch vergossen lieferbar. 

Die Wahl des richtigen LED-Treibers kann helfen, das Wärme-Management 

einfacher zu gestalten und die gesamte Ästhetik einer Lampe 

zu verbessern. Ist ein Treiber wie z.B. der RCD24 von Recom nämlich 

dimmbar – kann der Kühlkörper auf jenes Minimum reduziert 

werden, das für den normalen Betrieb erforderlich ist. Steigt die Umgebungstemperatur 

bei intensiver Nutzung oder suboptimalem Einbau 

über das vorgesehene Limit, regelt ein in der Nähe der LED am 

Kühlkörper platzierter Thermistor die Stromzufuhr über die Dimmfunktion 

des Treibers herunter. Da das menschliche Auge bei hohem 

Helligkeitsniveau relativ unempfindlich ist, wird dieser Vorgang nicht 

wahrgenommen. Die Temperatur im Inneren der LED bleibt damit 

immer im grünen Bereich. Dieser Kunstgriff garantiert die Lebensdauer 

der Lampe, ohne dass der Kühlkörper überdimensioniert oder 

die Stromaufnahme generell reduziert werden muss. 

Konstantstrom-Treiber sind Standard 

Im Gegensatz zur Glühlampe müssen LEDs mit Gleichspannung betrieben 

werden. Bei durchschnittlich etwas mehr als 3 V wird der leitende 

Zustand erreicht – die Photonenemission beginnt. Steigt die 

Spannung weiter an, nimmt der Stromfluss überproportional zu. 

Wird der zulässige Maximalwert dauerhaft überschritten, reduziert 

dies die Lebenserwartung der LED oder führt direkt zum Defekt. Um 

das zu vermeiden, werden LEDs generell aus Konstantstrom-Treibern 

gespeist, deren Nennstrom dem der LED entspricht. 

Es gibt aber einen weiteren, wichtigen Grund für Konstantstrom- 

Betrieb – nämlich die große Streuung der Schwellspannungen 

selbst zwischen LEDs der gleichen Serie. Diese Abweichung kann 

durchaus einige Zehntel Volt betragen. Werden nun mehrere LEDs 

parallel an konstanter Spannung betrieben, führt dies zu sehr unterschiedlichen 

Helligkeitswerten. Während das menschliche Auge 

die absolute Helligkeit einer LED kaum bewerten kann, reagiert es 

auf Unterschiede zwischen einzelnen LEDs sehr empfindlich. Eine 

AC, DC, Buck und Boost 

Was Bauform und Spezifikation von LED- 

Stromversorgungen betrifft, sind die Wünsche 

der Kunden so vielfältig wie die Applikationen. 

Bei Wandlern für den Betrieb 

am Stromnetz ist zu entscheiden, ob sie 

weltweit universell einsetzbar sein sollen - 

also im gesamten Bereich zwischen 90 und 

240 V AC. Dies ist technisch aufwändiger 

und damit teurer als die einseitige Ausrichtung 

auf den europäischen Markt oder 

amerikanischen Markt mit ihren 230 bzw. 

110 V AC, erspart international ausgerichteten 

Kunden aber mögliche Probleme logistischer 

Natur. Deshalb hat Recom alle 

AC-Wandler mit universellem Eingang 

ausgestattet. 

Die erforderliche Leistungsklasse hängt davon ab, wie viele Power- 

LEDs gespeist werden sollen. Für kleine Ketten mit bis zu drei LEDs 

ist ein 3 W-Wandler wie der RACD03 ausreichend. Wer etwas mehr 

Helligkeit benötigt, wählt eine entsprechend höhere Leistung, also 6, 

12 oder 20 W. Für sehr leuchtstarke Lampen mit mehreren parallel 

betriebenen Ketten von jeweils bis zu 15 LEDs wird noch mehr Leistung 

benötigt. Hierfür eignet sich der RACD60 - er ist der derzeit 

wohl kleinste 60-W-Wandler auf dem Markt (Bild 2). Er kann offen 

oder vergossen geliefert werden. In der offenen Variante ist der 

Strom kundenseitig nahezu beliebig einstellbar. 

Sind bereits Gleichspannungen verfügbar wie z.B. in der Signaltechnik 

oder im Maschinenbau, können DC-Wandler eingesetzt 

werden. Buck-Konverter wie die RCD 24-Serie sind weit verbreitet 

und arbeiten im Spannungsbereich zwischen 4,5 V und 36 V. Je 

nach Typ sind Ströme zwischen 300 mA und 1200 mA lieferbar. 

Generell muss bei Buck-Wandlern berücksichtigt werden, dass 

die am Ausgang für den Betrieb der LED-Kette verfügbare Spannung 

immer um rund 2 V niedriger sein wird als die Versorgungsspannung 

am Eingang. Sind am Eingang beispielsweise nur 12 V 

verfügbar, können damit naturgemäß nur drei LEDs betrieben 

werden. 

Was also tun, wenn keine höhere Spannung verfügbar ist? Einfach 

einen DC/DC-Wandler vorschalten? Dies ist grundsätzlich 

möglich, aber nicht unbedingt die preisgünstige Variante. Kann 

auf keine höhere Versorgungsspannung zugegriffen werden, kommen 

Boost-Konverter zum Einsatz. Hier ist das Angebot allgemein 

noch etwas dünn – aber für Ende 1. Quartal hat Recom den Ausbau 

der Produktpalette in diesem Bereich angekündigt. (jj) n 

Der Autor: Reinhard Zimmermann ist Produkt Marketing Manager 

der Recom Elektronik GmbH. 


509ei0111 




Photovoltaik 

Komplexe digitale 

Echtzeitregelsysteme 

Analoge Sampling Schaltungsstruktur entscheidet über 

die Performance digital geregelter Power-Systeme 

Ob Steuergeräte für Hybrid- und Elektrofahrzeuge oder Wechselrichter für Photovoltaik 

(PV)-Anlagen: Echtzeitregelsysteme werden zunehmend komplexer. Eine neue Topologie 

ermöglicht sowohl die schnellere und präzisere als auch kostengünstigere Erfassung 

von Messdaten in komplexen Regelkreisen. 

Autor: Andreas Mangler 

Neben dem Trend zu steigenden Verarbeitungsgeschwindigkeiten 

in der analogen Signalverarbeitung bestehen meist 

die Anforderungen an immer schnellere Absolutwertbestimmungen 

mit höherer Genauigkeit der Messungen. Dabei 

ist Flexibilität gefragt in Sachen Auflösung, Geschwindigkeit und 

Skalierbarkeit des Systems bei monolithisch integrierten Analog/Digital 

Wandlern. Diese stellen in präzisen Echtzeitregelsystemen aus 

überlagerten Einzelregelkreisen für das Gesamtsystem die optimale 

Betriebsstrategie und damit die maximale Effizienz mit möglichst 

geringer Latenzzeit sicher. Deshalb hat Rutronik eine neue Topologie 

entwickelt, die hierfür jetzt eine sehr effiziente, universelle und 

zugleich spezifische Analog/Digital-Umsetzung mit gutem Preis/ 

Leistungsverhältnis ermöglicht. Sie basiert auf einem CMOS-Prozess 

und einer SAR-Basistechnologie. Im richtigen Zusammenspiel 

mit der Schaltungstechnologie verhindert sie Messfehler und daraus 

resultierende Probleme in der gesamten analogen Signalverarbeitungskette. 

