PDF-Ausgabe herunterladen (28.7 MB) - elektronik industrie

D 19067 · Mai 2013 · Einzelpreis 19,00 € · www.elektronik-industrie.de 

05/2013 

Das Entwickler-Magazin von all-electronics 

Aktive Bauelemente 

MCUs mit hoher Flash-Speicherdichte 

sowie intelligenten analogen 

und digitalen Peripherien. Seite 22 

Leistungselektronik 

Detaillierte Beschreibung für die 

sichere Inbetriebnahme einer 

Stromversorgung. Seite 32 

EDA-Tools 

MDA-EDA-Software, die Elektronikkühlanwendungen 

vom Konzept bis 

zum Design simuliert. Seite 50 

Messung der relativen Luftfeuchte 

Einchip-Sensoren vereinfachen das Design Seite 18 

Anzeige 

Kostenloser 

Versand 

Für Bestellungen 

Über 65 €! 

www.elektronik-industrie.de elektronik industrie 05 / 2013 3 

DIGIKEY.COM

Editorial 

Nichts geht ohne 


Dipl.-Ing. (FH) Andrea Hackbarth, 

Redakteurin elektronik industrie. 

Andrea Hackbarth, andrea.hackbarth@huethig.de 

www.elektronik-industrie.de 

In Sachen Energieerzeugung, -verteilung und –verbrauch läuft ohne moderne 

Leistungselektronik so gut wie gar nichts mehr. Dieser bedeutenden Querschnittstechnologie 

wird in den nächsten Jahren eine Schlüsselrolle zukommen. Leistungselektronik 

soll für mehr Effizienz und höhere Wirkungsgrade sorgen und 

anfallende Verluste reduzieren. Aus den allgemeinen Entwicklungstendenzen wie 

Miniaturisierung, Kostenreduzierung, Energieeffizienz und der Erweiterung der 

Einsatzfelder resultieren neue, wachsende Anforderungen an Geräte mit modernen 

Leistungshalbleitern. 

Die Energie-Einsparpotenziale, die durch die Leistungselektronik erschließbar 

sind, werden auf 20 bis 35 Prozent des derzeitigen Bedarfes an elektrischer Energie 

geschätzt. Laut einer Studie des European Center for Power Electronics (ECPE) 

entspräche dies im Jahr 2020 bei einem europaweiten Energieverbrauch von 4000 

TWh der Leistung von sage und schreibe 115 Großkraftwerken. Ein wesentlicher 

Lösungsbeitrag wird hierbei von Leistungshalbleitern 

erwartet, die die elektrische Energie 

möglichst effizient in die von den verschiedenen 

Anwendungen benötigte Form umwandeln 

und den Leistungsfluss steuern. 

Um bei leistungselektronischen Systemen 

eine optimale Energieeffizienz zu erzielen, 

reicht es allerdings nicht aus, nur die Leistung 

einzelner Halbleiterbauelemente zu optimieren. 

Notwendig sind Systemlösungen, die eine 

Vielzahl unterschiedlicher Elemente und Aspekte 

einschließen. Dies reicht von neuen Materialien, 

Bauteilkonzepten und Aufbautechniken 

über innovative Systemintegrationen 

und Zuverlässigkeitsaspekte bis hin zur Standardisierung 

von Bauelementen und zu kostengünstigen Herstellungstechniken. 

Nur mit einer gesamtheitlichen Betrachtungsweise kann das angestrebte Ziel von 

deutlichen Energieeinsparungen erreicht werden. 

In dieser Ausgabe der elektronik industrie haben wir der Thematik Leistungselektronik 

einen großen Bereich gewidmet. Angefangen bei einem Fachartikel 

zum Stromkreisschutz auf Seite 28 bis hin zu intelligenten Webtools für eine einfachere 

Stromversorgungsentwicklung. Gerade der Stromkreisschutz steht oftmals 

erst am Ende der Entwicklungsarbeiten, da man sich beim Design elektronischer 

Produkte auf die Attribute kleiner, schneller und benutzerfreundlicher konzentriert. 

Das kann jedoch dazu führen, dass die Funktionalität des zu entwicklenden 

Produktes leidet. 

kühlen schützen verbinden 

Wärmemanagement 

• Umfangreiches Standardprogramm 

• Aluminiumstrangkühlkörper 

• Flüssigkeitskühler, Lüfteraggregate 

• Wärmeleitfolien, -pasten und -kleber 

• Montageteile, Isolierbuchsen 

• Moderne Bearbeitungszentren 

Mehr erfahren Sie hier: 

www.fischerelektronik.de 

Fischer Elektronik GmbH & Co. KG 

Nottebohmstraße 28 

D-58511 Lüdenscheid 

Telefon +49 (0) 23 51 43 5-0 

Telefax +49 (0) 23 51 4 57 54 

E-mail info@fischerelektronik.de 

www.facebook.com/fischerelektronik 

Kühlkörper 

Gehäuse 

Steckverbinder

Inhalt 

Mai 2013 

Coverstory 

28 

Stromkreisschutz, 

ein wichtiges Detail 

Der Stromkreisschutz wird 

bei der Entwicklung elektronischer 

Produkte oft vernachlässigt. 

Steht diese Thematik 

jedoch erst am Ende der Entwicklungsarbeiten, 

leidet die 

Funktionalität des zu entwickelnden 

Produkts. 

18 


Moderne elektronische Feuchtigkeitsmesser nutzen 

die Kondensationstemperatur oder Änderungen elektrischer 

Kapazitäten oder Widerstände zum Messen von 

Feuchtigkeitsänderungen mit sehr hoher Genauigkeit. 

36 

Höhere Leistung 

Spannungs-Messwandler, 

die den hohen Anforderungen 

in Bahn und Industrie 

gerecht werden und isolierte 

Spannungsmessungen 

von 50 bis 2000 V eff 

bieten. 

Märkte + Technologien 

06 Die Top 5 

08 News und Meldungen 

10 Mikroelektronik-Trendanalyse 

Reifer Markt und weiterhin Marktverschiebungen 

12 Vertriebskonzept Rutronik24 

Komplette Auftragsverfolgung und 

Massquotation-Tool 

14 Globalpress Summit 2013 

16 Vektorsignalgenerator und mehr 

Neues aus dem Messtechnikbereich 

von Rohde & Schwarz 

Coverstory 

18 Messung der relativen Luftfeuchte 

Einchip-Sensoren vereinfachen das 

Design 

Leserservice infoDIREKT: 

Zusätzliche Informationen zu einem Thema erhalten 

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

• www.all-electronics.de aufrufen 

• Im Suchfeld Kennziffer eingeben, suchen 


22 Highlights 

Fujitsu Semiconductor, Microchip, 

IC-Haus, Altmel, XMOS, Energy Micro, 

Allegro Microsystems 

26 Neue Produkte 


28 Am Anfang der Produktentwicklung 

Stromkreisschutz – ein wichtiges Detail 

32 Flyback-Stromversorgung 

Vorgehensweise bei der erstmaligen 

Inbetriebnahme 

36 Spannungs-Messwandler 

Einsatz in Bahn und Industrie 

39 Highlights 

Murata Power Solutions, 

Blume Elektronik Distribution 

40 Schnelleres Leistungsstufendesign 

Intelligentere Webtools vereinfachen 

Stromversorgungsentwicklung 

43 Highlights 

Fairchild Semiconductor, 

International Rectifier, Setron, 

WDI, Linear Technology, 

Infineon Technologies, NXP 

EDA-Tools 

48 IP, IP-Subsysteme 

und IP-Plattformen 

Herausforderungen der SoC-Integration 

beeinflussen Halbleiter-IP 

50 Effektives Wärmemanagement 

Zuverlässigkeit und Wettbewerbsfähigkeit 

im Elektronikentwicklungsprozess 

steigern 

54 Die thermische Simulation 

Der Weg zum Modell 

57 DesignSpark-PCB-Software-V 5.0 

Kürzere Entwicklungszeiten 

und Fehlerreduzierung 

58 Verbinden und analysieren 

JTAG/Boundary-Scan-Werkzeuge 

für Hardware-Entwickler 

62 Co-Simulation spart 

Entwicklungszeit 

Multisim und LabVIEW ermöglichen 

neue Simulationsmöglichkeiten 

65 HF-Prüfungsworkflow 

für Leiterplatten-Design 

ADS- und Microwave-Office-Interfaces 

für Zuken-PCB-Designtools 

4 elektronik industrie 05/2013 

www.elektronik-industrie.de

Inhalt 

Mai 2013 

48 

SoC-Integration beeinflusst Halbleiter-IP 

Die Integration von Halbleiter-IP war schon immer eine Herausforderung 

beim SoC-Design. Da aber die Zahl und Komplexität der IP-Blöcke zunimmt, 

steigen der Aufwand und das Risiko, um ein funktionierendes 

Produkt auf den Markt zu bringen, nicht linear. 

80 

Wetterstation 

Wie die Technik einer 

leistungsfähigen 

Wetterstation 

ausgelegt ist, zeigt 

das High-Tech-Toy 

dieser Ausgabe. 

Halbleiter 

Halbleiter 

HF-/Mikrowellentechnik 

66 Low-Power-Sub-GHz-Transceiver 

Vorteile gegenüber 2,4-GHz-Lösungen 

70 Highlights 

IDT, Contrinex, Microchip, Anritsu 

72 Neue Produkte 

Rubriken 

03 Editorial 

Nichts geht ohne Leistungselektronik 

80 High Tech Toy 

Wetterstation TFA Nexus 

82 Impressum, Inserenten-/Firmenverzeichnis 


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. 

V-4_2013-JUSC_6442 

Security - Reliability - Low Power 

Microsemis Next-Generation SmartFusion2 ® SoC 

FPGAs sind die einzigen Bausteine, die die notwendigen 

Anforderungen von erweiterter Sicherheit, 

hoher Zuverlässigkeit und Low Power in kritischen 

Industrie-, Militär-, Avionik-, Kommunikationsund 

Medizin-Applikationen bieten. 

SmartFusion2 ® verknüpft nichtflüchtige, zuverlässige 

flashbasierende FPGA Fabric, einen 166 MHz 

ARM ® Cortex-M3 Prozessor, erweiterte Sicherheitsfunktionen, 

DSP Blöcke, SRAM, eNVM, und 

die in der Industrie geforderten High-Performanz 

Kommunikations-Schnittstellen. 

Alles in einem Chip. 

MSC – Distributor of 

MSC Vertriebs GmbH 

Tel. +49 7249 910-511 · microsemi@msc-ge.com 

www. msc-ge.com

Top 5 

TOP 

5 

Artikel 

1 

Mythen und Legenden der 

Wärmeleitmaterialien 

601ei0413IDT 

Hier präsentiert Ihnen die elektronik industrie jeden Monat die Top 5 Artikel, 

News und Produkte von unserer Internetseite www.all-electronics.de. 

Unsere Leser haben diese Inhalte in den letzten vier Wochen am häufigsten 

gelesen. Interessieren Sie sich für spezielle Informationen, gehen Sie auf www. 

all-electronics.de und geben die infoDirect-Kennziffer (Beispiel 599ei0412) in 

das Suchfeld ein. Übrigens finden Sie auf unserer Internetseite die Inhalte der 

elektronik industrie seit 1999. Um immer auf dem Laufenden zu sein, abonnieren 

Sie unseren Newsletter unter www.all-electronics.de. 

2 

3 

4 

5 

Dual-Interface-EEPROM-RFID-Bausteine 

501ei0313STMicroelectronics 

Magnetische Induktion oder Resonanz 

603ei0313Infineon 

RS-485-konformer Transceiver 

605ei0213 

Texas Instruments 

Blitzdetektoren schützen Menschenleben 

400ei0313Ineltek 

NEWS 

1 

AMD verstärkt sich 

im Embedded-Bereich 

583ei0413AMD 

2 

3 

Spansion will Fujitsu-Mikrocontroller-Sparte kaufen 

201ae0413 

Fujitsu Semiconductor/Spansion 

Thomas Modenbach wird ar-Geschäftsführer 

526ei0313 

Amplifier Research 

4 

Veränderte MEN-Eigentümerstruktur 

582ei0413 

MEN Mikro Elektronik 

5 

Erni Electronics: Wechsel in der Führungsriege 

256ejl0213 

Erni Electronics 

PRODUKTE 

1 

SBC mit Dual-Core-ARM 

526ejl0113 F&S Elektronik Systeme 

2 

3 

4 

5 

Superkondensatoren liefern 3 VRM 

673ei0113Weltronic 

Intel-basierte M2M-Module 

655ei0313 

Telit Wireless Solutions 

Vollbrücken-MOSFET-Module im SO-8-Gehäuse 

662ei0213 

Hy-Line Power Components 

Menschlicher Körper als Kommunikationskanal 

503ei0313Microchip 



Wir sind führend bei 

energieeffizienten Technologien 

Infineon Produkte sind außerordentlich wichtig für die Energieversorgung der Zukunft. 

Sie unterstützen die optimale Nutzung erneuerbarer Energien und gewährleisten 

höchste Energieeffizienz. Unser breit gefächertes Portfolio an high-end Produkten 

bietet Ihnen die perfekte Lösung für Ihre Applikation: 

650V TRENCHSTOP 5 – Best-in-Class IGBT neu definiert 

• Niedrigste Schaltverluste 

• V CE(sat) 

um 10% niedriger als vergangene Generationen 

• Optimiert für PV Inverter, UPS, Schweißen sowie alle hart 

schaltenden Applikationen in PFC und PWM Topologien 

650V thinQ! SiC Dioden Generation 5 – höhere Effizienz, geringere Kosten 

• Erhöhte Durchbruchspannung (V br 

) von 650V 

• Verbesserte Effizienz für alle Lastbedingungen 

• Optimiert für Applikationen wie Industrial Drives, Server, 

Telekom, PC Silverbox, Solar, SMPS, UPS und Lighting 

500V CoolMOS CE – marktweit bestes Preis-Leistungsverhältnis 

• Sehr robuste Body Diode 

• Einfache Steuerung des Schaltverhaltens 

• Geringere Sperrverzögerungsladung (Q rr 

) und Gate-Ladung (Q g 

) 

• Optimiert für Applikationen wie PC Silverbox, Lighting und Consumer 

650V Rapid 1 und Rapid 2 Dioden – herausragendes Preis-Leistungsverhältnis 

• Rapid 1 Diode – V F 

von 1,35V, t rr 

< 100ns 

• Rapid 2 Diode – sehr niedriges Q rr 

:V F 

, t rr 

< 50ns 

• Softness-Faktor >>1 für herausragendes EMI Verhalten 

• Optimiert für Applikationen wie Aircondition, Adapter, Consumer, 

Haushaltsgeräte, Notebook, Server, Solar, Telekom, UPS und Schweißen 

Erfahren Sie mehr unter: 

www.infineon.com/power_management_new_products


Weitere zwei Jahre im Amt bestätigt 

COG Deutschland-Vorstandsgremium 

Bild: COG Deutschland 

Auf der letzten Verbandsmitgliederversammlung 

wurde der bisherige Vorstand 

der COG (Component Obsolescence 

Group) Deutschland e.V. mit großer Mehrheit 

im Amt bestätigt. Bis auf den nicht 

mehr zur Wiederwahl angetretenen bisherigen 

stellvertretenden Vorsitzenden Volker 

Goller (Mocom Software) , dessen Platz 

künftig von Dr. Christian Gerber (Siemens) 

eingenommen wird, gehören dem 

Wollen als Vorstandsgremium 

der COG Deutschland 

e.V. in den nächsten 

beiden Jahren noch 

wirksamere Obsolescence-Strategien 

entwickeln (von links): 

Frank Schimmelpfennig, 

Dr. Christian Gerber 

(stellvertretender 

Vorsitzender), Anke 

Bartel, Ulrich Ermel 

(Vorsitzender) und 

Matthias Kohls 

(Kassenwart). 

Gremium erneut an: Ulrich Ermel (TQ- 

Group) als Vorsitzender, Matthias Kohls 

(Bombardier) als Kassenwart, sowie Anke 

Bartel (BMK Group) und Frank Schimmelpfennig 

(GIRA). 

Immer kürzere Produktlebenszyklen im 

Consumer-Bereich haben dazu geführt, 

dass inzwischen auch viele industriell genutzte 

Elektronikkomponenten schon 

nach ein, zwei Jahren nur noch schwer 

oder so gut wie gar nicht mehr verfügbar 

sind. 

Die 2004 gegründete Non-Profit-Organisation 

COG Deutschland e.V. hat sich 

mit ihren inzwischen über 90 Mitgliedern 

zum Ziel gesetzt, von der Obsolescence- 

Problematik betroffenen Unternehmen eine 

herstellerunabhängige Diskussionsplattform 

zu bieten, Erkenntnisse über 

Verfahren und Lösungen zu teilen und gemeinsam 

die Entwicklung effizienter Obsolescence-Strategien 

voranzutreiben. 

Neben vierteljährlichen Zusammenkünften 

mit Fachvorträgen, Berichten von 

Arbeitsgruppen und Diskussionsgruppen 

bietet die international vernetzte Interessenvereinigung 

ihren Mitgliedern eine 

Vielzahl weiterer unterschiedlicher Plattformen 

für den direkten und indirekten 

Informationsaustausch rund um die Themen 

Obsolescence-Vermeidung und -Management. 

(ah) 

n 

infoDIREKT 

681ei0513 

Wiedervereinigung verstärkt den SoC-Bereich 

Spansion will Fujitsus Mikrocontroller- und Analog-Sparte kaufen 

Bild: Fujitsu 

Der Flash-Speicher-Hersteller Spansion 

plant den Kauf der Mikrocontroller- und 

Analog-Sparte von Fujitsu Semiconductor. 

Spansion will damit seinen Geschäftszweig 

der Flash-Speicher-basierten Systemlösungen 

für Embedded-Anwendungen weiter 

ausbauen. 

Am 29. April gab Spansion mit Hauptsitz 

in Sunnyvale/Kalifornien bekannt, dass das 

Unternehmen die Mikrocontroller- und 

Analog-Sparte von Fujitsu Semiconductor 

übernimmt. 

Ein detaillierter Überblick zu der geplanten 

Transaktion zwischen Spansion und Fujitsu. 

Der Preis beläuft sich auf 110 Millionen 

US-Dollar zuzüglich des Bestands mit 65 

Millionen US-Dollar. 

Spansion war ursprünglich ein Joint- 

Venture des japanischen Elektronikkonzerns 

Fujitsu und des amerikanischen 

Halbleiterherstellers Advanced Micro Devices 

(AMD), das sich auf NOR-Flash- 

Speicher spezialisierte und 1993 als Fujitsu 

AMD Semiconductor Limited (FASL) gegründet 

wurde. 

John Kispert, President and CEO von 

Spansion sieht in der Übernahme einen 

wichtigen Meilenstein: „Diese Akquisition 

bietet ein großes Ertragspotenzial und entspricht 

unserer Unternehmensstrategie, 

verstärkt auf System-on-Chip-Lösungen 

zu setzen und damit unsere Führung im 

Bereich der Embedded-Flash-Speicher stetig 

auszubauen.“ 

Masami Yamamoto, President Fujitsu 

Ltd. bestätigt: „Wir sind davon überzeugt, 

dass unsere Kunden von den Synergieeffekten 

profitieren werden. Auch für unsere 

Spansion besitzt zwei Produktionsstätten im 

japanischen Aizu-Wakamatsu. 

Mitarbeiter ist es von Vorteil, zukünftig zu 

Spansion zu gehören, da das Unternehmen 

ein ergänzendes und unterschiedliches 

Produktportfolio besitzt, das auf der führenden 

nichtflüchtigen Speicherbaustein- 

Technologie basiert.“ (rao) 

n 

infoDIREKT 

201ae0413 

Bild: Spansion 




Caltest Instruments 

Francois Epp zum Geschäftsführer der PPS-Distributionsniederlassung ernannt 

Bild: Caltest Instruments 

Mit Wirkung zum 1. Januar 2013 

hat Francois Epp, bisher tätig als 

European Sales and Marketing 

Manager bei dem Hersteller von 

Hochleistungs-AC-Quellen Pacific 

Power Source (PPS), innerhalb 

der PPS-Konzernfamilie die Position 

des Geschäftsführers der 

neugegründeten Distributionsniederlassung 

Caltest Instruments 

mit Sitz in Achern übernommen. 

In seiner neuen Funktion 

ist Francois Epp für die Distribution 

und technische 

Unterstützung der kompletten 

PPS-Produktpalette, bestehend 

aus programmierbaren Präzisions-AC-Quellen 

im Leistungsbereich 

von 500 VA bis 625 kVA und 

aus Frequenzwandlern, sowie der 

Produkte des englischen Herstellers 

N4L (unter anderem hochgenaue 

Leistungsmessgeräte, Frequenzgang- 

und Impedanz-Analysatoren, 

Labor-Leistungsverstärker, 

Software, Zubehör) 

zuständig. Das Caltest-Exklusiv- 

Vertriebsgebiet erstreckt sich für 

die PPS-Linie auf Deutschland, 

Österreich und die Schweiz, für 

die N4L-Linie auf D und A. 

infoDIREKT 

680ei0513 

IP-Portfolio ausgebaut 

Cadence erwirbt IP- 

Business von Evatronix 

Das Softwarehaus Evatronix mit Sitz 

im polnischen Bielsko-Biala, entwickelt 

zertifizierte IP-Cores für USB- 

2.0-/-3.0-, Display-, MIPI- und Speicher-Controller, 

die das IP-Angebot 

von Cadence sehr gut ergänzen. Evatronix 

verfügt über eine weltweite 

Kundenbasis von etwa 600 Kunden. 

Durch die Übernahme erhält das polnische 

Unternehmen Zugang zu den 

weltweiten Vertriebskanälen von Cadence. 

DESIGNSPARK PCB 

NEU 

infoDIREKT 

685ei0513 

Weltweite Distribution 

Mouser und ADI 

Mouser Electronics hat mit Analog 

Devices ein weltweites Distributionsabkommen 

abgeschlossen. Der Vertrag 

erstreckt sich auf das gesamte 

Produktportfolio von Analog Devices 

inklusive Datenwandler, Verstärker, 

MEMS, DSPs, HF- und Power-Management-ICs 

sowie auf die entsprechenden 

Entwicklungswerkzeuge. 

Das Sortiment von Analog Devices 

umfasst ein breites Spektrum Analog- 

Digital- und Digital-Analogwandler 

nebst zugehörigen Entwicklungstools 

und Dokumentation. Aufgrund des 

Distributionsvertrags hält Mouser 

künftig die gesamte Produktpalette 

auf Lager. Der Fokus von Mouser 

Electronics liegt auf dem Verkauf neuer 

Produkte. 

DIE 

ENTWICKLUNG 

GEHT WEITER 

DESIGNSPARK PCB V5 

infoDIREKT 

682ei0513 

Entdecken Sie die neuen Funktionen. Jetzt herunterladen 

www.designspark.com/pcb 

UNIQUE 

RESOURCES BY


Bilder: ZVEI 

Der Mikroelektronikmarkt 

ist eine 

reife Industrie 

geworden. Gezeigt 

ist das Langfristwachstum 

des 

Welthalbleitermarkts 

von 1980 

bis 2017. 

Die Stückzahlentwicklung 

des IC-Weltmarkts 

in Milliarden 

Stück (gleitende 

Drei-Monatsdurchschnitte). 

Regionale 

Verschiebung 

der 

Marktanteile. 

Top 10 Halbleitermärkte 

– mittleres 

jährliches Wachstum 

2007 bis 2012. 

Mikroelektronik-Trendanalyse bis 2017 

Reifer Markt und weiterhin Marktverschiebungen 

Der Marktexperte Mikroelektronik des ZVEI, Dr. Ulrich Schaefer, mehr ein gereifter Markt ist und sich das langjährige Mikroelektronik-Marktwachstum 

hat auch dieses Jahr wieder einige wichtige Trends im Bereich Mikroelektronik 

im einstelligen Bereich eingependelt hat. 

zusammengetragen. 

Bei dem Stückzahlenvergleich liegt das Trendwachstum seit 

Im Jahr 2012 betrug das Marktvolumen im Welthalbleitermarkt 1991 nach wie vor unverändert bei durchschnittlich neun Prozent. 

292 Milliarden US-Dollar. Der Verbrauch pro Kopf der Weltbevölkerung 

Bisher gab es nur temporäre Abweichungen vom Trend die zu Lalar). 

erreichte im selben Jahr 42 US-Dollar (1992: 11 US-Dolgeraufbau 

beziehungsweise Lagerabbau führen können. Der Ver- 

Und es zeigt sich überdeutlich, das der Halbleitermarkt nunbrauch 

an ICs pro Kopf der Weltbevölkerung hat sich von 6 ICs im 

IR 86x100 MBL ElectronicIndustrie29.5._Layout 1 08.05.13 14:18 Seite 1 

Berlin, Düsseldorf, Frankfurt/M, Hamburg, Hannover, München, Regensburg, Stuttgart 

Insolvenz-Onlineversteigerung 

Vorankündigung Juni 2013 

MBL GmbH & Co. KG, 93092 Barbing 

Maschinenbau Elektronikteilefertigung 

Produktionsanlagen für Miniatursicherungen 

Automatisierungseinheiten für die Elektronikteilefertigung, 

verschiedene Radial- und Blistergurtmaschinen, 

Miniatursicherungsautomaten MBL FAR-500 bzw. FAR- 

600, 2 CNC-Bearbeitungszentren MAZAK Variaxis 500-5x 

bzw. 630-5x, Bj. 04, Drahterodierm aschine Mitsubishi FD- 

20, Bj. 05, 3-D Koordinatenmesssystem Sheffield Endeavor, 

Bj. 05, Kleinmaschinen, 1 Posten Fertigware, 

Ersatzteile und Zubehör, die komplette Betriebs- und 

Geschäftsausstattung, Büroeinrichtung, Fuhrpark, Flurförderzeuge, 

EDV-Technik, u.a.m. 

Jahr 1991 auf 26 ICs in 2012 erhöht. Dabei war im vergangenen 

Jahr 2012 erstmals eine längere Abweichung vom Trend zu beobachten; 

die IC-Stückzahlen scheinen sich zu stabilisieren. 

Nach wie vor kommt es zu regionalen Marktverschiebungen. 

Die Anteile haben sich seit 1991 erheblich verschoben, bis 2000 

waren Japan und Amerika Hauptmärkte. Seit 2000 ist Asien am 

stärksten gewachsen und verbraucht nun etwa 55 Prozent der Produktion. 

China allein ist inzwischen größtes Abnehmerland für 

Halbleiter. Die Entwicklung wird noch deutlicher, wenn man China 

als getrennte Region betrachtet. China ist nicht nur größer als 

Amerika, Japan und Europa sondern inzwischen genauso groß wie 

der Rest von Asien/Pazifik (2012 China: 27,8 Prozent; Rest von 

Asien/Pazifik: 28,1 Prozent). Asien/Pazifik hat ohne China in den 

letzten zehn Jahren nicht mehr zugenommen. 

Asien wird 2017 mit 211 Milliarden Dollar 58 Prozent des Mikroelektronikmarktes 

betragen, gefolgt von Amerika mit einem Anteil 

von 20 Prozent und einem Marktvolumen von 74 Milliarden 

Dollar. Japans Marktanteil soll 2017 bei rund 12 Prozent und Europas 

Anteil wird bei rund 10 Prozent liegen. Im Pro-Kopf-Verbrauch 

lag Japan mit 322 Dollar/Kopf im Jahr 2012 mit weitem Abstand an 

der Spitze, gefolgt von Amerika (Nord-, Mittel- und Südamerika) 

mit einem deutlich geringeren Wert von 57 Dollar/Kopf. Europa 

(genauer gesagt EMEA) bildete im vergangenen Jahr das Schlusslicht 

mit einem Verbrauch von 17 Dollar/Kopf. (jj) 

n 

infoDIREKT www.all-electronics.de507ei0513 




Vertrieb und Service gestärkt 

Globales Distributionsnetz für Wireless Router 

Bild: Netmodule 

Ralf Fachet, Senior Director Sales & Marketing 

der Netmodule AG. 

Die flächendeckende Verfügbarkeit seiner 

Wireless Router treibt die in Niederwangen/Schweiz 

ansässige Netmodule AG voran: 

Dazu hat der Kommunikationsspezialist 

in den letzten Monaten Vertriebspartnerschaften 

in mehreren Schlüsselmärkten 

geschlossen. Für die Koordination des globalen 

Distributionsnetzes zeichnet Ralf 

Fachet, Senior Director Sales & Marketing, 

verantwortlich: „Der Vormarsch der industriellen 

M2M-Kommunikation ist nicht 

aufzuhalten. Sie bietet enormes Potenzial 

in verschiedensten Schlüsselmärkten. Das 

macht unsere Präsenz in diesen Märkten 

für unseren Erfolg ausschlaggebend.“ 

Netmodule hat über die letzten fünf Jahren 

ein durchschnittliches Umsatzwachstum 

von 38 Prozent und eine Stückzahlzunahme 

von 64 Prozent pro Jahr erreicht 


und gehört somit zu den erfolgreichsten 

Unternehmen in diesem Segment. Neue 

Technologien wie LTE oder CDMA450, 

welches besonders in Nordeuropa einen 

massiven Ausbau erfährt, werden einen 

wesentlichen Beitrag zur Fortsetzung dieser 

Erfolgsgeschichte leisten. 

Zu den neuesten Partnern im Distributionsnetz 

zählt Avvero in Australien, wo die 

Wireless-Kommunikation mit dem Ausbau 

des NBN (National Broadband Network) 

einen Boom erlebt. 

Verstärkt ausgebaut wurde das Vertriebsnetz 

im Nahen Osten mit neuen Partnern 

im Oman, Israel und der Türkei. Der 

stark wachsende russische Markt wird jetzt 

über den neuen Partner Euromobil mit Sitz 

in Moskau und St. Petersburg bedient. In 

Indien, einem der größten und am 

schnellsten wachsenden Telekom-Markt 

mit über 950 Millionen Mobilanschlüssen, 

setzt Netmodule auf Dexcel Electronics 

Designs, ein in 2000 gegründetes Embedded-System-Design-Haus 

mit Sitz in Bangalore. 

Auch in Europa gibt es Neuzugänge 

im Partnernetzwerk, etwa in Finnland, 

Norwegen, Schweden und Polen. Die 

stärksten Handelspartner in Europa sind 

Systerra, mit Niederlassungen vor allem in 

Deutschland, während Sphinx Computer 

gleich in mehreren Ländern (unter anderem 

Spanien, UK, Österreich, Schweden, 

Dänemark, Belgien, Frankreich, Kroatien) 

präsent ist. (jj) 

n 

infoDIREKT 

AMS-CEO John Heugle zieht sich mit sofortiger Wirkung zurück 

Kirk Laney übernimmt Position als AMS-CEO 

Der österreichische Anbieter von hochwertigen 

Analog-ICs und Sensoren, AMS aus Unterprämstetten, 

hat bekanntgegeben, dass der 

Aufsichtsrat des Unternehmens und CEO John 

Heugle den Rückzug von John Heugle von der 

Position des CEO mit sofortiger Wirkung vereinbart 

haben. Kirk Laney, derzeit General Manager 

der Business Unit Optical Sensors and 

Lighting und früherer CEO von TAOS Inc., wurde 

als Vorstandsmitglied bestellt und übernimmt 

mit sofortiger Wirkung die Position als 

interimistischer CEO des Unternehmens. Der 

Aufsichtsrat ist bereits in die Suche nach einem 

dauerhaften Nachfolger eingetreten und 

516ei0513 

hat mit John Heugle vereinbart, dass er bis 

zum Jahresende in einer Beraterrolle tätig sein 

wird, um, falls erforderlich, die Kontinuität in 

wichtigen Geschäftsinitiativen zu gewährleisten. 

Der Aufsichtsrat und das Management von 

AMS bleiben der engen Zusammenarbeit mit 

der weltweiten Kundenbasis, den Partnern sowie 

den Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern von 

AMS verpflichtet. Der Aufsichtsrat dankt John 

Heugle für elf Jahre hervorragender Unternehmensführung 

und sein leidenschaftliches Engagement 

bei der Entwicklung von AMS zu einem 

global führenden Anbieter von hochwertigen 

Analog-ICs. 

2.2 Mrd. unserer Produkte 

sind weltweit im Einsatz. 

Und Sie kennen uns noch nicht 

IRISO Electronics ist international einer der 

führenden Hersteller auf dem Gebiet der 

Board to Board-Steckverbinder. 

Als weltweit agierendes Unternehmen entwickeln 

und produzieren wir mit über 4.000 

Mitarbeitern seit 1966 qualitativ hochwertige 

Steckverbinder-Sortimente. 

Wann lernen wir uns kennen 

FPC/FFC · Compression · B to B · LED · Socket 

Pin Header · Interface I/O · Optical Fiber 

ESD Protective · Small Terminal 

IRISO ELECTRONICS EUROPE GMBH 

Schönbergstr. 23 · D-73760 Ostfildern-Kemnat 

Tel.: +49 (0) 7 11 - 45 10 49 -0 

info@iriso.de · www.iriso.de


Bilder: Rutronik 

Oben: Die Homepage von Rutronik24. 

Rechts: Das Massquotation-Tool ist jetzt auch für den mittleren Bauteilebedarf 

verfügbar. 

Vertriebskonzept Rutronik24 

Komplette Auftragsverfolgung und Massquotation-Tool 

Rutronik hat die neue Vertriebsorganisation Rutronik24 gegründet und adressiert damit einen neuen Kundenkreis 

mit mittlerem Bauteilebedarf. Durch die spezifische E-Commerce-Plattform profitieren diese Unternehmen nun 

ebenfalls von der effizienten Online-Beschaffung über die gesamte Bandbreite an elektronischen Komponenten 

sowie Zusatzservices und Support. 

Zum Start adressieren bei Rutronik24 zwanzig neue Mitarbeiter 

im Vertriebsaußendienst und zehn im Innendienst 

Neukunden innerhalb Deutschlands, die bislang nicht zum 

Rutronik-Kundenkreis gehörten. Mit der Rutronik24 E- 

Commerce-Plattform erhalten jetzt auch sie Zugang zum gesamten 

Produktportfolio des Broadliners und profitieren von der effizienten 

Beschaffung via Internet. Zusätzlich zum Produktkatalog 

inklusive vielfältiger Suchoptionen stehen hier viele weitere Funktionen 

zur Verfügung. Highlights sind zum Beispiel die komplette 

Auftragsverfolgung oder das Massquotation-Tool, mit dem Rutronik-Kunden 

eine komplette Stückliste einfach hochladen können, 

die Rutronik24 E-Commerce-Plattform erstellt daraus ihr individuelles 

Angebot. 

„Wir sind uns bewusst, dass auch mittlere und kleinere Kunden 

einen entsprechenden Vertriebssupport benötigen. Außerdem 

wollen wir ihnen die Vorteile bieten, die durch die elektronische 

Anbindung zum Distributor entsteht. Aus dieser Einsicht und unserer 

langjährigen Erfahrung im Vertrieb für elektronische Bauelemente 

entstand das zukunftsweisende Rutronik24-Vertriebskonzept, 

das den Mehrwert der Online-Beschaffung mit persönlichem 

Vor-Ort-Service kombiniert“, beschreibt Tilo Rollwa, Bereichsleiter 

E-Commerce bei Rutronik. 

Vorteile für die Kunden: Sie können ihren gesamten Bedarf an 

elektronischen Bauelementen extrem schnell und einfach aus einer 

Hand decken, zudem steht ihnen der volle Support und die persönliche 

Betreuung durch das Rutronik24-Vertriebsteam zur Verfügung. 

Der Aktionsradius von Rutronik24 erstreckt sich zunächst 

auf ganz Deutschland, die Organisation wird sukzessive erweitert 

und auf eine globale Basis gestellt. 

Die E-Commerce-Plattform 

Die Rutronik24 E-Commerce-Plattform bietet Zugriff auf über eine 

Million Artikel. Dank intelligenter Suchfunktionen nach technischen 

Parametern, Teilenummern oder Volltext lassen sich die 

gefragten Komponenten schnell finden. Mit der Produktauswahl 

erscheinen die kundenspezifischen, aktuellen Preise sowie die Verfügbarkeit 

in Echtzeit. Bei einer Bestellung erhält der Kunde sofort 

den verbindlichen Liefertermin und die Versandkosten entsprechend 

der gewählten Versandoption. Die Bezahlung kann per Kreditkarte 

oder auf Rechnung erfolgen. Die bestellten Waren lassen 

sich per Mausklick in Echtzeit nachverfolgen. Außerdem besteht 

die Möglichkeit der Angebotsanfrage oder Musterbestellung. Vorschläge 

alternativer Ersatzartikel mit Auflistung der abweichenden 

Parameter helfen zum Beispiel bei abgekündigten Bauteilen oder 

langen Lieferzeiten. Vorhandene PCN (Product Change Notifications) 

sind stets am Produkt einsehbar. Der Rutronik Product 

Consultant unterstützt bei der Bauteileauswahl, auch der Kontakt 

zum persönlichen Produktspezialisten ist direkt über die E-Commerce-Plattform 

möglich. Im Procurement-Bereich sieht der Kunde 

seine Aufträge, Kontrakte, Artikel und Lagerbestände unter 

anderem mit Auftragsnummer und -status, Wunsch- und Liefertermin 

und Auftragsverfolgung via Echtzeit-Tracking. (jj) n 




ANALOG- 

INTEGRATION – 

NICHT JEDER 

WILL SIE ... 

© 2013 Maxim Integrated Products, Inc. All rights reserved. Maxim Integrated and the Maxim 

Integrated logo are trademarks of Maxim Integrated Products, Inc., in the United States and other 

jurisdictions throughout the world.


Software-Defined Radio als Einchip-Lösung 

FM-Empfänger Si468x für HD-Radio und DAB/DAB+ 

Ein kompletter Digitalradio-Empfänger lässt sich 

mit dem Si468x und nur 12 externen Komponenten 

auf weniger als 100 mm² Fläche umsetzen. 

Bild: Silicon Laboratories 

James Stansberry, Vice President und General 

Manager für die Broadcast-Produkte 

von Silicon Laboratories, präsentierte erstmals 

auf dem Globalpress Electronics 

Summit 2013 den digitalen monolithischen 

Radioempfänger Si468x vor. Auf Basis 

der SDR-Technik (Software-Defined 

Radio) ermöglicht die Einchip-Lösung 

FM/UKW, HD-Radio und DAB/DAB+. 

Zusätzlich zu einer besseren Audioqualität 

kann digitaler Radioempfang auch Programminformationen 

übertragen, beispielsweise 

Wettervorhersagen, Nachrichten, 

Musiktitel und Künstlernamen, Verkehrsinformationen 

und andere Daten. 

Die Si468x-Empfänger unterstützen automatisch 

kalibriertes Digital-Tuning und 

eine FM-Suchfunktion auf der Basis mehrerer 

Signalqualitäts- und Band-Parameter. 

Hinzu kommen flexible Audioverarbeitungsfunktionen 

wie Störaustastung, konfigurierbares 

FM Soft-Mute, FM De-Emphasis 

und ein FM Tiefpass-Filter. 

In den Empfänger-ICs sind auch der HF- 

Tuner, das Basisband und die Stereo-Audio-DACs 

enthalten. Sie werden in den 

Gehäusevarianten 7 mm x 7 mm 48 Pin 

QFN sowie im noch kleineren 3,2 mm x 3,8 

mm WLCSP (Wafer-Level Chip-Scale Package) 

ausgeliefert. Als Leistungsaufnahme 

werden weniger als 60 mW im Analog- 

FM-Modus und maximal 95 mW im HD- 

Radio- und DAB/DAB+-Modus angegeben. 

Die Empfänger enthalten einen Decoder 

für das europäische Radio Data System 

(RDS) und das nordamerikanische Radio 

Broadcast Data System (RBDS), einschließlich 

erforderlicher Symbol-Dekodierung, 

Block-Synchronisation, Fehlererkennung 

und Fehlerkorrektur. 

Nach Firmenangaben sind die ICs die 

ersten monolithischen, von iBiquity zertifizierten 

Digitalradio-Empfänger-IC, der 

den HD-Radio-Standard für tragbare und 

Consumerelektronik-Geräte unterstützt. 