Anhand der Topologie und dem Anforderungsprofil von 

PV-Invertern wird der Lösungsvorschlag erläutert. 

Einphasen PV-Inverter 

Hocheffiziente PV-Inverter haben drei Hauptaufgaben zu erfüllen: 

Die Erträge aus den PV-Panels zu maximieren, den höchst möglichen 

Wirkungsgrad sicherzustellen sowie Wirkleistung ohne komplexen 

Anteil mit einem Sinus in reinster Form einzuspeisen. Eine 

oft verwendete Topologie für einphasige Inverter ist eine Vollbrückenkonfiguration 

mit einem Netztrafo auf der AC-Ausgangsseite. 

Hier ist der eingespeiste Netzstrom gleich dem Ausgangsstrom der 

Trafos. Da der DC-Anteil am Trafoeingang nicht geregelt wird, verursacht 

er durch Betrieb in der Kern-Sättigung unerwünschte Störungen 

und Verzerrungen. Eine einfache Lösung, um ein Sättigungsverhalten 

zu vermeiden, ist die Regelung der Eingangsstromseite. 

Weil dies zu einem geringeren Powerfaktor führt, speziell im Betrieb 

mit geringer Last, setzen neuere Designs im niedrigeren Leistungsbereich 

auf trafolose Topologien. Verglichen mit Invertern, die mit 

Trafo bestückt sind, sparen sie Größe, Gewicht und im Allgemeinen 

auch Kosten bei geringfügig besserer Effizienz. Doch auch die trafolose 

Topologie hat einige Nachteile. So sind ohne galvanische Tren- 




Photovoltaik 

Die etwas andere Art der Distribution 

Mit starken Partnern 

zum Erfolg 

Bild: Thaut Images - Fotolia Bild: Rutronik 

Bild 1: Typische Einphasen-Inverter-Topologie mit DSP-Regelschleife. 

nung zwischen PV-Panel und Stromnetz die großen parasitären Kapazitäten 

der PV-Panels maßgeblich beteiligt an hohen Leckströmen 

gegen Masse. Diese Leckströme erhöhen enorm die elektromagnetische 

Störausstrahlung sowie die Störeinkopplung und erzeugen hohe 

Klirrverzerrungen, die die vorgeschriebenen Grenzwerte deutlich 

überschreiten können. Das Ergebnis: Die PV-Anlage muss vom Netz 

genommen werden. Die Wahl der richtigen Inverter-Topologie und 

der dabei verwendeten Signalaufbereitung für die Strom- und Spannungsregelung 

ist deshalb von großer Bedeutung. 

Maximaler Ertrag aus den PV-Panels 

Der Wirkungsgrad von PV-Panels ist relativ gering und zudem abhängig 

von Wetter, Temperatur, Jahreszeit und Abschattung. Doch die 

Effizienz einer PV-Anlage hängt nicht nur von den Panels ab, sondern 

von der Wirkungsweise des Gesamtsystems. Ein optimaler MPPT- 

Algorithmus (Maximaler Power Point Tracking) in Zusammenhang 

mit allen variablen Randparametern ist dabei entscheidend. Diesen 

bestmöglichen Arbeitspunkt zu finden und das System entsprechend 

zu regeln, ist zentrale Aufgabe in der Entwicklung. Dafür sind perfekte 

dynamische Eigenschaften des Regelungssystems ohne unerwünschte 

Oszillierung rund um den MPP gefordert. In High Power PV-Systemen 

verwendet man die Ripple-Korrelations-Methode um Ripple- 

Spannung und Ripple-Strom zu messen und auszuregeln. Bild 1 zeigt 

die Topologie eines typischen einphasigen IPV-Inverters. 

Für eine maximale Energieausbeute muss die Ripple-Spannung 

bzw. der Ripple-Strom vor allem rund um den MPP auf einem Minimum 

gehalten werden. Dies ist gerade bei einphasigen Invertern 

wichtig, weil in der Praxis – durch parasitäre Effekte des hohen 

Ripple-Signals – die Momentanleistung der PV-Panels deutlich geringer 

ist als die durchschnittliche Leistung des Inverters. Gro- ➔ 


Schnellere, präzisere und kostengünstigere 

Erfassung von Messdaten 

Zur Unterstützung der Kunden hat Rutronik weitreichende Grundlagenentwicklungen 

durchgeführt. Das Ergebnis ist ein kostengünstiges 

A/D-Wandler-System mit Aufl ösungen von 12 bis 20 Bit, das Messdaten 

extrem schnell und gleichzeitig sehr präzise erfasst. 


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Photovoltaik 

Klemmen, 

■■ 100-prozentiges Echtzeitregelverhalten, 

■■ Vermeidung sequenzieller asynchroner analoger Signalverarbeitung 

und dem dadurch verursachten Totzeitverhalten im Regelkreis. 

Betracht man die in der Praxis verwendeten Komponenten, scheint 

auf den ersten Blick alles im grünen Bereich zu sein. Steigt der Entwickler 

aber tiefer in die Topologie der Mixed Signal MCUs und 

DSPs ein, stellt er schnell fest, dass die Topologie der analogen Signalverarbeitung 

nicht zum Anforderungsprofil passt. 

Bild: Rutronik 


Bild 2: Sequenzielle Signalverarbeitung im Vergleich zu Simultan Sampling 

Systemen. 

Bild 3: Mit volldifferenzieller Eingangsstruktur lässt sich per Definition ein 

um 3 dB besserer Signal/Rausch-Abstand erreichen. Praxistest zeigen 

Verbesserungen bis zu 6 dB. 

ße DC-Elektrolytkondensatoren am DC/DC-Eingang und -Ausgang 

sollen dem entgegen wirken – sehr zu Lasten von Lebensdauer 

und Zuverlässigkeit des Inverters. In dreiphasigen Systemen ist 

die Ausgangsleistung weitestgehend konstant, so dass keine großen 

DC-Kondensatoren notwendig sind. Weitere Vorteile wie geringere 

Kosten und höhere Zuverlässigkeit des Systems legen einen 

neuen Ansatz nahe: Die Verwendung der Dreiphasen-Topologie 

auch bei kleinen Leistungen. Das Anforderungsprofil an die analoge 

und digitale Signalverarbeitung umfasst folgende Aspekte: 

■■ zeitgleiches synchrones Sampling aller analogen Signale im Regelkreis, 

■■ Einhaltung einer engen statischen Spannungstoleranz am Ausgang 

mit möglichst geringen Oberschwingungsanteilen in allen 

Betriebssituationen, 

■■ Phasen-synchroner Betrieb mit dem zu speisenden Netz, 

■■ Erzeugung einer Spannung ohne Gleichspannungsanteile, 

■■ geringe Klirrverzerrungen der Ausgangsspannung, Erzeugung 

eines reinen Sinussignals, 

■■ geringe Rest-Ripplespannung, 

kleine Reflective Input Ripple-Spannung an den PV-Panel- 

■■ 

Synchrones Sampling 

Synchrone simultan abtastende Systeme sind die Voraussetzung 

für die Verarbeitung von Strom- und Spannungssignalen sowohl 

auf der Seite der PV-Panels als auch auf der Netzseite. Denn gefordert 

sind Echtzeitregelsysteme - und diese sind nur dann gegeben, 

wenn analoge Signale parallel und gleichzeitig erfasst werden. 

Eine sequenzielle Verarbeitung analoger Signale über Multiplexer 

sind zwangsläufig ungeeignet, weil hier die Phaseninformation 

verloren geht. Zudem sind Multiplexer keineswegs als 

idealer Schalter zu betrachten: Eingangskapazitäten, On-Widerstand, 

Ausgangskapazität und Eingangs-Schutzschaltungen sind 

ein komplexes Netzwerk, das über Frequenz und Phase unerwartete 

Auswirkungen hat, welche dem gewünschten Regelverhalten 

entgegen stehen, etwa Ladungsverschiebungen zwischen den Kanälen, 

geringe Gleichtaktunterdrückung oder dynamische Übersteuerung 

ohne Berücksichtigung einer längeren Einschwingzeit. 

Diese Eigenschaften werden erfahrungsgemäß in keinem Datenblatt 

einer hochperformanten MCU oder DSP mit min- und 

max-Werten beschrieben oder gar spezifiziert. Bild 2 zeigt den 

Unterschied zwischen sequenzieller und paralleler Signalverarbeitung 

und die aus der parallelen Verarbeitung entstehenden 

Abtastfehler des Systems im Echtzeitbetrieb. 

Volldifferenzielle Eingangsstruktur 

Bei einer Gleichtaktspannung sind beide Eingänge mit derselben 

Spannung in gleicher Höhe und Phase beaufschlagt. Solche Störungen 

sind vor allem in hochfrequenten Schaltstufen bei PV-Invertern 

in höchstem Maße vorhanden. Das Gleichtaktunterdrückungsverhältnis 

(CMRR) wird häufig bei volldifferenziellen Eingängen angegeben. 

Es beschreibt die Fähigkeit des ADC oder vorgeschalteten Signalaufbereitungsstufen, 

eine Gleichtaktspannung (DC und AC) zu 

unterdrücken. Eine DC-Gleichtaktspannung an einem ADC-Eingang 

hat den gleichen Effekt wie ein DC-Eingangs-Offset. Normalerweise 

liegen das Sensorsignal- und das Massekabel physisch nah beieinander 

und führen zusammen zu einer Gleichtaktstörung, z.B. bei der 

Strommessung mit Shunts. 

Das Gleichtaktunterdrückungsverhältnis ist definiert als Verhältnis 

zwischen der Differential- und der Gleichtakt-Spannungsverstärkung. 

Da es bei volldifferenziellen Eingängen am Ausgang 

nur einen geringer Codewechsel gibt im Vergleich zur eigentlichen 


Bild 4: Typisches Stromsignal des Inverters mit hohem Störanteil. 


Bild 5: DQ-Stromregler für einphasige Umrichter. 




Photovoltaik 

Die richtige Produktauswahl entscheidet 

Die Auswahl der richtigen Inverter-Topologie 

ist alles andere als trivial: Ob trafolose Konfiguration 

oder mit Ausgangstrafo – jede Variante 

bringt Vor- und Nachteile mit sich. Das Regelungsverhalten 

wird von parasitären Eigenschaften 

entscheidend beeinflusst. Um gerade 

in kleineren Leistungsklassen optimale Ergebnisse 

zu erzielen, kommen Entwickler um eine 

genaue Analyse der Topologie nicht herum. 

Die analoge Signalaufbereitung bietet hier 

enormes Verbesserungspotenzial, so dass etwa 

der passive Filteraufwand reduziert und das 

Regelungsverhalten der PI-Regler mit Hilfe von 

Kompensationsmaßnahmen verbessert werden 

kann. Zur Unterstützung der Kunden hat Rutronik 

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Bild 6: Blockdiagram des chopper-basierenden SAR-Analog/Digital-Wandlers. 

Gleichtaktspannung, wird das Gleichtaktunterdrückungsverhältnis 

auch logarithmisch 

definiert (Bild 3). Dieses hängt zudem von der 

Frequenz ab: Steigt die Frequenz der Gleichtaktspannung 

wird es immer schwieriger, die 

Phasenanpassung zwischen AIN(+) und 

AIN(-) für eine optimale Gleichtaktunterdrückung 

aufrechtzuerhalten. Deshalb ist die 

Gleichtaktunterdrückung bei hohen Frequenzen 

meist weniger effizient. 

Bei ADCs in Umrichter-Anwendungen ist 

das Matching (gegenseitige Abweichung der 

Eingangs- und T/H-Kapazitäten) der differenziellen 

Eingangsstruktur einer der wichtigsten 

Parameter, um die Soll/Ist-Differenz des Regelkreis 

zu Null auszuregeln. Verantwortlich hierfür 

ist die perfekte Abstimmung des Schaltungsdesigns 

mit der passenden CMOS-Prozesstechnologie 

sowie die bestmögliche Reproduzierbarkeit 

von CMOS-Kondensatoren im Bereich 

von Femto-Farad (fF). Die Praxis hat gezeigt, 

dass für eine Genauigkeit und Auflösung von 10 

bis 12 Bit zwangsläufig ein Differenzialeingang 

verwendet werden muss. Er ermöglicht eine hohe 

Gleichtaktunterdrückung. Zur dynamischen 

Gleichtaktunterdrückung der Frequenz wählt 

man volldifferenzielle ADCs. Sie bieten die beste 

Performance, da sie DC- und dynamische AC- 

Gleichtaktspannungen unterdrücken. 


tiges A/D-Wandler-System mit Auflösungen von 

12 bis 20 Bit, das Messdaten extrem schnell und 

gleichzeitig unschlagbar präzise erfasst. Es kann 

Störfrequenzen perfekt unterdrücken ohne die 

hervorragende Dynamik des Gesamtsystems zu 

verlieren. Dies war bisher mit den bestehenden 

Topologien in dieser Form nicht möglich. So ist 

das neu entwickelte System der nächste große 

Schritt hin zum universell einsetzbaren Analog/ 

Digital Wandler. In bestehenden MCU und DSPs 

sucht man sowohl die Funktionalitäten als auch 

definierte min/max Spezifikationen vergebens. 

Die Topologie verwendet einen preiswerten 

CMOS-Prozess. Das Herzstück auf der Analogseite 

bilden die Eingangsmultiplexer bzw. Chopper-Polaritätsumschalter 

sowie der der Chopper 

Timing Sequencer, der volldifferenziell das Signal 

verarbeitet und an den Sample&Hold-Kondensator 

weiterleitet. 

Die Mikrocontroller-Seite 

Die Digitalseite bildet ein leistungsfähiger Mikrocontroller, 

der über den internen Flash-Speicher 

konfiguriert wird. Die MCU steuert den 

Chopper Timing Sequencer, verarbeitet den Datenstrom 

aus der Vielzahl der Samples und errechnet 

den Mittelwert. Mit der Nutzung der 

verschiedenen Schalterkonfigurationen und der 

gegenpoligen Umschaltung der Eingangsschalter 

wird eine schnelle Einzelmessung aktiviert mit 

maximaler Abtastrate des SAR-Wandlers. Somit 

kann der Anwender sehr schnell mit 12 Bit Genauigkeit 

die erste Messung starten und verarbeiten 

und nach 20 ms (50 Hz) ein 16 bis 20 Bit Mittelwertergebnis 

von der MCU abholen. Die Umschaltzeiten 

der Multiplexer für den Chopperbetrieb 

sind durch die geringen parasitären 

Kapazitäten so klein, dass nur die externe Filterbeschaltung 

die begrenzende Zeitkonstante bildet. 