Die Empfänger sind kompatibel zu den 

europäischen Eureka-147-DAB- und 

DAB+-Standards sowie zu den englischen 

Mindeststandards für DAB- und DAB+- 

Personal-/Domestic-Digitalradio-Empfängern. 

(jj) 

n 

infoDIREKT 

501ei0513 

James Stansberry, 

Vice President und 

General Manager für 

die Broadcast-Produkte 

von Silicon Labs bei 

der Vorstellung der 

Si468x-Empfänger. 

Bild: Hans Jaschinski 

Bild: Silicon Laboratories 

Blockdiagramm des monolithischen Radioempfängers Si468x 

(Antenneneingang zu Audioausgang). 




Die Sourcery 

Codebench Virtual 

Edition-Umgebung von 

Mentor Graphics. 

Bilder: Mentor Graphics 

Sourcery Codebench Virtual Edition 

Embedded-Software-Umgebung für Pre- und Post-Silizium-Entwicklung 

Mentor Graphics bietet mit der Sourcery Codebench Virtual Edition eine Softwareumgebung zur Pre- und Post- 

Silizium-Entwicklung. Softwareentwicklerteams können damit in ihrer Kernentwicklungsumgebung bleiben und 

vor und nach der ersten Silizium-Implementierung komplette Software-Stacks auf virtuellen Prototypen und 

Emulationsplattformen entwickeln, debuggen und optimieren. 

In seiner Keynote auf dem Globalpress Electronics Summit 

wies Mentor Graphics CEO Walden C. Rhines unter anderem 

auf die unterschiedlichen Arbeitsstile und Sichtweisen von 

Hard- und Softwareentwicklern hin. Mentor hat bereits über 

15 Jahre in Embedded-Software-Entwicklung investiert und ist zur 

Erkenntnis gelangt, dass die meisten Softwareentwickler keine 

Hardwareentwicklungswerkzeuge verwenden wollen, selbst wenn 

diese um Softwarewerkzeuge erweitert und/oder damit verbunden 

sind. Nach dem Erwerb von Code Sourcery im Jahr 2010 modifizierte 

Mentor die Embedded-Entwicklungsumgebung durch Integration 

von Hardwaredesignintelligenz direkt in die ursprüngliche 

Umgebung. Umgekehrt hatte der herkömmliche Ansatz der EDA- 

Industrie, Hardwarewerkzeuge für den Einsatz von Softwareentwicklern 

zu modifizieren, nur begrenzten Erfolg. Glenn Perry, 

General-Manager, Mentor Graphics Embedded Software Division: 

„Es ist wichtig, die Einzigartigkeit einer jeden Disziplin zu respektieren 

und wir glauben, dass unsere Sourcery Codebench Virtual 

Edition eine echte native Softwareentwicklungsumgebung bietet, 

die unsere Hardwareentwicklungswerkzeuge nutzt.“ 

Die Sourcery-Codebench-Technologie ist eine Toolchain und 

integrierte Entwicklungsumgebung für die Embedded-Entwicklung 

mit Linux. Die Sourcery Codebench Virtual Edition integriert 

die meisten modernen Pre-Silizium-Technologien, die vom Tool- 

Flow der Hardwareentwicklung erhältlich sind, tief in die native 

Softwareumgebung. Dadurch ergeben sich für Softwareentwicklungsteams 

erhebliche Vorteile, da keine Zeit und Mühen mehr für 

das Erlernen ungewohnter Hardwareentwicklungswerkzeuge aufgewendet 

werden müssen. Das Tool geht über die Softwareentwicklung 

vor der Silizium-Implementierung hinaus und gewährt 

einen einmaligen Einblick in die Interaktionen zwischen Hard- 

Glenn Perry, General-Manager, Mentor 

Graphics Embedded Software Division. 

und Software, der bei aktueller Hardware 

aufgrund der begrenzten Debugg- 

Schnittstellen nicht möglich wäre. Derartig 

tiefe Einblicke ermöglichen die 

Verfolgung von Post-Silizium-Fehlern, 

die sich mit physikalischen Baugruppen 

nicht feststellen lassen. Wichtige 

Fähigkeiten der Edition sind: 

■■ 

Nicht-intrusive Sichtbarkeit und Verfolgung für Memory-Mapped-Register 

und tiefer Hardwarezustände wie CPU-Interna, 

Speicher, Cache und Fetch-Sequenzen, 

■■ 

streng überwachte Systemausführung wie das sofortige Anhalten 

aller Systemtakte und Cross-Debugging der Hard- und Softwareausführung, 

■■ 

deterministisches Verfolgen und Debuggen komplexer Hard-/ 

Softwareinteraktionen mit der Möglichkeit, Haltepunkte auf jedem 

der Soft- oder Hardware-Objekte zu setzen, 

■■ 

Simulation-APIs mit Semi-Hosting und direktem Zugriff auf 

das Zieldateisystem für Host-Target-Datenübertragung, 

■■ 

API und Backdoor-Zugriff für Testbarkeit und nicht-intrusive 

Software-Code-Injection. 

Zur schnellen Visualisierung und Analyse der Systemdaten verfügt 

die Virtual-Edition über das Sourcery-Analyzer-Tool. Es gibt Aufschluss 

über die Anwendungs- und Kernel-Ebene und unterstützt 

zeitgestempelte Datenformate wie das Linux Trace Toolkit. (jj) n 


www.elektronik-industrie.de elektronik industrie 05/2013 15


Bilder: Rohde & Schwarz 

Das neue Firmen-Flaggschiff, der 

High-End-Vektorsignalgenerator SMW200A. 

Vektorsignalgenerator und mehr 

Neues aus dem Messtechnikbereich von Rohde & Schwarz 

Einmal im Jahr ruft der Messtechnikbereich von Rohde & Schwarz zusammen, um über Geschäftslage und 

bemerkenswerte Messgeräteneuheiten zu berichten. Wir haben für Sie die Messgeräte-Highlights zusammengestellt. 

Bemerkenswertestes Produkt war der neuen High-End-Vektorsignalgenerator SMW200A. 

Derzeit tragen rund 9100 Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter 

zum Erfolg des unabhängigen Familienunternehmens 

Rohde & Schwarz bei. Fast 5500 sind in Deutschland beschäftigt. 

Das in München ansässige Unternehmen erwirtschaftete 

im Geschäftsjahr 2011/2012 (Juli bis Juni) einen Umsatz 

von 1,8 Milliarden Euro, mit einem bemerkenswert hohen 

Exportanteil von rund 90 Prozent, wie Rohde & Schwarz President 

und COO Christian Leicher berichtete. Im aktuellen Geschäftsjahr 

will man der 2-Milliarden-Grenze sehr nah kommen. Rohde & 

Schwarz finanziert sein Wachstum aus eigener Kraft, ist also keinem 

Quartalsdenken unterworfen und kann langfristig planen. 

Den Messtechnikanteil schätzt Schleicher auf zwischen 40 und 50 

Prozent ein. 

Außer am Standort München werden Entwicklungszentren in 

den USA, Singapur, Korea, China, Dänemark, Frankreich und 

Großbritannien unterhalten. Dort werden Applikationen realisiert, 

die auf den Kunden vor Ort zugeschnitten sind. Speziell in 

Asien und den USA will das Unternehmen regionale Wachstumsmärkte 

noch besser bedienen. Ein Schwerpunkt liegt deshalb auf 

dem zügigen Ausbau dieser beiden Entwicklungsstandorte. Darüber 

hinaus sorgt seit Anfang 2011 ein Produktionswerk in Singapur 

und seit Juli 2011 auch eines in Malaysia für die entwicklungsnahe 

Fertigung am asiatischen Headquarter. 

Neues Flaggschiff Vektorsignalgenerator 

Der High-End-Vektorsignalgenerator SMW200A vereint Basisband-Generator, 

HF-Generator und MIMO-Fading-Simulator in 

einem Gerät. Er deckt den Frequenzbereich von 100 kHz bis 3 GHz 

oder 6 GHz ab und verfügt über eine interne Basisbandsektion mit 

einer I/Q-Modulationsbandbreite von 160 MHz. Optional lässt 

sich der Vektorsignalgenerator mit einem zweiten HF-Pfad für 

Frequenzen bis 6 GHz sowie mit Modulen für bis zu zwei Basisbänder 

und vier Fading-Simulatoren ausstatten. So erhalten Anwender 

zwei vollwertige Vektorsignalgeneratoren in einem Gerät. 

Es lassen sich Szenarien mit Fading wie 2x2 MIMO, 8x2 MIMO für 

TD-LTE oder 2x2 MIMO für LTE-Advanced Carrier Aggregation 

einfach simulieren. Diese verlangte bisher komplizierte Setups mit 

mehreren Geräten. Der Vektorsignalgenerator ist durch proprietäre 

Module vom Anwender selbst erweiterbar. 

Für Anwendungen wie beispielsweise 3x3 MIMO für WLAN 

oder 4x4 MIMO für LTE-FDD werden mehr als zwei HF-Quellen 

benötigt. Zusätzlich zu den zwei vorhandenen internen HF-Pfaden 

lassen sich dafür hochkompakte SGS100A Signalgeneratoren als 

weitere HF-Quelle anschließen, die der SMW200A fernsteuert. So 

steht für 4x4 MIMO-Empfängertests eine Lösung mit nur fünf Höheneinheiten 

zur Verfügung, die korrekt codierte Basisbandsignale, 

Echtzeit-Kanalsimulation, AWGN-Generierung und bei Bedarf 

phasenstarr gekoppelte HF-Ausgangsteile bereitstellt. 

Von Anfang an sind Optionen für alle wichtigen digitalen Kommunikationsstandards 

verfügbar: LTE, LTE-Advanced, 3GPP 

FDD/HSPA/HSPA+, GSM/EDGE/EDGE Evolution, TD-SCDMA, 

CDMA2000/1xEV-DO und WLAN IEEE 802.11a/b/g/n/ac. Die 

Standards laufen direkt auf dem Vektorsignalgenerator ohne externen 

PC. Signale oder einzelne Parameter lassen sich so schnell und 

unkompliziert variieren, was die Fehlersuche im Prüfling vereinfacht 

und Zeit spart. Aufgrund der Mehrpfadigkeit des Vektorsig- 




nalgenerators können Entwickler selbst Szenarien mit verschiedenen 

Signalen mit minimalem Aufwand erzeugen, beispielsweise 

für Tests an Multistandard-Radio-Basisstationen. 

Das Einseiten-Phasenbandrauschen beträgt -139 dBc (typisch) 

bei 1 GHz (20 kHz Offset). Bei der Modulationsqualität punktet 

der Vektorsignalgenerator beispielsweise mit einer EVM von -49 

dB für WLAN 802.11ac, sowie einem I/Q Modulationsfrequenzgang 

von 0,05 dB über 160 MHz Bandbreite. 

Der Vektorsignalgenerator besitzt jetzt ein Touchscreen über 

den der Anwender das Gerät noch intuitiver über die bekannte 

Blockdiagramm-Darstellung bedienen kann. Einstellhilfen unterstützen 

dabei, schnell zum Ziel zu gelangen. Presets sind für alle 

wichtigen digitalen Standards und Fading-Szenarien verfügbar. 

Testcase Wizards für LTE und UMTS vereinfachen komplexe Conformance 

Tests an Basisstationen nach 3GPP-Spezifikation. Wolfgang 

Kernchen, Leiter des Fachgebiets Signalgeneratoren, Audioanalysatoren 

und Leistungsmesser bei R&S, betont: „Mit unserem 

neuen Flaggschiff wollen wir unseren Kunden ein Gerät an die 

Hand geben, das ihnen mit seiner hervorragenden Performance 

und seinen intelligenten Bedienhilfen die Arbeit wesentlich erleichtert. 

Dabei ist unsere einzigartige, kompakte Lösung hochgradig 

skalierbar und zukunftssicher. So bringen Entwickler ihre Produkte 

für die anspruchsvollen Kommunikationsstandards von 

heute und morgen so schnell wie möglich zur Marktreife.“ 

Analysator bis 50 GHz 

Auf der Veranstaltung zeigte R&S auch den Signal- und ‐Spektrumanalysator 

FSW50, der einen Frequenzbereich von 2 Hz bis 

50 GHz durchgehend abdeckt. Mit harmonischen Mischern lässt 

sich der Frequenzbereich auf 110 GHz erweitern. Zudem ist die 

Analysebandbreite von 160 MHz auf einzigartige 320 MHz verdoppelt 

worden. Damit ermöglicht der Analysator die Demodulation 

breitbandiger Signale wie beispielsweise Radar-Chips bis 

50 GHz. Das geringe Eigenrauschen im Mikrowellenbereich mit 

eingeschaltetem Vorverstärker von ‐164 dBm/Hz ermöglicht es, 

auch kleinste Nebenwellen zum Beispiel an Radarsignalen aufzuspüren. 

Auch nahe am Träger ist der Analysator selbst bei 50 GHz 

sehr empfindlich mit einem Phasenrauschen von -114 dBc (1 Hz) 

Der Rohde & Schwarz- 

Umsatzverlauf über die 

vergangenen Jahre. 

in 10 kHz Trägerabstand. Die in die Geräte integrierte Multistandard 

Radio Analyzer-Funktion ermöglicht es, Spektrum- und Modulationsparameter 

von unterschiedlich modulierten Signalen inklusive 

deren Zeitbezug zu messen. Die einfache Touchscreen-Bedienung 

über den 31-cm-Bildschirm erleichtert komplexe Messaufgaben 

deutlich. Auch lassen sich mehrere Messungen und 

unterschiedliche Anwendungen über die Multiview-Funktion parallel 

auf dem Bildschirm anzeigen. 

Universal-Oszilloskope jetzt mit Logikanalyse 

„Im Oszilloskop-Bereich werden gute Fortschritte gemacht“, vermeldete 

Roland Steffen, Executive Vice President und Leiter der 

Test & Measurement Division. Und auch aus diesem Bereich gibt 

es Neuheiten. Das RTM-Oszilloskop bietet Zeitbereichs-, Logik-, 

Protokoll- und Frequenzanalyse ohne lange Bootzeiten in einem 

Gerät. Für die gleichzeitige Anzeige von Analog-, Logik-, Matheund 

Referenzsignalen, hat das Gerät einen Virtual Screen: Der 

Bildschirm wird für eine übersichtliche Darstellung aller Signale 

auf 20 Divisions erweitert. 

Durch die Logikanalyse-Option RTM-B1 ist das Oszilloskop um 

16 Logikkanäle erweiterbar. Mit 5 GS/s Abtastrate und einer Speichertiefe 

von 20 MSample bietet das Universal-Oszilloskop ein genaues 

Vermessen auch von langen Signalsequenzen. Auch bei 

1 mV/Div ist die volle Messbandbreite und die gesamte Auflösung 

des A/D-Wandlers nutzbar. Die RTM-Serie inklusive der Logikanalyse-Option 

steht mit zwei und vier Kanälen und einer Bandbreite 

von 350 und 500 MHz zur Verfügung. (jj) 

n 


Auf dem Podium von links: Der zur R&S-Familie gehörende President und 

COO Christian Leicher, Roland Steffen, Executive VP und Leiter der T&M- 

Division und Wolfgang Kernchen, Leiter des Fachbereichs Signalgeneratoren. 

Der Signal- und Spektrumanalysator FSW50. 

Durch die Logikanalyse-Option 

RTM-B1 

ist das RTM-Oszilloskop 

um 16 

Logikkanäle 

erweiterbar. 


elektronik industrie 05/2013 

17


Coverstory 

Bild 1: Haar-Hygrometer 

mit nichtlinearer Skala. 


Einchip-Sensoren vereinfachen das Design 

Die Luftfeuchtemessung ist in vielen Anwendungen vertreten: in Heiz-/Klimaanlagen und Kühlsystemen, im 

Gesundheitswesen, bei der Warenverfolgung, im Lagerbereich, in industriellen Steuerungen und meteorologischen 

Instrumenten. Die Messung der relativen Luftfeuchtigkeit gilt als eine der schwierigsten technischen 

Herausforderungen im Bereich der Sensorik. 

Autor: John Gammel 

18 elektronik industrie 05 / 2013


Coverstory 

Die Messung der Luftfeuchtigkeit beruht auf der Messung 

von Temperatur, Druck, Masse oder einer mechanischen 

oder elektrischen Änderung in einer Substanz, 

sobald Feuchtigkeit absorbiert wird. Eine Feuchtigkeitsmessung 

kann dann aus der Kalibrierung und Berechnung einer 

gegebenen Messgröße hergeleitet werden. Hygrometer (Bild 1) 

verwenden ein Haar zur Messung der Luftfeuchte, wobei sich die 

Haarlänge mit dem Feuchtigkeitsanteil ändert. Heute kommen 

moderne elektronische Feuchtigkeitsmesser zum Einsatz, die die 

Kondensationstemperatur oder Änderungen elektrischer Kapazitäten 

oder Widerstände nutzen, um Feuchtigkeitsänderungen 

mit wesentlich höherer Genauigkeit zu messen. 

Allgemeine Sensoren zur Messung der relativen Luftfeuchte 

und vor allem jene auf Basis von kapazitiver Sensorik mit polymeren 

dielektrischen Materialien weisen besondere Anforderungen 

auf, die mit herkömmlichen (sensorlosen) ICs nichts gemeinsam 

haben. Zu diesen Anforderungen zählen: 

■ Der Sensor muss bei der Montage auf die Leiterplatte geschützt 

sein, vor allem während dem Reflow-Löten. Anschließend 

muss der Sensor rehydriert werden. 

■ Der Sensor muss während des gesamten Produktlebenszyklus 

gegen Beschädigung oder Verschmutzung geschützt sein. 

■ Ein längeres Einwirken extremer Temperaturen und/oder 

Feuchtigkeit kann die Genauigkeit des Sensors beeinträchtigen. 

■ Eine Temperatur-Korrektur und Linearisierung kann für die 

gemessenen Feuchtigkeitswerte erforderlich sein. 

Einige dieser Anforderungen ergeben sich aus den natürlichen 

Eigenschaften der verwendeten Polyimid-Folien, die in kapazitiven 

Feuchtesensoren verwendet werden. Andere durch die Öffnung 

des Sensorgehäuses, die das Die und die Sensorfolie der 

Umgebung aussetzt. CMOS-Fertigungsprozesse ermöglichen 

heute die Fertigung kapazitiver Feuchtesensoren, die einen kostengünstigen 

Schutz beziehungsweise eine Abdeckung für das 

Sensorelement ermöglichen. Bevor auf diese Einchip-Feuchtigkeitssensoren 

eingegangen wird, eine kurze Erläuterung der 

Prinzipien der relativen Luftfeuchtemessung. 

Grundlagen der Luftfeuchtigkeitsmessung 

Die Menge an Wasserdampf, die sich in der Luft befindet, kann 

erheblich variieren: von nahezu Null bis zum Sättigungspunkt. 

Unzureichende oder übermäßige Luftfeuchtigkeit beziehungsweise 

starke Änderungen können empfindliche Materialien und 

Objekte beschädigen. Menschen sind ebenfalls empfindlich gegenüber 

hoher Luftfeuchtigkeit, die zu Unbehagen führt. Der 

Auf einen Blick 

Hohe Genauigkeit und langfristige 

Zuverlässigkeit 

Durch die monolithische Integration und ein innovatives Design bietet 

der Si7005 von Silicon Labs eine kostengünstige und kompakte Lösung 

zur Messung der relativen Luftfeuchte und Temperatur in immer 

mehr Anwendungen, in denen die Luftfeuchtigkeit überwacht und geregelt 

werden muss – und das mit hoher Genauigkeit und langfristiger 

Zuverlässigkeit. Die Luftfeuchtigkeitsmessung hat in der Tat einen 

langen Weg hinter sich: vom Haar-Hygrometer bis zur Single-Chip- 

Lösung. 

infoDIREKT www.all-electronics.de 

512ei0513 

Bild 2: Beispiele von MCM-/Hybrid-/Modul-Sensorlösungen zur Messung der 

Luftfeuchtigkeit. 

menschliche Körper nutzt die Verdunstungskühlung als primärer 

Temperatur-Regelmechanismus. Ist die relative Luftfeuchte hoch, 

nimmt auch die Menge an verdampftem Schweiß auf der 

Hautoberfläche zu, da sich die Dampfmenge in der Luft bereits 

nahe an der Sättigung befindet. 