Zur detaillierten Schaltungstechnik und der 

praktischen Umsetzung hat Rutronik umfangreiche 

Applikationsunterlagen bis hin zu patentfähigen 

Lösungen erarbeitet, die den Kunden zur 

Verfügung stehen. (jj) 

n 

Der Autor: Andreas Mangler ist Director 

Strategic Marketing bei Rutronik. 

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Labornetzgeräte 

Stromversorgungen perfektionieren 

Aktuelles Redesign der 3-kW-Geräte 

Der „Roll-out“ der völlig neu konzipierten 3,3-kW-Netzteile von Delta Elektronika steht bevor, immer Sommer ist 

es soweit. Die Gerätereihe entstand in Zusammenarbeit mit Schulz-Electronic. Die Eckwerte reichen von 18 V DC 

bei 220 A bis zu 660 V DC bei 5,5 A und machen die „Neuen“ vielseitig einsetzbar u. a. für Aufgaben im Bereich 

Automotive, Photovoltaik oder für Laseranwendungen. 

Autor: Joachim Tatje 

Bild: Schulz-Electronic 

Die aktualisierten 3,3 kW-Netzteile der Serie SM von Delta Elektronika. 

Wertvollen Input für die Weiterentwicklung der 3,3 kW- 

Netzteile erhielt Delta Elektronika vom Partner 

Schulz-Electronic. Die neuen Geräte sind deshalb die 

Antwort auf etliche Jahre Praxiserfahrung und zahlreiche 

Kundenwünsche. Sie stehen beispielhaft für das neue modulare 

Gerätekonzept und die optimierte Bedienphilosophie. Ins Auge 

fällt zunächst das grafische Display, das die bisherigen Digitalanzeigen 

ersetzt. Die Geräte sind dank ihrer einfachen Bedienführung 

in wenigen Sekunden betriebsbereit. 

Sprichwörtlich, wie bei allen Geräten des niederländischen Herstellers, 

ist die Qualität der Ausgangsspannung. Durch sorgfältige 

Auswahl der Bauelemente und durch intensive Tests während der 

Fertigung erzielen die Niederländer eine spiegelglatte Ausgangsspannung 

von minimaler Restwelligkeit und geringstem Rauschen 

auf Linearreglerniveau. Die Reaktion auf sprungartige dynamische 

Lasten ist genau so vorbildlich; wie das EMC-Verhalten der Kraftpakete. 

Delta Elektronika unterhält auf der Insel Malta eine eigene, 

hochmoderne Fertigung. Rien Giltay, Vertriebsleiter von Delta 

Elektronika: „Wir haben den Ehrgeiz, perfekte Geräte zu bauen. 

Das können wir nur, wenn wir jeden Schritt unserer Fertigung unter 

Kontrolle haben. Wir machen nahezu alles selber. Das fängt mit 

dem Wickeln der Trafos an, schließt die Blechbearbeitung ein, geht 

weiter bei der Klima geführten Lagerung der Bauteile und endet 

mit einem intensiven Burn-in der fertigen Geräte.“ 

Einphasiger Weitbereichseingang 

Die neue Gerätelinie ist mit einem einphasigen Weitspannungseingang 

ausgestattet, der den Betrieb von 200 bis 480 V AC ermöglicht. 

Die aktive PFC sorgt für einen Wirkungsgrad nahe 94 %. Eine 

große Auswahl von Schnittstellen erlaubt die nahtlose Einbindung 

der Geräte in eine Laborumgebung. Standard ist das Ethernet-Interface 

mit Steuerungssoftware. Damit kann die 

Stromversorgung vom PC aus gesteuert werden. In dieser Betriebsart 

werden die Istwerte als Oszillogramm angezeigt, die Sollwerte 

lassen sich numerisch oder per simuliertem Drehpotentiometern 

vorgeben. Es können jedoch mehrere Schnittstellen betrieben werden. 

Neu ist, dass sie der Benutzer selber über Steckmodule, nach 

dem „plug-and-play-Prinzip“, nachrüsten kann. Die Geräte müssen 

dazu weder ins Werk eingesandt noch neu kalibriert werden. 

Mehrere Geräte lassen sich ohne Zugeständnisse an die Dynamik 

wie Bausteine zu größeren Einheiten seriell und parallel verschalten. 

So werden Ausgangsspannungen von 1200 V erreicht, ein 

Wert, der beispielsweise für den Test moderner Wechselrichter bereits 

gefordert wird. Optionen, wie eine integrierte Stromsenke 

oder die High-Speed-Option für noch schnellere Lastwechsel, sind 

in der neuen Geräteserie leichter nachrüstbar. „Wir begrüßen das, 

weil es die Lieferzeiten der Geräte senkt,“ kommentiert Stefan 

Dehn, Leiter Marketing und Vertrieb von Schulz-Electronic. 

Stromversorgungen von Delta Elektronika sind ausgelegt für Dauerlast. 

„Wer 55 A benötigt, muss deshalb aus Sicherheitsgründen 

kein 60 A-Gerät anschaffen,“ bestätigt Rien Giltay. 

Die Netzteile von Delta Elektronika gehören zum Rückgrat des 

Produktportfolios von Schulz-Electronic. In vielen von den Baden- 

Badenern entwickelten Stromversorgungslösungen kommen die 

Geräte aus Zierikzee als Stromquelle zum Einsatz. Die Partnerschaft 

beider Unternehmen funktioniert auch noch nach 35 Jahren 

perfekt. (jj) 

n 

Der Autor: Dipl.-Ing. Joachim Tatje, ViATiCO Agentur für Technik und 

Marketing, 


510ei0111 




Neue Produkte 

Standardisierte kundenspezifische Lösungen 

Qualified Customized Komplettangebote 

Bild: Inpotron 

Zwischen Standardprodukten und modifiziertem 

Standard einerseits sowie voll kundenspezifischen 

Lösungen andererseits hat Inpotron 

ein viertes Marktsegment mit einem eigenen 

Produktangebot geschaffen: Die Qualified Customized 

Komplettangebote. Die Idee ist dabei 

einfach: Ein zu etwa 90 % nach harten Industriebedingungen 

auf Basis bewährter und zuver- 

lässiger Technik bereits vordefiniertes Produktangebot 

mit praxisgerechtem Leistungsumfang 

erlaubt durch ergänzende individuelle Zusatzspezifikation 

eine kundenspezifische Endkonzeption 

und damit optimale Anpassung an die 

Kundenapplikation. Zur Markteinführung hat 

sich die Firma für die vier Leistungsklassen 10, 

30, 60 und 100 W mit jeweils drei Ausgangsspannungen 

5 V, 12 V, 24 V (immer als Single 

Output) entschieden, wobei das Angebot mittelfristig 

erweitert werden soll. Bei freier Auswahl 

aus einem Katalog umfangreicher Anpassungsmöglichkeiten 

können schon im Vorfeld Festpreisgarantie 

und Fixtermin gegeben werden. 

infoDIREKT 

520ei0111 

Bild: TDK-Lambda 

500-W-Einbaunetzteil 

Lüfterlos durch Baseplate-Kühlung 

Der Stromversorgungsspezialist TDK-Lambda 

hat Einbaunetzteile der Baureihe CPFE500 auf 

den Markt gebracht, die im Temperaturbereich 

40...+85 °C arbeiten. Durch Baseplate-Kühlung 

150 W open frame Netzteile 

Leerlaufleistungsaufnahme weniger als 0,5 W 

liefern sie auch in versiegelten Gehäusen dauerhaft 

bis zu 500 W Leistung bei 12, 24 oder 48 

V Ausgangsspannung (trimmbar um bis zu ±20 

%). EMV-Verhalten gemäß EN55022/EN55011, 

Klasse B, und MIL STD 461/462D CE102, Sicherheitszulassungen 

gemäß EN/UL/CSA/IEC 

60950 und der Universaleingang (90...265 V AC, 

mit PFC) sorgen für eine leichte Integrierbarkeit. 