Der Mensch fühlt mehr den Wärmetransport weg vom Körper 

als die Temperatur selbst: wir empfinden es wärmer, wenn die 

relative Luftfeuchtigkeit hoch ist. Ist die Luftfeuchte so hoch, dass 

der Schweiß nicht mehr verdunsten kann, überhitzt sich der Körper, 

was zu Unbehagen führt. Eine Kombination aus hoher Temperatur 

und niedriger Luftfeuchtigkeit ermöglicht eine effektivere 

Kühlung. Tabelle 1 listet die menschliche Wahrnehmung bei 

verschiedener Luftfeuchtigkeit auf. 

Viele Umgebungen werden meist nur temperaturüberwacht. 

Seit geraumer Zeit ist auch die Messung der Luftfeuchtigkeit immer 

wichtiger geworden. Eine Kontrolle der Luftfeuchtigkeit ist 

vor allem in den Bereichen Wohnung, Lagerung und Fertigung 

von Bedeutung. Die Reglung von Temperatur und relativer Luftfeuchtigkeit 

ist entscheidend für die Konservierung vieler Materialien 

wie Medikamente, Lebensmittel, Stoffe und Holzprodukte. 

Inakzeptable Luftfeuchtigkeitswerte tragen vor allem zusammen 

mit extremen Temperaturen zu einem hohen Materialverschleiß 

bei. Wärmeeinwirkung verschlechtert die Leistungsfähigkeit 

und hohe Luftfeuchte unterstützt schädliche chemische Reaktionen. 

Zusammen kann dies zu Schädlings- und Schimmelbefall 

führen. Eine extrem niedrige Luftfeuchte kann ebenfalls 

schädigende Auswirkungen haben: empfindliche Materialien 

trocknen aus und werden brüchig. Hohe Schwankungen in Temperatur 

und Luftfeuchte verursachen ebenfalls Schäden durch 

Ausdehnung und Kontraktion, was zu einem schnelleren Verschleiß 

führt. 

Der Einbau und Betrieb geeigneter Klimaanlagen hilft, Normalbetriebs- 

und Konservierungsstandards einzuhalten, was den 

Materialverschleiß erheblich verringert. Um die Luftfeuchtigkeit 

zu regeln, Schäden oder Unbehagen zu vermeiden, oder um Ereignisse 

zu erkennen, die zu Produktschäden bei der Lagerung 

oder während des Transports entstehen, ist eine genaue Messung 

der Luftfeuchtigkeit entscheidend. Diese Messung sollte mit einer 

Komponente möglich sein, die sich einfach und kostengünstig 

in eine elektronische Regelung integrieren lässt. 

Techniken zur Messung der Luftfeuchtigkeit 

Luftfeuchtigkeit lässt sich auf verschiedene Arten quantifizieren. 

Der wichtigste Messwert für Umgebungsqualität ist die relative 

Luftfeuchtigkeit. Dabei handelt es sich um das Verhältnis tatsächlich 

vorhandenen Wasserdampfs in der Luft zu der Menge an 

Wasserdampf, die bei Sättigung vorhanden wäre, wenn die Luft 

keine weitere Feuchtigkeit aufnehmen kann. Die absolute Luftfeuchtigkeit 

definiert hingegen die Menge an Wasserdampf, die 

Bilder: Silicon Laboratories 

www.elektronik-industrie.de elektronik industrie 05 / 2013 19


Coverstory 

Bild 3: Optionale Abdeckung zum Schutz des Luftfeuchtigkeitssensors 

Si7005 über die gesamte Lebensdauer. 

sich in einem Gesamtvolumen feuchter Luft bei einer bestimmten 

Temperatur und einem bestimmten Druck befindet. 

Der Sättigungsgrad wird je nach Temperatur als Taupunkt oder 

Frostpunkt bezeichnet. Der Wert der relativen Luftfeuchtigkeit 

kann sich selbst bei geringen Temperaturänderungen erheblich 

unterscheiden: Bei einer Temperaturänderung um 1 °C (bei 35 °C 

und 75 % relative Luftfeuchte) ändert sich der Wert der relativen 

Luftfeuchtigkeit um 4 %. Eine höhere Temperatur erhöht die Fähigkeit 

der Luft, mehr Feuchtigkeit aufzunehmen; eine niedrigere 

Temperatur verringert diese Möglichkeit. 

Die Fähigkeit der Luft, mehr Feuchtigkeit aufzunehmen, steigt 

mit höheren Temperaturen. Somit nimmt auch die relative Luftfeuchte 

zu, sobald die Luft wärmer wird. Wird feuchte Luft gekühlt, 

sinkt deren Möglichkeit, Feuchte aufzunehmen, während sich die 

relative Luftfeuchte erhöht. Die Menge an Wasserdampf in der 

Luft, die erforderlich ist, damit der Taupunkt erreicht wird, nimmt 

mit steigender Temperatur zu. Ein Taupunkt bei 10 °C entspricht 

zum Beispiel einer relativen Luftfeuchte von 31 % bei 32 °C. 

Prinzipiell erfolgt die Messung der relativen Luftfeuchte direkt. 

In der Praxis ist sie jedoch nicht so einfach. Einige Messgeräte 

bieten eine schlechte Genauigkeit und weichen über der Zeit ab 

(driften). Andere verschmutzen im Laufe der Zeit oder unterliegen 

einer Hysterese. Für viele herkömmliche Geräte ist daher eine 

regelmäßige Kalibrierung erforderlich, die umständlich und 

teuer sein kann. 

Das bekannteste Instrument zur Messung der relativen Luftfeuchtigkeit 

ist das Psychrometer. Es ist eher durch seine „Trocken-/Feuchtkugel“-Methode 

bekannt. Ein Psychrometer besteht 

aus zwei Thermometern: eines mit einer herkömmlichen Trockenkugel 

und eines mit einem feuchten Tuch, das die Kugel umhüllt, 

genannt Feuchtkugel. Die Verdunstung aus dem feuchten 

Tuch senkt die Temperatur des Feuchtkugel-Thermometers. 

Das Feuchtkugel-Thermometer zeigt eine niedrigere Temperatur 

als das Trockenkugel-Thermometer, wenn die Luft nicht mit 

Wasserdampf gesättigt ist. Aus einer Tabelle lässt sich dann die 

relative Luftfeuchtigkeit über die beiden Temperaturmessungen 

herleiten. Mit einem Mikrocontroller lässt sich dies automatisieren 

– der Nachteil eines psychrometrischen Sensors ist jedoch die 

langsame Ansprechzeit und die physikalische Größe. Auch die 

Wartung ist problematisch, da eine Thermometer-Kugel stets 

feucht gehalten werden muss und eine ausreichende Luftzirkulation 

erforderlich ist. 

Die genaueste Methode zur Feuchtigkeitsmessung erfolgt heute 

über ein Hygrometer mit gekühltem Spiegel. Dabei kommt ein 

optoelektronischer Mechanismus zum Einsatz, der Kondensation 

auf der Spiegeloberfläche feststellt. Der Spiegel wird auf einer 

genau gemessenen Temperatur gehalten und gekühlt, damit 

sich Kondensation bilden kann. Die Kondensation 

streut das Licht einer LED, was zu einem plötzlichen 

Abfall des Ausgangssignals der Empfänger- 

Fotodiode führt. Die Temperatur, bei der die 

Kondensation beginnt, stellt den Taupunkt 

dar, aus dem sich der Feuchtigkeitswert ableitet. 

Mit einer Mikrocontroller-basierten Rückkopplungsschleife 

lässt sich der Taupunkt kontinuierlich 

verfolgen. Allerdings muss der Spiegel stets sauber gehalten 

werden, und auch eine Möglichkeit, die Kondensation 

nach der Messung zu beseitigen, muss bestehen. Durch 

ihre mechanischen Systeme sind Hygrometer mit gekühltem 

Spiegel sehr sperrig, teuer und unpraktisch für Großserien in 

Consumer-, Automotive- und häuslichen Anwendungen. 

Mechanische Hygrometer sind wesentlich kleiner, aber weniger 

genau – meist im Bereich ±10 %. Gängige Geräte enthalten 

ein Haar, das unter Spannung gehalten wird. Steigt der Feuchtigkeitsgehalt 

der Luft wird das Haar flexibler und dehnt sich aus. 

Diese Änderung lässt sich mit einem Dehnungsmesser erfassen. 

Mit steigender Feuchtigkeit dehnt sich das Haar zunehmend. 

Elektronische Luftfeuchtigkeitsmessung 

Elektronische Geräte zur Messung der Luftfeuchtigkeit erübrigen 

die genannten Größen- und Kostenprobleme älterer Techniken. 

Aber auch hier weisen herkömmliche Designs bestimmte Einschränkungen 

auf. Um Luftfeuchtigkeit zu messen, kommen meist 

Techniken zum Einsatz, die auf der Änderung des Widerstandes 

oder der Kapazität eines hygroskopischen Materials beruhen. Diese 

Art von Sensor findet sich heute in den meisten Anwendungen, 

da der technologische Fortschritt hier eine genaue, kompakte, stabile 

und stromsparende Lösung ermöglicht hat. 

Ein kapazitiver Sensor besteht aus zwei Elektroden, die durch 

ein Dielektrikum getrennt sind. Sobald der Wasserdampf-Anteil 

in der Luft steigt, folgt auch die dielektrische Konstante des Sensors. 

Die Kapazität ändert sich proportional zum Feuchtigkeitsgrad. 

Ein Widerstandssensor besteht aus zwei Elektroden, die 

durch eine leitfähige Schicht voneinander getrennt sind. Die 

Leitfähigkeit der Messschicht ändert sich dabei in Bezug auf eine 

veränderte Luftfeuchtigkeit. 

Neue Techniken zur Fertigung dünner Folien machen diese 

Sensoren genau, stabil und einfach in großen Mengen herstellbar. 

Die Materialwahl ermöglicht schnelle Reaktionszeiten mit geringer 

Hysterese. Ein Polyimid-Film, der in Dicken von weniger als 

5 µm gefertigt wird, reagiert in weniger als 10 s auf Änderungen 

der Luftfeuchtigkeit und bietet eine hohe Stabilität. 

Die Genauigkeit eines elektronischen Sensors ist durch seine 

Drift über der Zeit begrenzt. Diese entsteht durch große Temperatur- 

und Feuchtigkeitsabweichungen oder durch Verschmut- 

Bild 4: Der Sensor Si7005 ist eine Single-Chip-Lösung zur Messung der 

relativen Luftfeuchtigkeit. 




Coverstory 

oder Filter ist erforderlich, was die Sensor-Reaktionsfähigkeit beeinträchtigen 

kann. Ein sorgfältiges Design der Sensor-Abdeckung 

kann dieses Problem verringern und auch den Schutz des 

Sensors während der Fertigung erübrigen. 

Tabelle 1: Menschliche Wahrnehmung der relativen Luftfeuchtigkeit. 

zungen. Solche Faktoren müssen von den Entwicklern bei der 

Wahl der geeigneten Sensorlösung mit beachtet werden. 

Um die Genauigkeit bei der Messung der relativen Luftfeuchtigkeit 

zu erhöhen, ist es hilfreich, die Umgebungstemperatur zu 

messen und eine Temperaturkompensation im Host-Rechner 

durchzuführen (eine einfache Berechnung zweiter Ordnung). 

Um den Taupunkt oder die absolute Luftfeuchtigkeit zu bestimmen, 

muss auch die Umgebungstemperatur gemessen werden. 

Mit der genauen Messung der Umgebungstemperatur erhöht sich 

auch die Genauigkeit der Luftfeuchtigkeits-Messung. Ein Fehler 

von 1 °C bei der Temperaturmessung bedeutet in etwa ein Fehler 

von 1 °C bei der Berechnung des Taupunkts. Um eine genaue 

Messung zu erzielen, sollte die Temperatur- und Luftfeuchtigkeits-Messung 

so nahe wie möglich zusammen erfolgen – idealerweise 

auf dem gleichen Chip. Diese Nähe ist in herkömmlichen 

elektronischen Sensordesigns nur schwierig zu erreichen. 

Entwicklung elektronischer Sensoren zur Messung der 

Luftfeuchtigkeit 

Viele der heutigen elektronischen Sensoren basieren auf diskreten 

Widerstands- und Kapazitätssensoren, Hybrid- und Multichip-Modulen 

(MCMs) (Bild 2). Dieser herkömmliche Ansatz 

hat die Nachteile hohe Bauteilanzahl, große Stellfläche und eine 

arbeitsintensive kundenseitige Kalibrierung. Ein weiteres Problem 

bei diskreten Sensoren ist, dass sie meist nicht kompatibel zu 

SMD-Fertigungsabläufen sind. 

Diskrete und Modul-Lösungen weisen einen hohen Stromverbrauch 

auf und nehmen viel Platz auf der Leiterplatte ein, was die 

Integration in Geräte erschwert. Dies kann problematisch für 

Anwendungen wie das Asset Tracking und in tragbaren medizintechnischen 

Geräten sein. Ein Feuchtigkeitssensor sollte idealerweise 

ein monolithisches Design aufweisen, um die Zuverlässigkeit 

zu erhöhen und den Stromverbrauch sowie die Größe zu 

verringern. 

Ein monolithischer Sensor muss aber auch heutige Fertigungstechnik 

unterstützen. Da das Sensorelement der Umgebung ausgesetzt 

ist (um seine Funktion zu gewährleisten), können auch Beschädigungen 

oder Verschmutzungen auftreten – vor allem während 

der Leiterplattenmontage. Der Sensor muss sauber und unbeschädigt 

bleiben. Eine Möglichkeit ist, die Sensoröffnung vor der 

Leiterplattenmontage mit einer temperaturfesten Schutzfolie abzudecken 

und anschließend wieder zu entfernen. Dies ist aber sehr 

arbeitsintensiv und erhöht die Fertigungsdauer und -kosten. 

Selbst mit einem solchen Schutz sind einige Sensoren nicht 

kompatibel zu hochvolumigen Reflow-Lötprozessen. Der extreme 

Temperaturzyklus beim Löten kann die Leistungsfähigkeit des 

Luftfeuchtigkeitssensors verschieben – ein Effekt, der in den Genauigkeitsspezifikationen 

des Herstellers nicht immer enthalten 

ist. Die maximale Genauigkeit wird somit nur erzielt, wenn sich 

der Sensor in einem Sockel befindet. Ein Sockel erhöht allerdings 

wieder die Stückliste und die Arbeitskosten, da der Sensor nach 

dem Löten der Leiterplatte in den Sockel gesteckt werden muss. 

Der Luftfeuchtigkeitssensor benötigt auch einen Schutz während 

der gesamten Produktlebensdauer. Eine Art von Abdeckung 

Neueste Sensorlösung mit Schutzabdeckung 

Der Temperatur- und Luftfeuchtigkeitssensor Si7005 von Silicon 

Labs adressiert viele Design- und Fertigungsherausforderungen 

diskreter, hybrider und modularer Sensorlösungen. Der Si7005 

verwendet eine hydrophobe Abdeckung, die als lebenslanger 

Schutzmechanismus für den empfindlichen Sensor darunter 

dient. Die Abdeckung aus expandiertem Polytetrafluorethylen 

(ePTFE) ist ein hydrophober Filter und schützt gegen Staub und 

die meisten Flüssigkeiten. Wasserdampf wird durchgelassen, was 

sicherstellt, dass der Filter die Ansprechzeit des Sensors nicht beeinträchtigt. 

Da die optionale Abdeckung für den Si7005 (Bild 3) 

ab Werk installiert ist, muss bei der Leiterplattenmontage keine 

Zeit und kein Arbeitsaufwand zum Aufbringen oder Entfernen 

einer Schutzfolie aufgewendet werden. Und die Abdeckung muss 

nicht in das Produktdesign mit einbezogen werden. 

Der Si7005-Sensor basiert auf einer Polyimid-Folie, um Feuchtigkeit 

zu erkennen. Diese dünne, empfindliche Folie wird über 

einem Metallfinger-Kondensator aufgebracht. Ein Präzisions- 

Bandlückenreferenz-Schaltkreis befindet sich auf dem gleichen 

Die wie der Feuchtigkeitssensor und sorgt für die Temperaturmessung. 

Das gemeinsame Unterbringen auf dem gleichen Die garantiert, 

dass die Temperatur und die Feuchtigkeit nahe beieinander 

gemessen werden, was eine hohe Messgenauigkeit gewährleistet. 

Der auf dem Chip befindliche Temperatursensor garantiert hohe 

Genauigkeit, wenn der Si7005 im Bereich des Umgebungs- 

Taupunkts eingesetzt wird. Falls sich auf dem Sensor Kondenswasser 

sammelt, lässt sich eine integrierte Heizung aktivieren, 

um den Sensor zu trocknen und den Betrieb wieder herzustellen, 

sobald der Sensor den Taupunkt überschritten hat. Der Temperatursensor 

garantiert auch, dass die MCU, die die Feuchtigkeits- 

Messdaten verarbeitet, die Heizung aktiviert. 

Die langfristige, alterungsbedingte Messdrift des Si7005 beträgt 

weniger als 0,25 % der relativen Luftfeuchte pro Jahr. Dieser 

Wert ist weniger als die Hälfte der Drift anderer Bausteine. Die 

angegebene Genauigkeit berücksichtigt die Auswirkungen des 

Reflow-Lötens. Als monolithische Lösung wird der Si7005-Sensor 

ab Werk kalibriert. Dieser arbeitsreiche Schritt erübrigt sich 

somit beim Kunden nach der Leiterplattenmontage. 

Der Si7005 mit seiner monolithischen Integration vereinfacht 

das Systemdesign und bietet die Funktionen sonst wesentlich 

größerer Module in einem kompakten IC-Gehäuse (4 mm x 4 

mm QFN). Neben den Sensorelementen enthält der Si7005 auch 

einen A/D-Wandler (ADC), Signalverarbeitung, nichtflüchtigen 

Speicher für Kalibrierdaten und eine I²C-Schnittstelle (Bild 4). 

Die hohe Integration erhöht die Robustheit und Zuverlässigkeit, 

verringert die Kosten und Entwicklungszeit und vereinfacht das 

Leiterplattendesign. Das monolithische Design verringert auch 

den Stromverbrauch auf 1 µA, wenn eine Temperatur- und 

Feuchtigkeitsmessung pro Minute erfolgt. Der Sensor eignet sich 

damit für stromsparende Anwendungen. 

Die gesamte Stückliste des Si7005 für die Messung der relativen 

Luftfeuchtigkeit besteht aus nur zwei Überbrückungskondensatoren 

– im Vergleich zu Dutzenden von Bauteilen, die für eine 

diskrete Lösung mit gleicher Funktion erforderlich sind. (jj) n 

Der Autor: John Gammel ist Senior Staff Applications Engineer für Environmental 

Sensor Products bei Silicon Labs. 



Fujitsu erweitert FM3-Produktfamilie 

32-Bit-MCUs mit niedriger Pinzahl 

Fujitsu Semiconductor Europe bringt eine 

32-Bit-RISC-Mikrocontrollerserie auf Basis 

des ARM-Cortex-M3-Prozessorkerns 

auf den Markt. Die FM3-MCU-Familie 

wächst damit auf etwa 500 Produkte an. Zu 

den neuen Bausteinen dieser MCU-Serie 

zählt das Modell MB9BF121JWQN. Hierbei 

handelt es sich um einen Chip mit 

niedriger Pinzahl im QFN-Gehäuse, der 

für die Systemsteuerung in der Hausgerätetechnik, 

Büro- und Industrieautomation 

geeignet ist. 

Innerhalb der FM3-Familie ist die MB- 

9B120J-Serie, die erste MCU im 32-Pin- 

Gehäuse. Der Chip ist in LQFP- und QFN- 

Gehäusen ab einer Größe von 5 x 5 mm 2 

lieferbar. Funktionen wie ein getrimmter 

On-Chip-RC-Oszillator oder interne Pullup-Widerstände 

reduzieren die Zahl externer 

Komponenten und lassen den Platzbedarf 

auf der Platine weiter sinken. Somit 

eignet sich die MCU für Anwendungen im 

Fujitsu erweitert die FM3-Produktfamilie der 

32-Bit-MCUs um eine neue Serie im kompakten 

Gehäuse mit wenig Pins für Motorsteuerungen 

und 5-Volt-Betrieb. 

Bild: Fujitsu Semiconductor Europe 

mentierung des neuen programmierbaren 

Schaltreglers (PSMC) geeignet, der einen 

weiterentwickelten 16-Bit-Pulsbreitenmodulator 

(PWM) für 64 MHz und den 

Hochleistungseinsatz darstellt. 

Die Mikrocontroller ermöglichen aufgrund 

der extremen Low Power-Technologie 

(XLP) niedrige Arbeits- und Ruheströme, 

die lediglich 32 µA/MHz beziehungsweise 

50 nA betragen. Zusätzlich bieten die 

MCUs einen internen 32-MHz-Oszillator, 

2 bis 16 KWorte (3,5 bis 28 KByte) Flashter-Steuerungen 

mit geringer Pin-Anzahl. 

Einsatzgebiete sind beispielsweise Inverter 

und Motoren für die Low-Cost-Industrieautomation, 

aber auch Anwendungen in 

Haushaltsgeräten wie Kühlschränke, 

Waschmaschinen und Induktionskochfelder. 

Zentrale Komponente des Inverters ist 

der Multifunktionstimer mit PWM-Generierung, 

flexiblen ADC-Trigger-Funktionen 

und Wellenformgenerator mit Totzeiteinfügung. 

Der A/D-Wandler bietet eine 

12-Bit-Auflösung und eine Abtastrate 

von einer Million Samples pro Sekunde. 

Die MCUs dieser Serie können in einem 

weiten Betriebsspannungsbereich zwischen 

2,7 und 5,5 V betrieben werden. 

Zahlreiche Softwarepakete und Lösungen 

von Fujitsu ermöglichen einen schnellen 

Projektstart und eine kurze Produkteinführungszeit. 

(ah) 

n 

infoDIREKT 

683ei0513 

8-Bit-PIC-Mikrocontroller mit Analogfunktionen 

12-Bit-AD-Wandler, Operationsverstärker und 16-Bit-PWMs 

Die PIC16F178 X-MCUs sind gut für Beleuchtungsanwendungen, 

Batteriemanagement, 

digitale Netzteile und Motorregler geeignet. 

Bild: Microchip Technology 

Microchip hat die 8-Bit-Mikrocontrollerfamilie 

PIC16F178X erweitert. Die neuen 

Mikrocontroller besitzen eine höhere 

Flash-Speicherdichte, intelligente analoge 

und digitale Peripherien, wie 12 Bit auflösende 

A/D-Wandler, 16-Bit-PWMs, 8-Bitund 

5-Bit-D/A-Wandler, Operationsverstärker 

und schnelle Komparatoren mit 50 

ns Ansprechzeit. Zusätzlich sind sie mit 

EUSART- (einschließlich LIN), I 2 C- und 

SPI-Peripherie ausgestattet. Die MCUs 

sind als erste PIC-MCUs für die Imple- 

Bereich von Industriesensoren, wo kleinstmögliche 

Chip-Größen von entscheidender 

Bedeutung sind. 

Mit Taktraten bis zu 72 MHz arbeiten 

diese Mikrocontroller. Aufgrund ihrer optimierten 

Peripheriefunktionen eignet sich 

die Serie sehr gut für den Einsatz in Inver- 

Speicher, 256 Byte bis 2 KByte RAM und 

256 Byte Daten-EEPROM. 

Für die Erstevaluierung und schnelle 

Entwicklung mit der PIC16F178X-Familie 

steht die 28-polige F1 PSMC Evaluierungsplattform 

zur Verfügung. Die MCU-Familie 

wird zudem durch die Microchip-Standardwerkzeuge 

und die folgenden Debugger/Programmer 

unterstützt: PICkit 3, 

MPLAB Real ICE und MPLAB ICD 3 sowie 

durch denMPLAB XC8 Compiler. Die 

MCUs PIC16(L)F1782/3/4/6/7/8/9 sind als 

Muster und in Produktionsmengen lieferbar 

und werden in 28-poligen SPDIPs, 

SOIC-, 6 mm x 6 mm QFN- und 4 mm x 4 

mm UQFN-Gehäusen angeboten. Als Alternative 

können auch die 40-poligen 

PDIPs, TQFPs, 8 mm x 8 mm QFN- und 5 

mm x 5 mm UQFN-Gehäusen eingesetzt 

werden. (jj) 

n 

infoDIREKT 

532ei0513 



Wireless Mesh Network 

Zuverlässig wie drahtgebunden 

Jeder Knoten kann länger als 10 Jahre bei >99,999% Zuverlässigkeit 

mit Batterien betrieben werden 

Die Produktfamilien Dust Networks LTC ® 5800 und LTP ® 5900 von Linear Technology sind Embedded-Wireless-Sensor-Netzwerke 

(WSN), die einen Betrieb mit unerreichter extrem geringer Stromaufnahme und überragende Zuverlässigkeit bieten. Dies stellt sicher, 

dass Sensoren flexibel genau dort platziert werden können, wo man sie benötigt, und das mittels kostengünstiger „peel-and-stick“- 

Befestigung. Die hochintegrierten Produktfamilien SmartMesh ® LTC5800 (System-on-Chip) und LTP5900 (PCB-Modul) besitzen den 

geringsten Stromverbrauch aller am Markt erhältlichen zu IEEE 802.15.4e konformen Produkte zum Vernetzen drahtloser Sensoren. 

Eigenschaften 

• Routing-Knoten (Nodes) haben einen 

mittleren Stromverbrauch von 99,999% Zuverlässigkeit sogar in 

den schwierigsten HF-Umgebungen 

• Vollständige Wireless-Mesh-Lösung - 

Keine Netzwerk-Stack-Entwicklung 

erforderlich 

• Netzwerkmanagement und durch NIST 

zertifizierte Sicherheitsfunktionen 

• Zu zwei Standards konforme 

Produktfamilien: 

SmartMesh IP (6LoWPAN) und 

SmartMesh WirelessHART (IEC62591) 

Hochintegrierte Produktfamilien 

LTC5800 und LTP5900 

LTC5800 

Flash 

512KB 

SRAM 

72KB 

SmartMesh 

Networking 

Software 

ARM 

Cortex-M3 

LTP5900/1/2 

(PCB) 

CLI 

UART 

(2-pin) 

API 

UART 

(6-pin) 

AES 

Crypto 

MAC 

Engine 

Temp 

Sensor 

32kHz 

Analog 

Inputs 

20MHz 

802.15.4e 

Transceiver 

TX PA 

ICX 

Digital 

I/O 

Info & kostenlose Muster 

www.linear.com/dust 

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

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

www.linear.com/starterkits 

, LT, LTC, LTM, LTP, Linear Technology, das Linear-Logo, das 

Dust Networks-Logo und SmartMesh 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 +49-(0)89-6139393 

Setron +49-(0)531-80980 

Digi-Key 0800.1.800.125 

Distributoren Österreich Arrow +43-(0)1-360460 

Farnell +43-(0)662-2180680 

Digi-Key 0800.291.395 

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

Farnell +41-(0)44-2046464 

Digi-Key 0800.561.882


Digitale 3,3 V Sensor-Ausgangstreiber 

Konfigurierbare NPN/PNP/PP/IO-Link-Treiberstufen 

Bild: IC-Haus 

Die universellen, digitalen Ausgangstreiber 

iC-DX3/DXC3 von iC-Haus ermöglichen 

den Aufbau kompakter Sensoren mit 

NPN-, PNP-, Push-Pull- und IO-Linkkonformer 

Ausgangstreiber-Option. Zur 

Versorgung der Sensorelektronik liefert ein 

integrierter Längsregler aus der Eingangsspannung 

von 8 bis 30 V eine stabile 

+3,3-V -Spannung mit 10 mA Belastbarkeit. 

Der iC-DX3-Schaltausgang liefert 

mindestens ±150 mA Treiberstrom, wäh- 

Die universellen, digitalen 

Ausgangstreiber iC-DX3/ 

DXC3 von iC-Haus. 

sensoren, Einweg- und Reflexionslichtschranken, 

Drucksensoren/-schalter, magnetische, 

kapazitive oder optische Endschalter 

sowie Zahnradsensoren. 

Die Ausgangsstufe des Treibers kann 

über die Eingänge IN/NIN und OE so angesteuert 

werden, dass der Ausgang als 

NPN-, PNP- oder Push-Pull-Treiber arbeitet. 

Für Sensoren, die auch IO-Link bedienen 

sollen, besitzt der iC-DXC3 einen 

Rückkanal mit Polaritätswächter zur Wake-Up-Erkennung. 

Diese Flexibilität gestattet 

es dem Anwender, den Anforderungen 

an die Ausgangskonfiguration (NPN/ 

PNP/PP/IO-Link) in den weltweiten Sensormärkten 

ohne zusätzlichen Entwicklungs- 

und bei geringerem Logistikaufwand 

zu entsprechen. 

Die kleinen Gehäuse DFN6 (2 mm x 2 

mm) des iC-DXC beziehungsweise DFN8 

(3 mm x 3 mm) des iC-DXC3 ermöglichen 

den Aufbau von Sensoren sehr kleiner Abmessungen. 

Der Betriebstemperaturbereich 

reicht von -40 °C bis +125 °C. (jj) n 

infoDIREKT 

534ei0513 

Ultra-Low-Power Single-Chip Touch-Controller 

Für Berührungsbildschirme bis 15,6 Zoll 

Atmel will mit der Controller-Serie maxtouch-T 

Berührungsbildschirme bis 23 

Zoll unterstützen. Der erste Baustein ist 

der mXT2952T, der Ultra-Low-Power Single-Chip, 

der für Windows-8-zertifizierte 

Touchscreens bis 15,6 Zoll geeignet ist und 

für Touchscreen-Glasoberflächen mit einer 

Dicke von nur 0,4 mm optimiert ist. 

Die T-Serie bietet als Novum eine anpassungsfähige 

Sensorarchitektur, die sowohl 

gegenseitige als auch Eigenkapazität unterstützt, 

um die Leistungsfähgikeit zu optimieren. 

Die maXTouch-T-Serie wählt automatisch 

die beste Sensorarchitektur und 

wechselt zwischen beiden, um eine höhere 

Performance oder einen niedrigeren 

Stromverbrauch zu ermöglichen. Gegenseitige 

Kapazität ermöglicht echte Multitouch-Erkennung, 

während Eigenkapazität 

Vorteile beim Stromverbrauch bietet, 

unempfindlich gegen Feuchtigkeit ist, mit 

Handschuhen bedient werden kann und 

Bild: Atmel 

rend der iC-DXC3 bei 

200 mA Mindest-Treiberstrom 

zusätzlich IO- 

Link-kompatibel ist, da er 

einen Rückkanal mit Polaritätswächter 

zur Wake- 

Up-Erkennung beinhaltet. 

Die integrierte Temperaturüberwachung 

schützt die Bausteine gegen 

Überlastung und deaktiviert bei Übertemperatur 

den Ausgangstreiber. Ein integrierter 

Verpolschutz sichert den Sensor 

gegen falsche Beschaltung der Versorgungsspannung. 

Zum Treiben induktiver 

Lasten ist eine Freilaufschaltung integriert. 

Die Bausteine eignen sich als komplette 

Schnittstelle mit Sensorversorgung besonders 

für kleine digital schaltende Sensoren 

wie zum Beispiel induktive oder kapazitive 

Näherungsschalter, schaltende Ultraschalleine 

Hover-Funktionen bietet, die den Finger 

oder ein Objekt bereits erkennt, wenn 

der Bildschirm nicht direkt berührt wird. 

Die T-Serie erhöht die Störsicherheit mit 

einer neuen Kapazitiv-Touch Dual-Analog- 

und Digitalfilter-Architektur, die einen 

hohen Signal-Rauschabstand (SNR) 

und geringen Stromverbrauch bietet. Die 

neuen Funktionen verbessern die Reaktionsfähigkeit 

und sorgen für intuitivere Benutzerschnittstellen, 

da mithilfe der Hover-Funktion 

Icons, Buchstaben, Links 

oder andere Abbildungen vorab ausgewählt 

werden können, ohne den Bildschirm 

physikalisch zu berühren. 

Mit der zunehmenden Popularität von 

aktiven Eingabestiften (Stylus) auf Berührungsbildschirmen 

unterstützt die maxtouch-T-Serie 

Atmels maxstylus. Die Lösung 

erfordert keine zusätzliche Sensorschicht, 

was zu dünneren Aufbauten führt 

und die Stückliste verringert. (jj) n 

infoDIREKT 

Die maxtouch-T- 

Serie basiert auf 

Atmels eigener 

Sensor-Hub- 

Management- 

Technologie 

maxfusion. 

533ei0513 




xCORE-Analog-Multicore-Mikrocontroller 

6, 8, 10, 12 oder 16 Cores zusammen mit Analog-Funktionen integriert 

Bild: XMOS 

Die A-Serie wird durch den ständig erweiterten 

xSOFTip-Satz von Soft-Peripherals ergänzt, 

welcher Echtzeit-Ethernet-, USB- und Mensch- 

Maschine-Schnittstellenfunktionen beinhaltet. 

XMOS hat xCORE-Analog vorgestellt, ein 

Portfolio von Multicore-Mikrocontrollern 

mit 6, 8, 10, 12 oder 16 Cores, die speziell 

für Entwickler industrieller Produkte optimiert 

sind. Ausgestattet mit einem integrierten 

A/D-Wandler, Power-Management-Funktionen 

sowie einer Reihe von 

Timern können die xCORE-Analog-Bausteine 

der A-Serie im weiten industriellen 

Bereich eingesetzt werden. Die Einführung 

der A-Serie folgt mehreren signifikanten 

Bekanntmachungen von XMOS innerhalb 

des industriellen Sektors in jüngster Zeit. 

Dazu gehörten die Bereitstellung industrieller 

Fieldbus-Funktionen, die Markteinführung 

einer Industrial-Serial-Bus-(IS- 

BUS) I/O-Karte für das modulare sliceKIT- 

Entwicklungssystem sowie die Bekanntgabe 

einer Zusammenarbeit mit Synapticon, 

die smarte Motorsteuerungen und Service- 

Robotik möglich macht. 

Nigel Toon, CEO von XMOS: „xCORE- 

Analog kombiniert die Stärken der Hardware-Integration 

und Software-Konfigurierbarkeit 

und bietet auf diese Weise einen 

Grad von Intelligenz und Flexibilität, der 

weit über traditionelle MCU-Lösungen hinausgeht.“ 

Die A-Serie stellt Entwicklern 

beliebiger Systeme, welche Analog-Schnittstellen 

beinhalten, die Vorhersagbarkeit 

des Zeitverhaltens, die extrem geringe Latenz 

und die Reaktionsfreudigkeit der 

Hardware-Ebene der xCORE-Multicore- 

Mikrocontroller zur Verfügung. Genau wie 

die bereits vorhandenen xCORE-General- 

Purpose-(L-Series)- und xCORE-USB-(U- 

Series)-Produktlinien wird die A-Serie 

über das Entwicklungstoolset xTIMEcomposer-Studio, 

eine einfach zu bedienende, 

timing-bewusste, C-basierte Entwurfsumgebung, 

konfiguriert und programmiert. 

Die Bauelemente der xCORE-A-Serie 

enthalten bis zu acht Kanäle von 12-Bit-, 

1-MS/s-A/D-Wandlern, Power-on-Reset, 

Entladungsschutz und Watchdog-Fähigkeiten, 

einen integrierten Oszillator, Deep- 

Sleep-Memory und einen integrierten DC/ 

DC-Wandler. Diese Features werden kombiniert, 

um die Anzahl der benötigten externen 

Komponenten zu verringern und so 

die Implementierung des Designs auf einfachen 

Zwei-Ebenen-Platinen zu ermöglichen. 

Die Power-Management-Funktionen 

ermöglichen eine Stromsaufnahme von 

nur 100 µA im Sleep-Mode. (jj) n 

infoDIREKT 

535ei0513 

Quarzlose 8-Bit USB PIC® Mikrocontroller senken Systemkosten 

und Stromverbrauch 

0,25% Taktgenauigkeit ermöglichen USB-Anbindung, und der externe Quarz erübrigt sich 

Microchips günstigste und kleinste USB-Mikrocontroller 

(MCUs) bieten 14 bis 100 Pins und sind die ersten 8-Bit-MCUs, 

die LCD-Ansteuerung, batteriegestützte RTCC und USB auf 

einem einzigen Chip unterstützen. 

Microchips neueste USB PIC® MCUs verfügen über integrierte 

Taktquellen mit 0,25% Genauigkeit und ermöglichen so eine USB- 

Anbindung ohne externen Quarz. Sie sind auch die ersten USB 

MCUs, die 14 bis 100 Anschlüsse bieten, mit zahlreicher Peripherie 

ausgestattet sind und bis zu 128 KB Flash enthalten. Die eXtreme 

Low Power (XLP) Technologie senkt den Stromverbrauch auf nur 

35 A/MHz im Aktivmodus und auf 20 nA im Sleep-Modus. 

Kostengünstig und klein 

Die PIC16F145X MCUs bieten USB-Anbindung und kapazitive 

Touch Sensorik, zusammen mit umfangreicher Peripherie auf einer 

Stellfläche bis hinab auf 4 mm x 4 mm. 

Hochleistungsfähige Touch-Sensorik mit USB 

Mit einer integrierten Charge Time Measurement Unit (CTMU) und 

1,8- bis 5-V-Betrieb sind die PIC18F2X/4XK50 MCUs pinkompatibel 

zu vorherigen PIC18 MCUs, was den Übergang zu mehr 

Leistungsfähigkeit vereinfacht. 

USB plus LCD-Ansteuerung und RTCC mit Vbat 

Die PIC18F97J94 Familie bietet USB-Anbindung, LCD-Ansteuerung 

und einen batteriegestützten Real-Time Clock Calendar (RTCC) – 

und das in einem einzigen 8-Bit PIC® Mikrocontroller. 

Weitere Informationen unter: 

www.microchip.com/get/eu8bitUSB 

EINFACHER START IN 3 SCHRITTEN: 

1. Wahl der Peripherie und Pinzahl für Ihre Anwendung 

2. Kostenlose USB-Stacks und Softwaretreiber für ein schnelleres 

Design nutzen 

3. Sofort mit der Entwicklung beginnen – mit kostengünstigen Tools 

Der Name und das Logo ‚Microchip‘, MPLAB und PIC sind eingetragene Marken der Microchip Technology Incorporated in den USA und in anderen Ländern. PICDEM ist eine Marke der Microchip Technology Incorporated in den USA und in 

anderen Ländern. Alle anderen hier erwähnten Marken sind im Besitz der jeweiligen Eigentümer. © 2013, Microchip Technology Incorporated. Alle Rechte vorbehalten. ME1056Ger01.13


Neue Produkte 

Bausteine und Entwicklungstools für Mikrocontroller 

Geringer Stromverbrauch im Aktiv- und Sleep-Modus 

Bild: Energy Miro 

Die Bausteine und Entwicklungskits des 

Mikrocontrollers EFM32 Wonder Gecko 

von Energy Micro sind nun erhältlich. Die 

MCU enthält den ARM Cortex-M4-Prozessor, 

der einen umfassenden DSP-Befehlssatz 

und eine eigene Gleitkomma-Einheit (FPU) 

beinhaltet. Basierend auf dem eLL-Prozess 

(Extreme Low Leakage) garantiert der Bau- 

Die MCU EFM32 

Wonder Gecko enthält 

den ARM Cortex-M4- 

Prozessor, der einen 

umfassenden 

DSP-Befehlssatz und 

eine eigene Gleitkomma-Einheit 

(FPU) 

beinhaltet. 

stein einen Betrieb 

mit geringem Stromverbrauch 

im Aktivund 

Sleep-Modus. 