Die Netzteile können in Serie und parallel betrieben 

werden (eingebaute ORing-Diode auf 

Wunsch). Kurzschluss-, Überspannungs- und 

Übertemperaturschutz gehören ebenso zur 

Ausstattung wie ein Power-on-Signal, Fern-Ein/ 

Aus und Remote-Sense-Anschlüsse. 

infoDIREKT 

522ei0111 

"Extreme 

Measuring" 

Wie im Flug... 

...Netzwerkanalyse 

von 1 Hz bis 40 MHz. 

Mehr dazu: 

www.omicron-lab.com/extreme 

Bild: XP Power 

XP Power hat sehr kompakte 150 W Open 

Frame Netzteile auf den Markt gebracht. Die 

Geräte der Serie ECP150 erfüllen die Anforderungen 

der UL/EN/IEC60950-1 und UL/EN/ 

IEC60601-1 für Industrie- und Medizinanwendungen 

und verfügen über eine Leerlaufleis- 

tungsaufnahme von maximal 0,5 W bei einem 

typischen Wirkungsgrad von 91 %. Die Abmessungen 

betragen nur 101,6 x 50,8 x 32 

mm (4 x 2 x 1,26 Zoll). Die Netzteile arbeiten 

mit Eingangsspannungen im Bereich 90...264 

V AC. Die fünf verschiedenen Versionen haben 

Einfach-Ausgänge mit den Standardspannungen 

+12, +15, +24, +28 oder +48 V DC und 

verfügen zusätzlich über einen 12 V/0,5 A Ausgang 

für einen externen Lüfter. Der Arbeitstemperaturbereich 

ist -20...+70 °C, mit Derating 

ab +50 °C. Bis 100 W ist Konvektionskühlung 

möglich, für 150 W ist ein Luftstrom von 

15 CFM notwendig. 

infoDIREKT 

521ei0111 

Vektor-Netzwerkanalysator Bode 100 (1 Hz – 40 MHz) 

und Future.Pad Tablet PC von www.ibd-aut.com 


Smart Measurement Solutions

Literatur 

Neue Produkte 

Jetzt auch als SMD 

1-W-DC/DC-Wandler 

Komplette DC/DC-Wandler mit einer 

Ausgangsleistung von 1 W 

sind bei Hy-Line Power Components 

auch für SMD-Bestückung 

verfügbar: Die Serie P1AS des 

Herstellers Phi-Con sind DC/DC- 

Wandler im SMD-Gehäuse mit 

Bild: Hy-Line Power Components 

galvanischer Isolierung bis 3000 

V DC. Sie erreichen bis 83 % Wirkungsgrad, 

sind bei Umgebungstemperaturen 

von -40 °C bis 85 

°C einsetzbar und 100 % Burn-ingetestet. 

Die MTBF der Wandler 

liegt bei über 2 000 000 Betriebsstunden. 

Es sind Varianten für vier 

Eingangsspannungen (3,3 / 5 / 12 

und 24 V) sowie fünf Ausgangsspannungen 

(3,3, 5, 9, 12, 15 V) 

einzeln und dual (3,3 V nur einzeln) 

bei einer Gesamtausgangsleistung 

von 1 W lieferbar. 

infoDIREKT 

529ei0111 

I 2 C/PMBus-Schnittstelle und internes EEPROM 

Dual-Synchron-DC/DC-Abwärtsreglercontroller 

EMS 

Individuelle Elektronikfertigung 

- Systembetreuung von der Idee bis zur Serienlieferung 

- SMD Bestückung: Package 0201, BGA, Pitch 04 

- Flying Prober, Burn-In Tests, Röntgeninspektion 

- Zertifizierte Managementsysteme 

www.schurter.com/ems_de 

Electronic 

Manufacturing 

Services 

Von Linear Technology ist jetzt der 

LTC3880/-1 verfügbar, ein Synchron-DC/DC-Abwärtsreglercontroller 

mit I 2 C-basierter PMBus- 

Schnittstelle für das digitale Management 

von Stromversorgungssystemen. 

Mit der 

grafischen Entwicklungsumgebung 

LTpowerPlay können Konfigurationen 

für den DC/DC-Abwärtsreglercontroller 

über die 

serielle I 2 C-Schnittstelle in das 

interne EEPROM geladen werden. 

Folgende Parameter lassen 

sich programmieren: Ausgangsspannung, 

zulässige Toleranzen 

und Stromgrenzwerte, Eingangsund 

Ausgangsüberwachungsgrenzwerte, 

Power-up Sequencing 

und Tracking, Schaltfrequenz 

sowie Identifizierungs- und 

Rückverfolgungsdaten. Integrierte 

Präzisions-Datenkonverter 

und das integrierte EEPROM ermöglichen 

die Erfassung und 

nichtflüchtige Speicherung von 

Regler-Konfigurationseinstellungen 

und Telemtrie-Variablen wie 

Bild: Linear Technology 

zum Beispiel Eingangs- und 

Ausgangsspannungen/-ströme, 

Tastverhältnis, Temperatur und 

Fehlerprotokollierung. Der Baustein 

kann zwei voneinander unabhängige 

Ausgänge steuern 

oder für einen einzigen Zweiphasen-Ausgang 

konfiguriert werden. 

Bei Verwendung mehrerer 

ICs können bis zu sechs Phasen 

verschachtelt und parallelgeschaltet 

werden. Ein integrierter 

Verstärker ermöglicht eine echtdifferenzielle 

Spannungsüberwachung 

unmittelbar an der Last 

und eine genaue Regelung mit 

Kompensation des Spannungsabfalls 

über den Lastzuleitungen. 

Das Bauelement enthält Hochstrom-Gate-Treiber 

für alle Arten 

von n-Kanal-MOSFETs mit Steuerspannungen 

im Bereich von 4,5 V 

bis 24 V; eignet sich für Regler mit 

Ausgangsspannungen von 0,5 V 

bis 5,5 V und Ausgangsströmen bis 

30 A pro Phase und bietet über den 

vollen Temperaturbereich eine 

Ausgangsspannungsgenauigkeit 

von ±0,50 %. Es ist im thermisch 

optimierten, 6 mm x 6 mm großes 

QFN-40-Gehäuse untergebracht. 

Es gibt Versionen für die Sperrschichttemperaturbereiche 

von 

–40 bis +85 °C und für –40 bis 

+125 °C. 

infoDIREKT 

523ei0111 


Literatur 

Neue Produkte 

Miteq 

Komponenten zur ZF-Signalverarbeitung 

Miteq s neuer 72-seitiger Produktkatalog IF 

Signal Processing Components and Subsystems 

(C-17C) enthält detaillierte Informationen 

über alle angebotenen logarithmischen 

Verstärker, DLVAs, Frequenzdiskriminatoren, 

Verstärker mit konstantem Phase- 

Limiting, Verstärker mit linearer 

Verstärkungsregelung, sowie Kunden-Subsysteme 

und Assemblies. Mit vollständigen 

Knitter-switch 

Katalog: Gedruckt oder zum Download 

Knitter-switch hat seinen Katalog aktualisiert. 

Erstmals vorgestellt auf der electronica Ende 

November, zeigt die 210 Seiten starke Zusammenfassung 

in Deutsch oder Englisch die aktualisierte 

Produktpalette und viele interessante 

Neuheiten. In allen Produktgruppen wie 

Kippschalter, Drucktaster, Schiebeschalter 

oder auch Drehcodier-Schalter werden neue 

Serien vorgestellt. Neu aufgenommen wurde 

auch ein Kapitel über das stark gewachsene 

Angebot im Bereiche der Schnapp/Mikro- 

Schalter. Eine Reihe neuer Encoder ergänzen 

auch das Angebot in diesem Bereich. Neue 

elektrischen Spezifi kationen, 

Maßzeichnungen, 

Blockdiagrammen und Testdaten 

aller Typen bietet der 

Katalog ein umfassendes 

Kompendium für HF-Systemdesigner. 

infoDIREKT 

Designs wie der Hohlwellen 

Encoder Serie MER 23-20 

erschließen weitere Einsatzgebiete. 

Natürlich enthält er 

auch alle wichtigen Kontaktadressen 

der knitter-switch 

Büros und der weltweiten 

Distributoren. Der Katalog 2011 ist gedruckt 

oder auch als PDF zum Download erhältlich. 

Beides kann über infoDIREKT bezogen bzw. 

bestellt werden. 

infoDIREKT 

436ei0111 

429ei0111 

Bild: Miteq 

Bild: Knitter-switch 

Teledyne Relays 

Katalog über elektromechanische 

Relais 

Teledyne Relays hat 

den Katalog für seine 

elektromechanischen 

Relais umfangreich 

überarbeitet 

und weiter vereinfacht. 

Das neue 

Handbuch beinhaltet 

HF-, kommerzielle 

und militärische 

Electromechanical Relays 

Selection Guide 

Latching 

(JAN) Relais sowie Bauteile, die besonderen 

Umweltbedingungen gerecht werden, und die 

bewährten Teledyne Established Reliability Relais. 

Ausführliche Beschreibungen, Schaltbilder, 

typische HF-Parameter im Frequenzbereich 

und Montagemöglichkeiten (SMT oder 

Durchsteck-Relais) sind für jede Relaisserie 

abgebildet. Zudem sind Screening Levels für 

Established Reliability (ER) und militärische 

(JAN) Relais beschrieben. Informationen über 

Raumfahrt-qualifi zierte Relais ergänzen diese 

Ausführungen. Besonderheit: die Augendiagramme, 

die darstellen, mit welcher Signaltreue 

die HF-Relais digitale Daten übertragen. 

Im Handbuch gibt es Angaben zu RoHS 

und REACH sowie Kontakte zu den autorisierten 

Vertriebspartnern. 

RF 

Established 

Reliability 

JAN 

Surface-Mount 

Attenuated 

Non-Latching 

Commercial 

Environmental 

Bild: Teledyne Relays 

Die aktuelle Buchbesprechung 

infoDIREKT 

475ei0111 

EMV 

Störungssicherer Aufbau elektronischer Schaltungen 

Dieses Buch stellt erstmalig eine Methodik 

für Analyse und Lösung der EMV-Problematik 

vor. Sie basiert auf einer Betrachtung der 

Koppelmechanismen und auf der vom Verfasser 

entwickelten „Stromanalyse“. Damit 

kann die Entwicklung elektronischer Produkte 

preiswerter, schneller und mit besseren 

EMV-Eigenschaften realisiert werden. 

Insbesondere für die Gestaltung der Masse 

wird eine durchgehende neue Methodik 

entwickelt, die sich schon anwenden lässt, 

wenn Schaltungseinzelheiten noch gar nicht 

vorliegen. Dies macht eine EMV-Planung 

überhaupt erst möglich. Die Methodik ersetzt 

das rezeptartige „Anwenden von EMV- 

Maßnahmen“ durch ein Verständnis der 

sehr komplexen Zusammenhänge der parasitären 

Eigenschaften elektronischer Schaltungen. 

Aus EMV-Sicht ungünstige Entscheidungen 

werden von Anfang an vermieden. 

Die in den vorhergehenden Aufl agen 

dargestellte Methodik der EMV-Planung 

wurde weiterentwickelt und einige Verbesserungen 

und Ergänzungen vorgenommen. 

Von Joachim Franz, Vieweg+Teubner Verlag 

, 4., erw. und überarb. Aufl age 2011. X, 

276 Seiten. Mit 240 Abb. und 16 Fallbsp. 

Gebunden. EUR 39,95, 

ISBN 978-3-8348-0893-6 

infoDIREKT 426ei0111 

Bilder: Vieweg + Teubner Verlag 

EA-Elektro-Automatik 

EA-Stromversorgungsgeräte 

Ausgabe 2011 

In dieser 156 Seiten 

starken kostenlosen 

Ausgabe 2011 präsentiert 

EA-Elektro- 

Automatik eine Vielzahl 

brandneuer 

Produkte. Die besonderen 

Highlights: 

Labornetzgeräte Serie 

EA-PS 8000 3U & 

PSI 8000 3U (5…15 kW), die konsequente 

Erweiterung der „Autoranging Output“ mit 

5…15 kW. Außerdem Industrienetzgeräte, 

nun auch bis 5 kW sowie für bis 500 V DC. 

Desweiteren elektronischen Lasten, luft- oder 

wassergekühlt, für bis zu 750 V DC, stabilisierte, 

programmierbare Ein- und Dreiphasen 

Wechselspannungsquellen in Linear-bzw. 

Schaltreglertechnologie und andere. 

infoDIREKT 

427ei0111 

Bild: EA-Elektro-Automatik 


High Tech Toy 

DiMAX 1200Z Digitalzentrale 

Mit Volldampf voraus und alles unter Kontrolle 

Je Lok oder Stromkreis ein Transformator, das war einmal. Heute steuert man mit einer Bahnzentrale bis zu 32 

aktive Loks (von 10.239 wählbaren Adressen) mit 14, 28 oder 128 Fahrstufen und gleichzeitig bis zu 2.048 

Weichen und Signale. 

Autor: Siegfried Best 

Die DiMAX 1200Z Digitalzentrale (Bild 1) ist eine Gartenbahnzentrale 

für Modellbahnanlagen mit höchsten 

Anforderungen. Sie vereint kraftvolle 12 Ampere Fahrstrom 

mit hohem Sicherheitsstandard gegen Schäden 

durch indirekte Blitzeinschläge über die Gleisanlagen im Freifeld 

und ist in modernster Mikrocontroller-Technologie aufgebaut. 