Die Wonder-Gecko- 

Reihe besteht aus 60 

Varianten mit skalierbarem Speicher bis 256 

KByte Flash und 32 KByte RAM sowie Gehäusekonfigurationen 

von QFN64 bis 

BGA120. Alle MCUs enthalten die autonomen 

Gecko-Peripherie- und Schnittstellenoptionen 

Lesense, Letimer, PRS, USB 

und TFT/LCD-Treiber für eine komplette 

System-on-Chip-Lösung. Entwicklungs- 

Überlast und einen Sleep-Modus bietet der 

IC. Aufgrund von Schaltungsintegration 

und eines sehr kleinen Gehäuses ist der 

A3910 hinsichtlich Kosten und Platzbedarf 

diskret aufgebauten Lösungen deutlich 

überlegen. Der Treiber-IC ist besonders für 

den Consumermarkt konzipiert. Anwentools 

für die Planung, Programmierung und 

Verifizierung finden sich in der kostenlosen 

Simplicity Studio Suite. Um die Entwicklungsdauer 

zu verkürzen, ist die CMSIS- 

DSP-Bibliothek enthalten mit über 60 Funktionen 

in Festkomma- und Single-Precision 

Gleitkomma (32-Bit-) -Implementierung. 

Hinzu kommt die Dokumentation für DSP- 

Algorithmen wie komplexe FFT-, FIR-Filter, 

Matrix- und Vektor-Operationen und statistische 

Analysen. Alle dazugehörigen 

Hardware-Entwicklungstools sind mit einem 

J-Link-Debugger von Segger ausgestattet, 

der lediglich an den USB-Port des Rechners 

angeschlossen werden muss. 

Die EFM32 Wonder Gecko MCUs sind 

ab je 2,64 US-$ (ab 100.000 Stück) erhältlich. 

Das zugehörige Starterkit EFM32WG- 

STK3800 mit integriertem J-Link Debugger 

kostet 79 US-Dollar. Die Produkte sind 

über die Franchise-Distributoren Mouser 

und Digi-Key erhältlich. (ah) 

n 

infoDIREKT 

690ei0513 

Dual-Halbbrücken-Motortreiber-IC 

Unidirektionale Ansteuerung zweier Gleichstrommotoren 

Bild: Allegro Microsystems 

Der A3910 von Allegro Microsystems ist 

ein dualer Halbbrücken-Motortreiber-IC. 

Er wurde für die Ansteuerung von zwei 

batteriebetriebenen Gleichstrommotoren 

entwickelt und eignet sich für kostengünstige 

Low-Voltage-Anwendungen. Funktionen 

wie die Abschaltung bei thermischer 

Der duale Halbbrücken-Motortreiber-IC wurde für die Ansteuerung von zwei batteriebetriebenen 

Gleichstrommotoren entwickelt. 

dungen mit haptischer Rückmeldung stehen 

dabei im Mittelpunkt. 

Bis zu 500 mA können die Ausgänge des 

Motortreiber-ICs liefern. Um eine Pulsweiten-Modulation 

der High- oder Low-Side 

zu ermöglichen, wurde eine direkte Ansteuerung 

der High-Side- und Low-Side- 

Transistoren implementiert. Der Motor 

kann gegen Plus der Spannungsversorgung 

oder Masse angeschlossen werden. Der 

Einsatz von Power MOSFETs ermöglicht 

verbessertes Bremsverhalten des Motors 

im Vergleich zu einfachen Klemmdioden. 

Als Vollbrücke konfiguriert kann er auch 

einen einzelnen bidirektionalen Gleichstrommotor 

treiben. 

Verfügbar sind die Bauteile in einem 

8-poligen DFN-Gehäuse (2 x 2 mm 2 ) mit 

„exposed Thermal-Pad“. Die Anschlüsse 

sind für bleifreie Verarbeitung mit Reinzinn 

galvanisch beschichtet. Das Bauelement 

ist RoHS konform. (ah) 

n 

infoDIREKT 

691ei0513 




Neue Produkte 

Mit integriertem Leistungs-MOSFET 

Abwärts-Schaltregler im SOT23 

Bild: Rohm Semiconductor 

Rohm Semiconductor hat einen Abwärts- 

Schaltregler angekündigt, der über einen eingebauten 

Leistungs-MOSFET mit einem R DS(on) 

von 800 mΩ verfügt. Der Abwärtsschaltregler 

BD9G101G besitzt ein kompaktes Gehäuse 

des Typs SOT23 (SSOP6), ist für einen Ausgangsstrom 

von maximal 0,5 A DC ausgelegt 

und zeichnet sich durch gute Netz- und Lastregeleigenschaften 

aus. Die fest eingestellte 

RS-485/422-Transceiver 

Für gängige Schalt- und Verstärkeranwendungen 

Der NPN-Transistor 2SC5658-Q/R/S von Taiwan 

Semiconductor (Vertrieb: Setron) wird in 

epitaktischer Planartechnologie gefertigt und 

ist komplementär zum 2SA2029. Sein SOT- 

723-SMD-Gehäuse ist auch in umweltfreundlicher 

halogenfreier Version erhältlich, erkennbar 

an der Kennzeichnung „G“. Geeignet ist 

der Transistor für alle gängigen Schalt- und 

Schaltfrequenz von 1,5 MHz ermöglicht den 

Einsatz einer kleinen Induktivität und kompakter 

Keramik-Kondensatoren. Sämtliche Bauelemente 

zur Kompensation des Phasengangs 

sind ebenfalls integriert. Die Eingangsspannungsbereich 

ist 6 V und 42 V. Die interne Referenzspannung 

beträgt 0,75 V mit einer Toleranz 

von typisch ±1,5 %. Der Baustein eignet 

sich besonders für das Design von getakteten 

Abwärtswandlern und verfügt über mehrere 

Schutzfunktionen beispielsweise gegen zu hohe 

Ströme, zu niedrige Eingangsspannungen 

und Überhitzung. Der Betriebstemperaturbereich 

beträgt -40 °C bis +105 °C, während die 

maximale Sperrschichttemperatur mit 150 °C 

angegeben ist. Weitere Merkmale sind unter 

anderem: Integrierter Leistungs-MOSFET (45 

V/800 mΩ), Stromaufnahme im Shutdown- 

Status 0 µA. 

infoDIREKT 

530ei0513 

Verstärkeranwendungen. Weitere technischen 

Leistungsmerkmale sind die niedrige Ausgangskapazität 

Cob und die maximale Löttemperatur 

von 260 °C / 10 s. Er erfüllt die Anforderungen 

von MSL Level 1 nach J-STD-020D- 

Standard, ist bleifrei und RoHS-konform. 

infoDIREKT 

693ei0513 

f l u 

xop 

hob 

e b e 

s c h 

icht 

ung 

Wir machen komplexe Sachverhalte 

regel mäßig transparent. Zuverlässig 

und mit höchster redaktioneller 

Qualität. Deshalb sind die Fachzeitschriften 

und Online-Portale von 

Hüthig in vielen Bereichen von Wirtschaft 

und Industrie absolut unverzichtbar 

für Fach- und Führungskräfte. 

Mikrocontroller mit geringer Taktfrequenz 

Besonders geeignet für das Sensor-Management 

Bild: STMicroelectronics 

Der STM32F401 ist das Einstiegsmodell der 

leistungsfähigen, auf der 32-Bit/DSP-Core- 

ARM-Cortex-M4-basierenden STM32F4-Serie 

von STMicroelectronics. Der neue Baustein 

arbeitet mit geringerer Taktfrequenz als andere 

Versionen dieser Serie und bietet eine gute 

Kombination aus Verarbeitungsleistung, 

Stromverbrauch und Integrationsgrad. 105 

DMIPS bei 84 MHz, eine aktive Stromaufnahme 

von 187 µA/MHz, eine typische Stromauf- 

nahme im STOP-Modus von 11 µA und einer 

reichhaltigen Ausstattung an integrierten Features 

zeichnen ihn aus. Die geringe Leistungsaufnahme, 

die Abmessungen von nur 3 x 3 

mm 2 und die Eignung für Umgebungstemperaturen 

bis 105 °C machen ihn zu einem geeigneten 

Baustein für das Sensor-Management in 

medizinischen und mobilen Applikationen sowie 

für Feldbus-gespeiste industrielle Sensormodule. 

Mit dem speziellen Adaptive Real- 

Time Accelerator (ART) von ST ermöglicht der 

Baustein den Zero-Wait-State-Betrieb aus 

dem chipintegrierten, 256 KByte großen Flash- 

Speicher. Integriert sind auch ein 16-kanaliger 

12-Bit-A/D-Wandler mit einer Abtastrate von 

2,4 MSPS, 12 Kommunikations-Ports, ein Motorsteuerungs-Timer 

und Universal-Timer. 

infoDIREKT 

692ei0513 

Hüthig GmbH 

Im Weiher 10 

D-69121 Heidelberg 

Tel. +49(0)6221/489-0 

Fax +49(0)6221/489-279 

www.huethig.de 

www.elektronik-industrie.de elektronik industrie 05/2013 27 

hue_image_Woerter_56x257mm.indd 1 20.04.2011 13:44:15


Bild: serkat - Fotolia.com 

Am Anfang der Produktentwicklung 

Stromkreisschutz – ein wichtiges Detail 

Immer kleiner, schneller und benutzerfreundlicher lautet der Maßstab bei elektronischen Produkten. Das hat zur 

Folge, dass immer mehr Funktionen in kleineren Geräten untergebracht werden müssen. Der Stromkreisschutz 

wird dabei oft vernachlässigt. Steht diese Thematik jedoch erst am Ende der Entwicklungsarbeiten, leidet die 

Funktionalität des zu entwickelnden Produktes. 

Autor: Bharat Shenoy 

Wie wichtig es ist, den Stromkreisschutz von Anfang an 

in die Produktentwicklungen mit einzubeziehen, soll 

anhand der folgenden zwei Beispiele veranschaulicht 

werden. Morgendämmerung, Joggen, nass-kalte Witterungsbedingungen, 

in Kombination mit Laufschuhen, Socken 

und Nylonshirt kann so für einen kurzen Moment eine elektrostatische 

Entladung von rund 30.000 V erzeugen. Nur ein Grund, warum 

das Smartphone oder jedes andere tragbare Gerät abrupt seinen 

Geist aufgeben kann. 

Nähert man sich seinem Computer und plötzlich ist alles gelöscht, 

kommt sicherlich den wenigsten der Gedanke, dass der einfache 

Kontakt zwischen Kleidung und Computer eine kurze aber 

starke Entladung ausgelöst haben könnte. Für die meisten ist sicherlich 

ein Virus, ein zu alter Computer oder ein Hardwarefehler 

naheliegender. 

Stromkreisschutz sollte von Anfang an in die Produktentwicklungen 

mit einbezogen werden. Viele Ingenieure befassen sich jedoch 

oftmals wegen der immer kürzer werdenden Produktent- 




Erfahrung und Fachwissen 

Stromkreisschutz ist ein relevantes Thema 

für das alltägliche Leben der Endverbraucher 

und auch für den Hersteller, dessen 

Markenbild von der einwandfreien Funktionalität 

und Sicherheit seiner Produkte abhängt. 

Ebenso für den Entwickler, dessen 

Erfolg letztendlich an seiner Entwicklungszeit 

und -qualität gemessen wird. Diese 

Thematik muss defi nitiv durch Erfahrungen 

und ein Industrie-übergreifendes geteiltes 

Fachwissen fokussiert und verbreitet werden. 

Zum Beispiel stellt Littelfuse die Website 

www.speed2design.com bereit, die Ingenieuren 

schnell dabei helfen soll, passende 

Lösungen für den Schaltkreisschutz 

zu fi nden. 

infoDIREKT 

601ei0513 

wicklungszyklen erst am Ende des Designprozesses 

mit dem Schutz vor Überspannung 

und Überstrom. „Schnelligkeit“ ist 

mittlerweile Schlüssel- und Unwort zugleich. 

Ingenieure stehen meist unter hohem 

Zeitdruck bei der Konzeption der 

Grundfunktionalitäten ihrer Geräte. Sie 

müssen sich innerhalb kurzer Zeit um Gestaltung 

und Software kümmern, einen 

Prototyp erstellen und die Richtigkeit ihres 

Konzeptes unter Beweis stellen. 

Wertvolle Entwicklungszeit sparen 

Mobiltelefone, Computer und Musik-Player 

werden nicht nur immer kleiner, sie werden 

auch mit minimalen Spannungen betrieben, 

die anfälliger sind für elektrostatische 

Entladungen, entfernte Blitzschläge, 

Motorschaltvorgänge und Streuströme von 

verfahrenstechnischen Maschinen. In der 

Regel sind es nur 10.000 oder 15.000 V, 

jüngste Messungen zeigen aber, dass auch 

bis zu 30.000 V erreicht werden können. 


Werden Themen wie Stromkreisschutz 

also erst am Ende der Entwicklungsarbeiten 

berücksichtigt, leidet die Funktionalität 

des zu entwickelnden Produktes. Da die 

Geräte zunehmend kleiner werden und 

zahlreiche Einzelteile passgenau eingearbeitet 

werden müssen, steht Ingenieuren 

auf den Platinen häufig kein Platz für 

Stromkreisschutzvorrichtungen mehr zur 

Verfügung. Schlussendlich entwerfen sie 

die Boards neu und verlieren dadurch 

wertvolle Entwicklungszeit. Zeit, die gespart 

werden könnte, wenn das Thema 

Stromkreisschutz von Anfang an in den 

Entwicklungsprozess eingebunden werden 

würde. Erfahrungsgemäß wählen viele Ingenieure 

aus dieser Not heraus die erstbeste 

Lösung und womöglich die falsche 

Schutzeinrichtung. Das kann zu Funktionsausfällen, 

geringer Zuverlässigkeit, Sicherheitsproblemen, 

Stromschlag oder sogar 

Bränden führen. 

Die folgende Checkliste enthält Expertenempfehlungen 

von Ingenieuren, die 

sich intensiv mit den Themen Überspannungsschutz 

und Resistenz gegen Störimpulse 

befassen. 

1. An den Stromkreisschutz bereits 

beim Chip-Design denken 

Wird der Schaltkreisschutz zu spät im Projekt 

berücksichtigt, kann dies ernsthafte 

Auswirkungen haben. Entweder gibt es gar 

keinen Raum mehr für eine Schutzvorrichtung 

und der Designprozess muss mit hohen 

Mehrkosten komplett neu erfolgen. 

Häufig wird auch ein fauler Kompromiss 

Hält und hält und hält. 

AQJ 

◗ 230V AC / 25A 

◗ Ansteuerung 4 - 28V DC 

◗ Integrierter Varistorschutz 

◗ Steckanschlüsse 

AQA 

◗ 230V AC / 40A 

◗ Ansteuerung 4 - 32VDC 

◗ Integrierter Varistorschutz 

◗ Schutzabdeckung 

◗ Schraubanschlüsse 

Solid State Relais von Panasonic 

begeistern durch hohe Lebensdauer 

und extreme Zuverlässigkeit. 

Für weitere Informationen 

bitte den QR-Code 

einscannen. 

www.panasonic-electric-works.de 

Panasonic Electric Works 

Europe AG 

Tel.: +49 (0) 8024 648-0 • Fax: -111 

info.peweu@eu.panasonic.com


Bilder: Littelfuse 

Links: Sicherungen sind einfach und jeder versteht ihre Funktionsweise. 

Oftmals werden jedoch die Folgen einer Überspannung unterschätzt. 

Oben: Littelfuse hat eine große Bandbreite an Produkten für den Schaltkreisschutz. 

für die Platzierung eingegangen, der die Funktionsweise beeinträchtigen 

kann. 

Um dem vorzubeugen, sollten diese Aspekte bereits direkt nach 

der Auswahl des Chipsatzes und noch vor dem Design der Leiterplatten 

berücksichtigt werden. Auf diese Weise lassen sich elektrostatische 

Entladungen besser bewerten und die Entwickler wissen 

wie robust oder empfindlich ihre elektronischen Bausteine sind. 

Einige dieser Bauteile werden mit nur 1,5 V betrieben und es 

braucht nicht viel, um Fehlfunktionen auszulösen. Die Erfahrung 

zeigt, dass Schaltkreise sehr kompliziert und empfindlich sind. 

2. Bewusstsein gegenüber Gefahren entwickeln 

Sicherungen sind einfach und jeder versteht ihre Funktionsweise. 

Oftmals werden jedoch die Folgen einer Überspannung unterschätzt. 

Zwar müssen diese nicht immer so katastrophal sein, wie 

die bei Überstrom. Wichtig ist es jedoch, sich deren Existenz bewusst 

zu sein. So hat Überspannung zum Beispiel das Hubble-Teleskop 

außer Gefecht gesetzt, Raffinerien lahm gelegt, Mobiltelefone 

zerstört und Achterbahnen mitten in der Fahrt gestoppt. In einigen 

tragbaren medizinischen Geräten kann Überspannung lebensbedrohlich 

sein. 

Es gibt viele verschiedene Auslöser für übermäßigen Stromfluss 

und Überspannung, angefangen bei gewöhnlichen Blitzen über 

elektrostatische Entladung, Motoren, Elektro-Schweißgeräte bis 

hin zu den oben erwähnten Laufschuhen. Bei Blitzen ist den meisten 

Menschen zwar bekannt, wie sie entstehen, nicht jedoch, dass 

sie sich über die Erdoberfläche ausbreiten und starke Störimpulse 

in Hochspannungsleitungen verursachen können, die einen Kilometer 

entfernt sind. 

3. Die Anforderungen bestimmen und von vornherein an 

Stromkreisschutz denken 

Der Entwicklungsingenieur muss eine Vorstellung davon haben, 

wie und in welchem Umfeld ein Produkt eingesetzt wird, bevor er 

die Anforderungen an den Schaltkreisschutz genau formulieren 

kann. Diese Faktoren müssen im Voraus genau analysiert und fixiert 

werden. Danach können Anpassungen vorgenommen werden. 

Den Ausgangspunkt stellen die Anschlussstellen dar. Der 

Überspannungsschutz sollte sich so nah wie möglich am Stecker 

befinden. Umgebungsbedingungen und mögliche Störeinflüsse 

sind ausschlaggebend für die Auswahl des richtigen Überspannungsschutzes. 

4. Die Normen kennen 

Normen bestimmen das Design jedes Produkts, bis hin zur Ebene 

des Stromkreisschutzes. Die Liste der Normen, die Designer berücksichtigen 

müssen, scheint schier endlos. Sie unterscheiden 

sich auch international und regional deutlich voneinander. Im 

Hinblick auf Stromkreisschutz existieren Normen von IEC, Underwriters 

Laboratories (UL), Energy Star, NEMA, ATCA, CSA 

Group, IEEE, sowie Standardisierungsorganisationen unter anderem 

in Kanada, Südamerika, Japan, Korea und Europa. Entwickler 

müssen alle relevanten Normen kennen bevor sie ein Projekt beginnen. 

Das steht am Anfang jeder Designphase. 

5. Sich sachkundig machen 

Da Stromkreisschutz nicht an Universitäten gelehrt wird, sind die 

meisten Ingenieure versierter im komplexen Produktdesign als in 

Fragen der Überspannung und Resistenz gegen Störimpulse. Dieses 

Problem wird noch dadurch verstärkt, dass viele Entwickler 

mehrere Projekte gleichzeitig bearbeiten und damit zu wenig Zeit 

haben, dieses Themenfeld zu recherchieren. White Paper, Produktspezifikationen 

und Fallstudien sind hilfreiche Informationsund 

Schulungsquellen und zeigen anhand von Beispielen, welche 

Maßnahmen in bestimmten Situationen zum Erfolg geführt haben. 

(ah) 

n 

Der Autor: Bharat Shenoy ist Director of Technical Marketing, Electronics 

Business Unit bei Littelfuse. 



Bild: http://www.mesago.de/de/PCIM/Fuer_Journalisten/Bilder/presse-download.htm 

DANKE 

an unseren Sponsor 

für die freundliche Unterstützung bei unserer 

all-electronics-Newsletteraktion zur PCIM 

Hüthig GmbH 

Im Weiher 10 

D-69121 Heidelberg 

Tel.: +49 (0) 6221 489-348 

Fax: +49 (0) 6221 489-482 

www.all-electronics.de


Bild: wladi - Fotolia.com 

Flyback-Stromversorgung 

Vorgehensweise bei der erstmaligen Inbetriebnahme 

Bei der erstmaligen Inbetriebnahme einer neuentwickelten Stromversorgung müssen Entwickler oftmals feststellen, 

dass Bauteile kaputt gehen oder Design-Fehler zum Vorschein kommen. Der vorliegende Artikel beschreibt 

detailliert, wie man eine Stromversorgung sicher in Betrieb nimmt und ihre ordnungsgemäße Funktion sicherstellen 

kann. 