Auf Basis des bei Modellbahnen verbreiteten NMRA / DCC Systems 

steuert die DiMAX 1200Z Digitalzentrale Lokmodelle mit 

Dekodern von allen bekannten Herstellern. Als eines der wenigen 

Digitalsystemen kann die DiMAX 1200Z sowohl parallele als 

auch serielle Funktionsdaten senden und damit auch Loks älterer 

Soundgenerationen ansteuern. 

Ein wesentlicher Vorteil des DiMAX Digitalsystems ist die dauerhafte 

Speicherung lokbezogener Daten. Dabei werden in der 

Zentrale die Einstellungen der Lokadresse, Fahrstufenkonfiguration, 

Funktionsauslösung und das Lokbild gespeichert. Diese Daten 

stehen allen Handgeräten, die an der Zentrale angeschlossen 

sind, zur Verfügung. Nach dem Einschalten des Systems sind diese 

Daten wieder vorhanden. Der Lokname wird anwenderbezogen 

im Handgerät gespeichert. Die integrierte Datenbank speichert 

die Daten von bis zu 128 Lokomotiven dauerhaft in der 

Zentrale ab. Es wird keine umweltschädliche Batterie zur Pufferung 

benötigt. Wird eine dieser gespeicherten Loks von einem 

Handregler aufgerufen, so sind die Informationen über Lokadresse, 

Fahrstufen, Funktionsauslösung und Lokbild sofort auf dem 

Display des Handreglers zu sehen. Für den Betrieb müssen damit 

keinerlei Einstellungen mehr vorgenommen werden. Das Laden 

der Lok genügt.

High Tech Toy 

Bild 1: Gartenbahnzentrale 

DiMAX 1200Z 

Bild 2: Das Innenleben der DiMAX 1200Z 

Alle diese Funktionen werden mit den in Bild 2 gezeigten 

Teilbaugruppen erzielt. Die CPU- und Displayplatine (1) ist 

mit zwei Prozessoren zur Ansteuerung bestückt. Einem Atmel 

ATmega 128 als Hauptprozessor zur zentralen Steuerung 

(Display, Tastatur, Datentransfer, ext. Steuerungsbus, 

Datenspeicherung im internen EEPROM). Der in C ++ 

und Assembler programmierte Chip (Codegröße etwa 70 

kByte) übernimmt die Verwaltung und Speicherung von 

128 Lokomotiven (davon 32 aktiv gesteuert) und der 

2048 Weichen und Signale. Er übernimmt auch die Verwaltung 

von 32 Steuerungsprogrammen für den vollautomatischen 

Betrieb ohne PC und steuert das USB-2 

PC-Interface sowie UART-Interface für externe Handfunksteuergeräte 

sowie für den Betrieb an einem PC 

und für Firmware Updates. Der zweite Prozessor, ein 

in Assembler programmierter Atmel ATmega 8 

(Codegröße etwa 5 KByte) dient als Coprozessor zur 

Erzeugung der präzisen digitalen Steuersignale von 

58µs und 100µs. 

Außerdem dient er der Überwachung des Stromflusses 

mit Überlastschutz und der Steuerung der 

15-A-Endststufe sowie einer zusätzlichen 2-A-Endstufe 

zur Konfiguration der Loks. Die Endstufe (2) ist für einen 

Ausgangsstrom von maximal 15 Ampere ausgelegt. Hier übernimmt 

ein ebenfalls in Assembler programmierter Atmel ATtiny44 

Prozessor (Softwaregröße etwa 3 kByte) die Regelung der Ausgangsspannung 

(14 bis 22V) und die Anpassung der Regelung an 

die Lastbedingungen (Fahrstrom 0 bis 4A, 0 bis 7A oder 0 bis12A). 

Der 15-A- H-Brückentreiber besteht aus 4x N-Kanal-MOSFETs 

vom Typ IRFP048N. Deren Ansteuerung erfolgt über je zwei Halbrückentreiber 

vom Typ L63xx mit Ladungspumpe von STMicroelectronics. 

Als Regelschaltung für Spannung und Strom kommen 

zwei N-Kanal-MOSFETs zum Einsatz. Die Endstufe ist mit den 

FETs für die Strom- und Spannungsregelung auf dem im Bild zu 

sehenden Kühlkörper montiert. Der 350VA Netztrafo (3) ist ein 

Ringkerntransformator mit 2x18V~ (parallelgeschaltet) von Sedlbauer. 

Der Netzanschluss (4) ist ausgelegt mit integriertem Netzfilter 

sowie Sicherung (Glasrohrsicherung 5x20), Netzanschlussstecker 

mit weiteren Schutzfiltern und zwei Primärsicherungen. Zusätzlich 

ist eine zweite Filterschaltung zum Überspannungsschutz verbaut. 

Die Sicherung für den separaten Niederspannungseingang 

(5)ist ebenfalls eine Glasrohrsicherung 5x20, auch hier ist eine zusätzliche 

Filterschaltung zwecks Überspannungsschutz verbaut. 

Die umfangreichen Filter verhindern Schäden durch indirekte 

Blitzeinschläge, da die Gleisanlagen sich ja im Freien befinden und 

als Blitzableiter wirken können. Bild 2 zeigt noch den Hauptschalter 

(6), den Busanschluss (7), Boosteranschluss sowie RS232- sowie 

USB- Schnittstelle, Anschlussstecker für Niederspannungsversorgung, 

Gleisanschluss sowie Programmierausgang (8) und den 

temperaturgesteuertern Lüfter (9). Das 4-zeilige Monochrom-Display 

(4 x 16 Charakter) von EDT informiert im Betrieb jederzeit 

über den aktuellen Zustand der Anlage. 

Wichtige Daten, wie z.B. die momentane Auslastung in Ampere, 

die Anzahl der aktiven Loks, der eingestellte maximale Fahrstrom 

Abschaltzeit bei Kurzschlusserkennung (einstellbar von 0,1 bis 0,8 

Sekunden) und die gemessene Fahrspannung (24 Volt) werden immer 

aktuell angezeigt. Die Zentrale verfügt an der Frontseite außerdem 

über vier LEDs die den Zustand der Zentrale anzeigen. 

Die Einstellungen für das Digitalsystem werden im Menü der 

Zentrale vorgenommen. Es stehen verschiedene Einstellungsoptionen 

zur Verfügung. Die DiMAX Digitalzentrale kann über den 

eingebauten Trafo und auch über eine externe Spannungsquelle 

betrieben werden. Auf der Rückseite befinden sich RS 232- und 

USB Anschluss um via PC die Anlage zu steuern oder um Firmwareupdates 

durchzuführen.(sb) 

■ 

Kontakt: Massoth Elektronik GmbH, 64342 Seeheim-Malchenusterort 

Tel.: 06151-35077-0, www.massoth.de 

Links: 36-seitige Bedienungsanleitung, Demo-Video 


400ei0111 

Bilder: Massoth Elektronik 


Service 

Verzeichnisse 

Inserenten 

Beta Layout, Aarbergen 110 

BHR Elektronik, Grassau 14 

Bicker Elektronik, Donauwörth 18 

COSMIC Software, Stuttgart 49 

CPS Technics, Berlin 46 

Decision Computer,Lienen 12 

Demmel Products, A-Wien 19 

Deutschmann Automation, 

Bad Camberg 70 

Digi-Key Corporation, 

USA-Thief River Falls 2.US, 103 

E-A Elektro- Automatik,Viersen 45 

EA-Electronic, Essen 6 

ELECTRONIC ASSEMBLY, Gilching 73 

ELMOS,Dortmund 55 

Emba-Protec, Vlotho 3. US 

EMCC DR. RASEK, Ebermannstadt 69 

ET System electronic, Altlußheim 99 

ETAS, Stuttgart 7 

EVG Elektro, Mönchengladbach 107 

Fischer Elektronik, Lüdenscheid 5 

Geyer Electronic, 

Gräfelfing/München 95 

GlobTek, USA-Northvale 17 

GLYN, Idstein 3 

Hivolt.de, Hamburg 12 

IBH softec Gesellschaft, 

Beerfelden 71 

Ineltek, Heidenheim 61 

Infineon Technologies,Neubiberg 25 

inpotron Schaltnetzteile, Hilzingen 

Beilage 

Kunze Folien, Oberhaching 105 

Kurz, Remshalden 67 

Lauterbach, 

Höhenkirchen-Siegertsbrunn 23 

LeCroy Europe, Heidelberg 77 

Linear Technology, Ismaning 31 

Maplesoft CAN, Waterloo, Ontario 51 

Mesago PCIM, Stuttgart 29 

Microchip Technology, 

GB-Wokingham. RG41 5TP 13 

mikes-testingpartners, 

Straßkirchen 47 

MTM Power, Frankfurt/Main 91 

MTS Systemtechnik, Mertingen 14 

National Instruments, München 75 

National Semiconductor, 

Fürstenfeldbruck 9 

OMICRON electronics, A-Klaus 109 

PEAK- System Technik, 

Darmstadt 43 

RECOM ELECTRONIC, 

Dreieich 92 + 93 

Reichelt elektronik, Sande 15 

RM Components, Schwabach 105 

Rohm Semiconductor, Willich 33 

RS Components, 

Mörfelden-Walldorf 

4.US 

Schulz-Electronic, Baden-Baden 101 

Schurter, CH-Luzern 110 

Softing Industrial Automation GmbH, 

Haar 53 

THUMM Industrie, Owen/Teck 12 

Toellner Electronic, Herdecke 

11, 79, 83, 85, 89, 

Toshiba Electronics, Düsseldorf 41 

TQ-Systems, Seefeld 97 

TRINAMIC Motion Control, 

Hamburg 10 

UNIDOR, Pforzheim 35 

WDI, Wedel 10 

Würth Elektronik, Waldenburg 46 

Unternehmen 

Acal 9 

Adlink 76 

Agilent Technologies 14, 64, 78 

Altera 8, 17 

AMA Fachverband für Sensorik 9 

Analog Devices 19 

API Delevan 53 

Arrow Electronics8, 17 

ASIC 16 {2} 

Atlantik Elektronik 12, 3 

Austriamicrosystems AG 82 

Benning GmbH & Co. KG 82 

Bicker Elektronik GmbH 82, 99 

Bitzer Digitaltechnik 35 

CBF Electronics 53 

Chomerics 46 

Compotron 9 

dataTec 14 

Deutronic Elektronik GmbH 82 

Diodes 99 

EA-Elektro-Automatik 111 

Eaton Power Quality GmbH 82 

Effekta Regelungstechnik 82 

Egston System Electronics 

Eggenburg GmbH 82 

Eldis 47 

Elektro-Automatik GmbH 82 

Eltek Valere 82 

Emtron 86 

emv GmbH 47 

EMV-Testhaus 66, 73 

EPLAX GmbH 82, 98 

Epson Europa Electronics GmbH 14 

Erfi Ernst Fischer, 82 

ESIA 12 

ET Instrumente GmbH 82 

ET System electronic GmbH 82, 95 

F.u.G. Elektronik GmbH 82 

Fabrimex AG 82 

FG-ELECTRONIK GmbH 82 

Fischer Elektronik 14 

Friwo Gerätebau GmbH 82 

Fujitsu 6 

Gauss Instruments 47 

Gebrüder Frei GmbH & Co. KG 82 

Globtek 19 

Glyn 22 

GMC-I Gossen Metrawatt GmbH 82 

Grau Elektronik GmbH 82 

Gustav Klein GmbH & Co. KG 82 

Guth GmbH 82 

Hameg 77 

Harting Electric GmbH & Co 17 

HDT Hoover Dam Technology GmbH 

82 

Heiden power GmbH 82 

Heinzinger Electronic GmbH 82 

Hy-Line Power Components 110 

HY-LINE Sensor-Tec 46 

Ineltek GmbH 14 

Infineon 29 

Inpotron GmbH82, 109 

Ipetronik 98 

iseg Spezialelektronik GmbH, 82 

Kitagawa 53 

Kniel System-Electronic GmbH 82 

Knitter-switch 111 

Kunze Folien 53 

Lambda GmbH 82 

Langer 46 

Lattice 42 

LeCroy 78 

Linear Technology 88, 110 

Luxtera 14 

Maplesoft 58 

Massoth Elektronik 112 

MathWorks 35, 54 

Meilhaus Electronic 76 

Mentor Graphics 50 

MGV Stromversorgungen GmbH 82 

Mikes Testing Partners 62 

Miteq 111 

Molex 14 

MSC 98 

MTM Power MesstechnikMellenbach 

GmbH 18, 82,99 

MTS Systemtechnik 77 

National Instruments 19, 30 

National Semiconductor 11, 84 

Block Transformatoren-Elektronik 

GmbH & Co. KG 82 

STMicroelectronics 10 

NXP Semiconductors 29 

Peak electronics 30 

Pflisch 68 

Pflitsch 68 

Phi-Con 1 10 

Phoenix Contact GmbH & Co. KG 82 

PicoLas GmbH 82 

Pico Technology 35 

PLS Programmierbare 

Logik & Systeme 20 

Power Innovationen Stromversorgungstechnik 

GmbH 82 

Power-One AG, 82 

PSE Priggen 35 

Puls GmbH 82 

Recom Development and Trading 

GmbH 82 

Recom Elektronik 100 

Renesas 22 

Reo Inductive Components AG 82 

Rigol 78 

Rohde & Schwarz GmbH & Co.KG 

74, 78, 82 

RS Components1 0, 19, 29 

RSG Electronic Components GmbH 82 

Rutronik 46, 104 

Samsung Electronics 17 

SBS Power Electronic 82 

Schroff GmbH 82 

Schukat 47 

Schulz-Electronic 108, 82 

Sensirion 

AG20 

Siemens 

A&D82 

Silicon Labs 26 

STMicroelectronics 10 

SYKO Gesellschaft für 

Leistungselektronik mbH 82, 92 

Symmetricom 18 

Synopsys 48 

TDK-Lambda 82, 109 

Tektronix 78 

Teledyne Relays1 11 

Texas Instruments 20 

Toellner Electronic 

Instrumente GmbH 82 

Tracopower 30 

utronic Steuer- und Regeltechnik 


Vieweg+Teubner Verlag 111 

Weidmüller Interface 


Weltronic 53 

WSTS 12 

Würth Elektronik 70 

Xilinx 6, 38 

XP Power 109 

YDS 98 

Yokogawa 77 

Zentro-Elektrik GmbH & Co. KG 82 

ZVEI e.V. 13 



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