Autor: Paul Lacey 

Zur Durch führung der Tests wird folgendes benöti gt: eine 

galvanisch getrennte Wechsel spannungsquelle oder ein 

Stell transformator, ein Wattmeter, mindes tens vier Multimeter, 

von denen zwei über eine hoch auflö sende Strommess 

funk tion verfügen müssen, ein Oszillo skop mit Hoch spannungs 

tastkopf, eine Strommesszange, eine elek tro nische Last, und 

die Last, die letztlich an der Strom ver sor gung betrieben werden 

soll. Die Tests nehmen etwa ein bis zwei Stunden in Anspruch. 

Mit einer einfachen Sichtkontrolle wird geprüft ob alle gepolten 

Bau teile in der richtigen Orientierung eingebaut sind. Anschlie 

ßend wird die Stromversorgung zuerst einmal mit einer kleinen 

Eingangsspannung geprüft. Gege be nen falls muss zuvor die automa 

tische Unter spannungs abschaltung deaktiviert werden. In der 

Regel ist es hierfür erforderlich, den UV-Wider stand aus der 

Leiter platte zu entfer nen. Im Beispiel von Bild 1 sind die UV- 

Wider stände zwischen der DC-Schiene und dem M-Pin des 

TOPSwitch-HX-ICs von Power Integrations angeordnet. 

TOPSwitch-HX ist ein energieeffizientes Spannungswandler-IC 

mit inte griertem 700-V-Leistungs-MOSFET, entwickelt für den 

Einsatz in Flyback-Strom ver sor gungen. In diesem Fall müssen die 




beiden in Bild 1 gelb unterlegten Wider stände entfer nt und der M- 

Pin mit dem Source-Pin verbunden werden. 

Prüfen mit kleiner Eingangsspannung 

Nachdem eine rela tiv kleine Wechsel spannung an den Eingang anlegt 

wurde, wird nun die Ausgangsspannung sowie die Span nung 

über dem Eingangskondensator gemessen. An den Ausgangsanschlüssen 

der Leiterplatte und den beiden Messpunkten am Eingangskondensator 

wird je ein Multimeter angeschlossen und auf 

Gleichspannungsmessung eingestellt. Bei mehreren Aus gängen 

werden alle außer dem geregelten Haupt ausgang durch Lastwiderstände 

angeschlossen. Diese müssen so dimensioniert sein, dass sie 

den für den jewei ligen Ausgang spezi fi zierten Mindestlaststrom 

ziehen. Dadurch laden sich die Ausgangskonden satoren dieser 

Aus gänge nicht auf eine außerhalb der Spezi fi ka tionen liegende 

Span nung auf. Gemessen werden muss zudem auch die AC-Eingangsleistung. 

Vor dem Einschalten müssen Stell transformator oder Wechselspannungsquelle 

auf 0 V einge stellt sein. Wird die Eingangsspannung 

allmählich auf etwa 10 V AC 

erhöht, sollte die AC- 

Eingangs spannung am Wattmeter beziehungsweise Eingangs- 

Multimeter ent sprechend ansteigen. Ist dies nicht der Fall, gilt es 

zu überprüfen, ob die Wechselspannungsquelle richtig konfi guriert 

ist. Ansteigen muss auch die Span nung auf der Gleichspannungsschiene 

beim Anlegen der Eingangs wechsel spannung. 

Bei der Verwendung eines Wattmeters sollte die AC-Eingangsleistung 

nach Abklingen des Einschaltstromstoßes unter 15 mW 

liegen. Kommen zwei Multimeter zur Verwendung, sollte dieser 

Wert 10 mA nicht überschreiten. Eine höhere Eingangsleistung 

oder ein höherer Eingangsstrom deuten auf einen Fehler in der 

Schaltung hin. 

Bild 1: Die 

UV-Widerstände 

sind 

zwischen der 

DC-Schiene 

und dem M-Pin 

des TopSwitch- 

HX-ics 

angeordnet. 

Bild 2: 

Austastung der 

Strombegrenzung. 

Überprüfung des Startverhaltens und der Regelung 

Beträgt die Eingangsleistung weniger als 15 mW muss die 

Eingangs spannung auf 50 V AC 

erhöht werden.Falls der Ausgang geregelt 

ist, sich im Auto-Restart-Modus befindet oder die Span nung 

am Ausgangsmultimeter über 0,1 V liegt, dann ist der Chip unbeschä 

digt und funktionsfähig. Die Eingangswechsel spannung wird 

anschließend weiter erhöht bis zur spezi fi zierten Mindest eingangsspannung. 

Zum Kontrollieren der Kurvenform des Schalt signals am Drain- 

Anschluss wird die zum Drain-Anschluss führende Leiterbahn 

unterbrochen und zwischen Drain-Anschluss und Klemmschaltung 

ein Stück Draht eingefügt, damit die Strommesszange nur 

den MOSFET-Strom „sieht“. 

Bild 3: Überprüfung auf Transformatorsättigung. 


Risiken minimieren 

Bei der erstmaligen Inbetriebnahme einer neuen Flyback-Strom versor 

gung besteht die Gefahr, dass Bau teile beschä digt werden, 

Funktions störungen auftreten oder Design fehler zutage treten. Die 

beschrie benen Tests sind geeignet, diese Risiken zu mini mieren, eine 

neue Strom ver sor gung sicher hochzufahren und ihre Spezi fi ka tionen 

zu verifi zieren. Wenn Sie sich an diese Schritt-für-Schritt-Anleitung 

halten, werden Sie nicht nur allge meine Probleme lösen, sondern 

auch etwaige verborgene Design fehler ent decken. 


606ei0513 

Bild 4: Messung der Primärinduktiviät des Transformators. 



Über einen 100:1-Spannungsteiler tastkopf mit einer Spannungs 

festig keit von mindes tens 1000 V wird das Oszilloskop an 

den MOSFET angeschlossen. An den Haupt ausgang der Stromversorgung 

wird eine auf 0 eingestellte elek tro nische Last angeschlossen. 

Ein auf Spannungsmessung eingestelltes Multimeter 

befindet sich am Ausgang, ein zweites, auf Strom messung eingestelltes 

Multimeter wird in den zur Last führenden Ausgangsstrompfad 

eingeschleift. Das Multimeter mit der höchsten Auflösung 

misst den Ausgangsstrom. 

Die Wechselspannungsquelle wird wieder an den Eingang der 

Strom ver sor gung angeschlossen. Stelltransformator oder die 

Wechselspannungsquelle müssen auf 0 V stehen. Die Spannung 

der Wechselspannungsquelle wird bis zur spezifizierten Mindesteingangsspannung 

erhöht und die Ausgangslast bis auf 25 Prozent 

der Volllast. 

Test bei Volllast 

Besitzt eine Schal tung mehrere Aus gänge müssen die Mindestlastwider 

stände durch eine elek tronische Last ersetzt werden. An jeden 

Ausgang werden zwei Multimeter angeschlossen, eines für 

Spannungs- und eines für Strom messung. In unserem Beispiel mit 

vier Aus gängen sind acht Multimeter erforderlich, von denen 

mindes tens vier über eine hoch auflö sende Strom mess funk tion 

verfügen sollten. Für die Spannungsmessungen genügt ein Multimeter, 

das der Reihe nach an die einzelnen Aus gänge angeschlossen 

wird. Um auszuschließen, dass die Ausgangs spannungen auf 

Werte außerhalb der Spezi fi ka tionen ansteigen, wird aus jedem 

Ausgang ein kleiner Strom entnommen. Die Lasten sämtlicher 

Ausgänge werden bis zur jeweiligen Volllast erhöht. Sind alle Ausgänge 

stabil und die Ausgangs spannungen inner halb der spezi fizierten 

Toleranzgrenzen, liefert die Strom ver sor gung ihre maximale 

Dauer-Ausgangs leis tung. Es empfiehlt sich, auch den Wirkungsgrad 

der Strom ver sor gung zu über prüfen. 

Messung der Drain-Spitzen spannung 

Für die Drain-Spitzen spannung muss am Oszilloskop eine schnellere 

Zeitbasis gewählt und auf Anstiegsflanke der Drainspannung 

getriggert werden. Ausgehend von Triggerbetriebsart Normal wird 

der Triggerpegel erhöht bis das Oszillo skop gelegentlich auf die 

höchste Spitze der MOSFET-Drain-Span nung triggert. Anschließend 

wird die Eingangs wechsel spannung in 50-Volt-Schritten bis 

zur maxi malen Netz span nung erhöht und die Spitzen spannung 

gemessen. Liegt diese über 650 V DC 

wird die Eingangsspannung 

nicht weiter erhöht, um die Sperr span nung des MOSFETs nicht zu 

überschreiten. Muss der Test abgebrochen werden, bevor die maximale 

Netzspannung erreicht ist, ist entweder die Klemm schal tung 

unpassend dimensioniert, oder der Transformator weist eine höhere 

Streu induk tivi tät auf. 

Normaler weise startet die Strom ver sor gung ab einer Eingangsspannung, 

die zwischen den beiden Grenz werten liegt, die durch 

die Toleranzen des Controllers und der UV-Wider stände bestimmt 

sind. Sie sollte auch starten, bevor die Eingangs wechsel spannung 

die spezi fi zierte Mindest eingangs spannung der Strom ver sor gung 

erreicht. 

Nach dem Starten der Strom ver sor gung wird die Eingangswechsel 

spannung bis zur spezi fizierten Mindest eingangs spannung 

erhöht und der Hauptausgang voll belastet. Beim allmählichen 

Überlasten des Ausgangs darf die Drain-Spitzen spannung niemals 

die MOSFET-Sperr spannung von 650 V überschreiten. Falls doch, 

muss die Klemm schal tung überarbeitet werden. 

Bei Erreichen der maxi mal zuläs sigen Überlastleis tung versagt 

die Ausgangsregelung. In diesem Fall sollte die Strom ver sor gung 

auto ma tisch neu starten oder sich dauerhaft abschalten. Bei Anzeichen 

von Überhitzung sollte der Test sofort abgebrochen und die 

Schal tung abgekühlt werden. 

Zum Überprüfen der Signal formen der Drain-Span nung und 

des Drain-Stroms wird die Eingangsspannung bis zum spezi fizierten 

Maximal wert bei voll belastetem Ausgang erhöht. Mit der 

Triggerbetriebsart Normal wird auf die Anstiegsflanke der Drain- 

Span nung getriggert. Der Triggerpegel wird bis auf den höchsten 

Wert erhöht bei dem das Oszillo skop im Normalbetrieb noch triggert. 

Anschließend schaltet man die Eingangs wechsel spannung 

aus und wieder ein. Diese Prozedur wird wiederholt und der Triggerpegel 

erhöht bis zur höchsten Spitzenspannung, die beim erneuten 

Einschalten der Eingangs wechsel spannung beobachtet 

wurde. 

Bilder: Power Integrations 

Bild 6: Extrapolation 

von der Raumtemperatur 

zur maximal 

zulässigen Umgebungstemperatur. 

Bild 5: Messung der Umkehrspannung über einer Ausgangsdiode. 

Bild 7: Konservative 

Maximaltemperaturen 

bei der höchstzulässigen 

Umgebungstemperatur. 




Die Kurven form des Drain-Stroms muss 

hinsichtlich einer Sättigung des Transformators 

geprüft werden. Die linke untere 

Kurve in Bild 3 zeigt einen normalen 

Drain-Stromimpuls, der nach dem Einschalten 

linear ansteigt und nach dem Ausschalten 

inner halb kurzer Zeit wieder abfällt. 

Die rechte untere Kurve zeigt einen 

Drain-Stromimpuls, der kurz vor dem 

Ausschaltzeitpunkt exponenziell ansteigt. 

Das deutet darauf hin, dass sich der Transformatorkern 

in der Sättigung befindet 

und keine Energie mehr speichern kann. 

Dadurch können die primärseitigen Ströme 

abrupt ansteigen, und das IC oder sonstige 

Bau teile auf der Primärseite der Schaltung 

beschä digt werden. 

Die häufigste Ursache für eine 

Transformator sättigung ist eine zu hohe 

magnetische Flussdichte im Kern. Diese 

lässt sich redu zie ren indem die Windungszahl 

des Transformators erhöht oder die 

zuläs sige Fertigungstoleranz für die 

Primär induk tivi tät eingeengt wird. Das 

Design-Tool PI Expert für Spannungswandler-ICs 

von Power Integrations erhöht 

die Anzahl der Primärwindungen 

auto ma tisch pro porti onal, wenn die Anzahl 

der Sekundärwindungen vergrößert 

werden. Die Flussdichte lässt sich auch 

durch einen höheren KP-Wert reduzieren. 

Berech nung der Primär induk tivi tät 

Als nächstes wird mit dem Oszillo skop die 

Slew-Rate (di/dt) des Drain-Stroms im „linearsten“ 

Bereich der Rampe gemessen. In 

der Regel ist das der Bereich zwischen 25 

und 75 Prozent des Maximalstroms. 

Gleichzeitig wird die mittlere Span nung 

auf der DC-Schiene gemessen. Aus diesen 

beiden Werten lässt sich nach der Gleichung 

U = L ∆i/∆t die Primär induk tivi tät 

des Trans for mators berechnen. 

Bei der unmittelbar nach dem Einschalten 

des MOSFETs auftretenden Stromspitze 

ist meist am Anfang der Anstiegsflanke 

des Drain-Stroms ein Spike zu erkennen. 

Dieser wird durch parasitäre Kapa zi täten 

hervorgerufen, die sich über den MOSFET 

schnell entladen; dieses Phänomen ist bei 

Schalt strom versor gungen ganz normal. 

Einige Spannungswandler-ICs deaktivieren 

nach dem Einschal ten des MOS- 

FETs eine bestimmte Zeit den Strombegrenzungssensor. 

Diese „Austastung“ verhindert, 

dass der Spike am Anfang der 

Strom-Anstiegsflanke die Strombegrenzung 

zum Ansprechen bringt, wodurch der 

Stromimpuls vorzeitig beendet würde. Es 

kann jedoch vorkommen, dass der Spike 

unge wöhn lich breit ist und dann die 


Strombegrenzung trotz der „Austastung“ 

anspricht und die zum Ausgang gelangende 

Leis tung begrenzt. 

Span nung über der Bias-Wicklung 

Bei einer Bias-Wicklung wird mit dem 

Oszillo skop die kleinste Span nung, die 

während eines kompletten Zyklus über 

dem Bias-Wicklungs-Konden sator auftritt, 

gemessen. Als nächstes wird die Spitzen- 

Umkehrspan nung (PIV, Peak Inverse Voltage) 

über der Aus gangs diode geprüft. Die 

Gleichspannung über der Diode sollte im 

leitenden Zustand annähernd 0 sein und 

beim Abschalten kurzzeitig einen negativen 

Wert, die Umkehrspannung, annehmen. 

Die größte nega tive Span nung, die 

während eines Zyklus über der Diode auftritt, 

wird mit der PIV-Spezi fi ka tion der 

Diode verglichen. Ist der gemessene Wert 

größer oder gleich dem spezi fi zierten PIV- 

Maximalwert, kann die Diode vorzeitig 

aus fallen. Im Interesse der System zuver lässig 

keit ist es empfehlenswert, einen Sicherheitsabstand 

von 20 Prozent zwischen der 

gemessenen PIV und dem für die Diode 

spezi fi zierten Maximal wert einzuhalten. 

Die Temperaturen aller kritischen Bauteile 

wie Dioden, Elektro lyt konden satoren, 

Gleich taktdrosseln, Transformatorkern, 

Wicklungen und MOSFET/Controller-IC 

sollten mindestens 20 Minuten lang unter 

Volllast gemessen werden, sowohl bei der 

Mindest-Eingangs spannung als auch bei 

der maxi malen Eingangs spannung. 

Für den Test der Schaltung an der tatsächlichen 

Last wird zur Über wachung der 

Ausgangs spannung ein Multi meter an den 

Ausgang der Strom ver sor gung angeschlossen. 

Ist die Wechselspannungsquelle auf 

die spezi fi zierte maxi male Eingangsspannung 

der Strom ver sor gung eingestellt, 

wird eingeschaltet. Fährt die Strom ver sorgung 

hoch und liefert die spezi fi zierte 

Ausgangs spannung an die Last wird das 

System hinsichtlich der spezi fi zierten 

Mindest-Eingangs spannung getestet. 

Es muss geprüft werden, ob die Stromver 

sor gung unter allen in der Praxis denkbaren 

Last bedingungen korrekt arbeitet 

und niemals in den Auto-Restart übergeht. 

Sollte Letzteres der Fall sein, zieht die Last 

eine größere Leis tung, als die Strom ver sorgung 

abzugeben imstande ist und das Design 

ist unter dimensioniert. Eine ausführliche 

Textverseion mit einer Vielzahl nützlicher 

Links finden Sie auf unserer Homepage 

www.all-electronics.de. (ah) n 

Der Autor: Paul Lacey ist Applikationsingenieur 

bei Power Integrations. 

HIGH SPEED 

POWER 

NEU! 

320 W Quelle + Senke 

DC...100 kHz / 400 kHz 

4-Quadranten-Netzgerät 

TOE 7621 

• 320 W Quellen- und Senkenleistung 

• DC...100 kHz / 400 kHz; CV, CC 

• Analoger Steuereingang 

• Leistungserweiterung bis 1 kW 

• Einstellbarer Ausgangswiderstand 

Für Automotive, Avionik, Solar, 

allgemeine Elektronik 

Entwickelt und produziert in 

Deutschland 

TOELLNER Electronic Instrumente GmbH 

www.toellner.de • info@toellner.de 

DEMO-Gerät anfordern: 02330 979191


Spannungs-Messwandler 

Einsatz in Bahn 

und Industrie 

Die Spannungs-Messwandler der DLV-Serie werden 

den äußerst hohen Anforderungen, die an elektronische 

Systeme zur Überwachung der elektrischen Leistung in 

der Bahntechnik und im industriellen Umfeld gestellt 

werden, gerecht. Sie bieten isolierte Spannungsmessungen 


. Autor: Michel Ghilardi 

Bild: sashpictures - Fotolia.com 

Aggressive Umweltbedingungen wie sie in der Bahntechnik 

und im industriellen Umfeld gegeben sind, erfordern von 

elektronischen Systemen zur Überwachung der elektrischen 

Leistung ein Höchstmaß an Zuverlässigkeit und 

Leistungsfähigkeit. Gefordert werden höchste Betriebssicherheit 

und elektrische Isolierung, um den Schutz des Bedienpersonals 

vor einem Kontakt mit gefährlich hohen Spannungen gewährleisten 

zu können und empfindliche Messgeräte und Steuerschaltungen 

vor Schäden zu bewahren. 

Einzelne Komponenten, Module und Subsysteme benötigen höhere 

Isolationsspannungen und bessere Teilentladungs-Kennwerte 

sowie größeren Schutz gegen externe elektrische, magnetische und 

elektromagnetische Felder. Bauteile, die sehr unempfindlich gegenüber 

externen elektromagnetischen Störungen sind, erfüllen 

zwangsläufig auch die Anforderungen hinsichtlich geringer Abstrahlung 

und stören damit nicht die Funktion benachbarter 

Schaltungen. Eine weitere Besonderheit der Bahntechnik betrifft 

den Betrieb unter Feuer- und Rauchbelastung. Hier müssen strenge 

Auflagen erfüllt werden, was das elektrische Verhalten und die 

Feuerbeständigkeit der Bauteilematerialien betrifft. 

Ein günstigeres Betriebsverhalten und ein höherer Wirkungsgrad 

bedingen eine bessere Abrechnungstechnik. Zunehmend fordern 

Bahntechnik-Spezifikationen eine Basis-Messfehler für Spannung 

und Strom von deutlich weniger als ein Prozent. 

In der Industrie geht es vor allem um einen höheren Wirkungsgrad 

bei Antriebssteuerungen für Elektromotoren. Eine bessere 

Kontrolle beruht immer auf leistungsfähigeren Messungen; dies 

gilt nicht nur für die Spannungs- und Stromwerte selbst, sondern 

auch für zeitliche Verläufe. Hier will man beispielsweise in Wellenformen 

die Nulldurchgänge genau erkennen, damit Umrichter 

verlustlose Schaltvorgänge implementieren können. 

Daraus ergeben sich eine Anzahl von Anforderungen an den 

Messwandler, als der Komponente am Anfang einer Signalkette für 

Messung und Steuerung. Dazu gehören hervorragende Werte bei 

Parametern wie beispielsweise Unempfindlichkeit gegenüber 

Gleichtakt-Störungen, geringer thermischer Drift, schnelle Reaktionszeit, 

große Bandbreite und guter Störabstand. 

Der Bahntechnik-Markt dringt auf ein besseres Betriebsverhalten 

bei Spannungsmessungen in folgenden Punkten: 

■■ 

Netzspannungen von 750 und 1500 V im Fahrleitungsnetz, 

■■ 

Wechselspannungs-Stromschienen mit bis zu 2000 V eff 

, 

■■ 

Leistungswandler- und Steuerfunktionen wie Umrichter, Sig- 




nalumformer, Gleichrichter und Bremssteller, 

■ Energieverteilungs-Unterstationen, in 

denen Spannungs-Messwandler am 

Ausgang des DC-Gleichrichters die an 

die Fahrleitungen gelieferten Gleichspannungen 

überwachen, 

■ Umrichter/Treiberkonfigurationen mit 

Spannungen bis 2000 V DC 

sowie bei einzelnen 

Motorphasen-Spannungen, 

■ streckenseitige Spannungsmessungen. 

Ganz ähnlich sind die Forderungen im Industriesektor 

und bei erneuerbaren Energien, 

damit ein besseres Betriebsverhalten 

bei Spannungsmessungen erzielt werden 

kann. 

■ Wechselstrom-Antriebe mit variabler 

Drehzahl auch beim statischen Umrichter 

für Gleichstromantriebe, 

■ batteriebetriebene Anwendungen einschließlich 

(aber nicht begrenzt auf) 

unterbrechungsfreie Stromversorgungen 

(UPSs), 

■ Sonder-Stromversorgungen für Lichtbogenschweißen, 

medizinische Anwendungen 

sowie für Mobiltelefonie-Infrastruktur, 

■ Klimaanlagen und Lüftung (HVAC), 

■ Hochleistungs-Wandler und Umrichter 

in (photovoltaischen) Solar- sowie 

Windkraftwerken, 

■ Leistungsfähige Messungen. 

Vor diesem Hintergrund hat LEM mit der 

Einführung der DVL-Serie die Leistung 

seiner Spannungs-Messwandler verbessert, 

die isolierte Spannungsmessungen von 50 

bis 2000 V e ff 

bieten. Funktion, Leistung und 

Abmessungen dieser Produktfamilie sind 

voll kompatibel zu den Spannungs-Messwandlern 

älterer Generationen (wie etwa 


Geeignet für aggressive 

Umweltbedingungen 

Messwandler, die in der Bahntechnik oder im 

industriellen Umfeld eingesetzt werden, wird 

ein Höchstmaß an Zuverlässigkeit und Leistungsfähigkeit 

abverlangt. Hervorragende 

Werte bei Parametern wie beispielsweise 

Unempfi ndlichkeit gegenüber Gleichtakt-Störungen, 

geringer thermischer Drift, schnelle 

Reaktionszeit, große Bandbreite und guter 

Störabstand gehören zur Liste der gestellten 

Anforderungen. Vor diesem Hintergrund hat 

LEM mit der Einführung der DVL-Serie die 

Leistung seiner Spannungs-Messwandler 

verbessert, die isolierte Spannungsmessungen 


bieten. 

infoDIREKT 

604ei0513 

den Produktfamilien AV 100 und LV 100). 

Zudem bietet die Serie eine erheblich verbesserte 

Genauigkeit und Temperaturstabilität. 

Mit den Abmessungen 137,8 x 63 x 

64,3 mm 3 passt die DVL-Familie in das 

Profil des Halleffekt-Spannungsmesswandlers 

LV100, benötigt jedoch 271 cm 3 weniger 

Raum und ist um 30 Prozent leichter 

als ein AV100-Modell. 

Zu der zu messenden Spannung besteht 

eine direkte elektrische Verbindung. Weiterhin 

bieten die Messwandler eine interne 

galvanische Isolation. Durch die elektronischen 

Schaltungselemente sind diese Messwandler 

im Vergleich zu Halleffekt- und 

Fluxgate-basierten magnetischen Spannungsmesswandlern 

relativ unempfindlich 

gegenüber externen Magnetfeldern. 

Stromverbrauch und Verlustleistung 

sind niedrig, so dass keine externen Kühlkörper 

erforderlich sind. Trotzdem bieten 

die Messwandler ein hohes Maß an Zuverlässigkeit 

und Energie-Effizienz. Durch ihre 

kompakten Abmessungen und die geringe 

Eigenerwärmung können sie in engen 

Räumen, zum Beispiel innerhalb eines 

Motorgehäuses oder in versiegelten Gehäusen 

eingesetzet werden. 

Durch die direkte Verbindung zwischen 

der gemessenen Spannung und dem Messeingang 

des Messwandlers ist eine Isolierung 

innerhalb des Gerätes erforderlich. 

Erreicht wird dies mithilfe eines speziellen, 

patentierten Übertragers. Bild 1 erläutert 

die Funktion des Messwandlers. Vom Eingangspin, 

an dem die Spannung bis zu ± 2 

kV betragen kann, gelangt das Signal zunächst 

zu einem Spannungsteiler, der das 

gemessene Potenzial auf einige 100 mV reduziert. 

Die Schaltung ist so ausgelegt, dass 

sie die sehr hohen Flankensteilheiten beim 

gemessenen Signal (hohes dv/dt) tolerieren 

kann, zugleich aber nur eine geringe thermische 

Drift aufweist. Unmittelbar danach, 

in der frühestmöglichen Stufe der Messwandler-Architektur, 

wird das Signal über 

einen Delta-Sigma-Modulator in einen seriellen 

digitalen Datenstrom umgewandelt. 

Da der Großteil der Messwandler-Schaltung 

digital ist, lässt sich die Temperaturdrift 

sehr gering halten. Offset und Empfindlichkeit 

für jedes Bauteil können anschließend 

in der Fertigung per Software 

eingestellt werden. Als nächstes gelangt der 

digitale Bitstrom zum Isolations-Übertrager. 

Dieses patentierte Design nutzt als 

Schutz gegen die hohen Spannungen am 

Eingang einen speziellen Magnetkern, der 

aufgrund der hohen Frequenz des Pulsstroms 

(10 MHz) kompakt ausgelegt werden 

kann. Auf der Sekundärseite wird der 

GlobTek 2.13.13_elektronic industrie 2/26/2013 9:07 AM 

Need Power 

Think 

GlobTek 

Smarte Batterie-Ladegeräte bieten 

Drei-Phasen-Betrieb 

Erhältlich in 4, 

2V, 8,4V oder 

12,6V-Versionen 

bei 1A für Einoder 

Mehrfach- 

Batterie-Konfigurationen, 

bietet 

GlobTeks 

GTM91128 Familie an Li-Ionen Batterie- 

Ladegeräten drei Ladeoptionen: Konditionierung, 

Konstantstrom sowie 

Konstantspannung. Die Universal-Eingangs-Geräte 

bieten eine Minimalstrom- 

Ladung mit Abschaltautomatik und 

Timer-Unterstützung sowie eine LED- 

Lampe, die den Ladezustand anzeigt. Ein 

weiteres Produktmerkmal 

...weitere Informationen unter www.globtek.de 

Medizintechnisch 

zugelassene 

Open-Frame 

Netzgeräte liefern 

bis zu 240W 

Geeignet für 

zahlreiche medizintechnische 

sowie ITE- und PoE-Anwendungen, 

liefert die GTM91110P240 

Famile an Open-Frame AC/DC Schaltnetzteilen 

von GlobTek bis zu 240W in 

einem 3 x 5 Inch Footprint. Die Geräte 

sind werkseitig mit Ausgängen von 12 bis 

55V (in 0,1V Schritten) ausgestattet. Erhältlich 

in Klasse I oder II Version, besitzen 

die 1,75 Hochspannungsnetzteile 

eine Effizienz von 85% bei Volllast und 

zeichnen sich durch Produktmerkmale 

wie Active PFC, eingebauter EMV-Filter, 


Akku-Pakete liefern Ladezustands-Daten 

Mit seiner wiederaufladbaren Stromversorgung 

für mobile und Remote-Geräte, 

eröffnet das BL3100C1865004S1PSQA 

Li-Ionen Akku-Pack von GlobTek die 

Möglichkeit, den 

Ladezustand des 

Gerätes jederzeit 

abzulesen. Das 

14,4V-Pack bietet 

eine Kapazität von 

3,1Ah sowie eingebaute 

Überstrom- 

Schutzschaltung. “Mittlerweile sollte jede 

Batterie, die in heutigen Geräten eingesetzt 

wird, Informationen über den 

Ladezustand liefern, da die Laufzeit eines 


www.globtek.de 



Bild 1: Vom Eingangspin, an dem die 

Spannung bis zu ± 2 kV betragen 

kann, gelangt das Signal zunächst 

zu einem Spannungsteiler, der das 

gemessene Potenzial auf einige 100 

mV reduziert. 

Bilder: LEM 

Bitstrom decodiert und digital gefiltert, so dass sich die erzeugten, 

normalen Digitalwerte im integrierten D/A-Wandler des Mikrocontrollers 

weiterverarbeiten lassen. Das aufbereitete Ausgangssignal 

ist nun vollständig vom Primärkreis (Hochspannung) isoliert 

und entspricht genau der Primärspannung. 

Die Integration eines Mikrocontrollers (MCU) im Messwandler 

ermöglicht die Flexibilität, die durch digitale Steuerung und Software-Programmierung 

möglich wird. Mit einer Veränderung der 

durch die MCU eingestellten Verstärkung lässt sich ein einziger 

Baustein problemlos an verschiedene Messbereiche anpassen. Per 

Software kompensiert die MCU Offsets, legt die Verstärkung fest 

und wandelt anschließend das digitale Signal in ein analoges um. 

Danach wird die analoge Ausgangsspannung über eine kurzschlussfeste 

Stromquelle in einen Strom (±75 mA Maximalamplitude) 

umgewandelt. Optional ist eine Version mit einem für Industriesteuerungen 

üblichen Ausgangsstrombereich von 4...20 mA 

erhältlich. Zusätzlich steuert die MCU einen Gleichstromwandler, 

der interne Versorgungsspannungen für die Primär- und Sekundärkreise 

erzeugt. Diese Architektur ist die Basis für den geringen 

internen Stromverbrauch sowie die niedrigere Verlustleistung der 

DVL-Serie. Der Baustein benötigt nur einen Betriebsstrom von 20 

bis 25 mA aus einer ±24-V DC 

-Stromversorgung (der vollständige 

spezifizierte Versorgungsspannungsbereich beträgt ±13,5 bis ±26,4 

V). Verglichen mit den Vorgänger-Bausteinen entspricht dies einer 

Energieersparnis von 30 Prozent. 

Energieersparnis von 30 Prozent 

Dank dieses innovativen Designs erreicht das Messelement eine 

Gesamtgenauigkeit von ±0,5 % von VPN (der maximalen statischen 

Eingangsspannung) bei Umgebungstemperatur sowie eine 

Gesamt-Genauigkeit von bis zu ±1% von VPN über seinen gesamten 

Betriebstemperaturbereich von -40 bis +85 °C mit einer Offset- 

Drift von ±150 µA und einem Empfindlichkeits-Driftfehler von 

Bild 2: Die Messwandler können durch ihre kompakten 

Abmessungen und die geringe Eigenerwärmung in engen 

Räumen, zum Beispiel innerhalb eines Motorgehäuses 

oder in versiegelten Gehäusen eingesetzt werden. 

±0,5 %. Alle genannten Werte gelten für den gesamten Betriebstemperatur-Bereich. 

Neben dem internen Design mit Schwerpunkt 

auf einem hohen Maß an Isolation im Signalpfad wurde 

beim Gehäuse-Design besonders auf die Materialauswahl geachtet. 

Hier legte man großen Wert auf die physikalische Trennung von 

Pins und Anschlussklemmen sowie auf große Kriechstrom-Strecken 

und Sicherheitsabstände. Als Ergebnis weist der Messwandler 

eine Isolations-Testspannung von 8,5 kV eff 

bei Beaufschlagung mit 

einer Arbeitsspannung von 2 kV über eine Minute sowie eine Teilentladungsaussetzspannung 

von mehr als 2,7 kV eff 

bei 10 pC. 

In seinen Ziel-Anwendungsbereichen muss die DVL-Serie einen 

breiten Frequenzbereich und kurze Reaktionszeiten bieten, um 

schnelle Veränderungen der Eingangsspannung zu erkennen und 

bei der Umrichter-Schaltung eine gute Signalqualität zu gewährleisten. 

Die Wandler-Reaktionszeit beträgt weniger als 60 µs, seine 

Bandbreite (Frequenzbereich) 14 kHz am -3-dB-Punkt, und das 

Ausgangsrauschen zwischen 1 Hz und 100 kHz ist kleiner 10 µA. 

Nur geringe parasitäre Kapazitäten weist das Detail-Design des 

Wandlers auf. Perfekt symmetrisch wurde der Primärkreis ausgelegt 

und gewährleistet damit eine hohe Störsicherheit gegen dynamisches 

Gleichtakt-Rauschen. 

Mechanischer Aufbau und Standards 

Ein modulares Designkonzept bietet Flexibilität für die Konfigurierung 

der Verbindungen. Die Primärspannung kann über 

Schraubklemmen oder isoliertes Kabel angelegt werden. Für den 

Sekundärkreis sind zahlreiche Verbindungen möglich: Stecker, abgeschirmte 

Kabel oder Schraubklemmen. Die DVL-Modelle wurden 

entsprechend der neuesten anerkannten und weltweiten Standards 

für Bahn-Antriebstechnik und industrielle Anwendungen 

entwickelt und getestet, so zum Beispiel nach EN 50155, EN 50178, 

EN 50121-3-2, und EN 50124-1. 

Die wichtigsten Fertigungszentren von LEM für Bahntechnik- 

Messwandler sind nach IRIS zertifiziert und besitzen die ISO- 

TS16949-Freigabe für den industriellen Markt. DVL-Messwandler 

tragen das CE-Signet als Konformitätsgarantie zur europäischen 

EMV-Direktive 2004/108/EEC sowie zur Niederspannungs-Direktive 

2006/95/EEC. Umweltfreundliche Design-Prinzipien wurden 

während des gesamten Entwicklungs- und Fertigungsprozesses 

befolgt: Weniger Material kam zum Einsatz (30 Prozent leichter), 

und der Stromverbrauch ließ sich um 30 Prozent verringern. Umfangreiche 

Tests mit Temperaturzyklen nach den Prinzipien beschleunigter 

Lebenszyklen wurden durchgeführt, um ein hohes 

Maß an Vertrauen in eine äußerst niedrige Ausfallwahrscheinlichkeit 

über eine lange und über eine stabile Nutzungsdauer zu gewährleisten. 

(ah) 

n 

Der Autor: Michel Ghilardi von LEM. 




Bild: Murata Power Solutions 

Für Telekommunikation 

400-W-Gleichspannungswandler 

Das DOSAkonforme 

Quarter-Brick- 

Stromversorgungsmodul 

Modell 

RBQ-12/33- 

D48 hat einen 

Wirkungsgrad 

von bis zu 96 

Prozent. 

Aus isolierten 400-W-Gleichspannungswandlern mit 12 V Ausgangsspannung 

besteht die RBQ-Serie von Murata Power Solutions. 

Das DOSA-konforme Quarter-Brick-Stromversorgungsmodul 

Modell RBQ-12/33-D48 hat einen Wirkungsgrad von bis zu 96 

Prozent. Es ist für den Betrieb in den meisten Anwendungen mit 

Konvektionskühlung ausgelegt. An den üblichen Spannungen in 

Telekommunikationsnetzen von 36 bis 75 V (Nennwert: 48 V) 

kann der Wandler betrieben werden. Bestens geeignet ist die Serie 

für eine Vielzahl von Telekommunikationsnetzen, gewerblichen 

IT-Netzen und drahtlosen Netzwerk-Infrastrukturen, die mit dezentraler 

Stromversorgung ausgestattet sind oder auf einer Architektur 

mit einer geregelten Zwischenspannung basieren. Bei einem 

Luftdurchsatz von 1 m/s und 60 °C Umgebungstemperatur stellt 

der Wandler 33 A und 400 W bereit. Zu den optionalen Features 

gehört eine Load-Sharing-Option für Anwendungen mit höherer 

Leistung oder N+1-redundante Lösungen, ein Schutzüberzug für 

raue Umgebungsbedingungen, eine Fernein- und -ausschaltfunktion 

sowie wählbare Pinlängen. Schutzfunktionen gegen Überspannungen 

und Überströme sowie gegen zu niedrige Eingangsspannungen 

und Überhitzung gehören zur Ausstattung. (ah) n 

Bild: Blume Elektronik Distribution 

LIC-Kondensatoren 

Spannungen bis 3,8 V 

Die LIC-Kondensatoren 

von Taiyo 

Yuden liefern eine 

maximale 

Spannung von 3,8 V 

in einem Temperaturbereich 

von -25 

bis +70 °C 

beziehungsweise 

3,5 V in dem 

erweiterten 

Temperaturbereich 

bis 85 °C. 

Blume Elektronik Distribution vertreibt LIC- 

Kondensatoren von Taiyo Yuden jetzt auch im höheren Temperatur- 

und Spannungsbereich. Lithium-Ion Capacitors (LIC) sind 

Hybridkondensatoren, die die Merkmale von Superkondensatoren 

(EDLC) und Lithium-Ionen-Batterien (LIB) vereinen. Sie weisen 

eine große Energiedichte auf, sind sehr zuverlässig, langlebig und 

sicher. EDL-Kondensatoren (Electrochemical Double Layer Capacitors) 

besitzen im Gegensatz zu Keramik-, Folien- und Elektrolytkondensatoren 

kein Dielektrikum im herkömmlichen Sinn. Die 

Speicherkapazität ergibt sich aus der statischen Speicherung elektrischer 

Energie an der Phasengrenze zwischen Elektrodenoberflächen 

und Elektrolyt (Doppelschichtkapazität) sowie der elektrochemischen 

Speicherung elektrischer Energie durch faradayschen 

Ladungstausch mit Hilfe von Redoxreaktionen auf den Oberflächen 

der Elektroden. Die LIC-Kondensatoren von Taiyo Yuden 

liefern eine maximale Spannung von 3,8 V in einem Temperaturbereich 

von -25 bis +70 °C beziehungsweise 3,5 V in dem erweiterten 

Temperaturbereich bis 85 °C. LIC-Kondensatoren werden beispielsweise 

in Backup-Netzteilen für die Haupteinheiten von Smart 

Meter oder Smart Grid und vieles mehr eingesetzt. (ah) n 

infoDIREKT 

620ei0513 

infoDIREKT 

623ei0513 

Unsere Power Inductor Familie von 

klein und filigran bis 

GROSS und StROmstark 

•Ab Lager verfügbar 

•Kostenlose muster innerhalb 24h 

•Laborsortimente mit kostenloser Wiederbefüllung 

•Software-tools zur Produktauswahl 

•Design-In Beratung vor Ort 

•IC-Referenzdesigns 

Keine Nachwuchssorgen! 

www.we-online.de


Bild: kentoh - Fotolia.com 

Schnelleres Leistungsstufendesign 

Intelligentere Webtools vereinfachen Stromversorgungsentwicklung 

Die jüngsten Online-Design-Tools mit hochentwickelten Thermo- und Frequenzanalysen ermöglichen die Verwendung 

modernster Leistungshalbleitertechnologien, um so zu geringeren Abmessungen und Kosten bei gleichzeitig 

erhöhter Effizienz und Zuverlässigkeit zu kommen. 

Autor: Steve Clemente 

In jüngerer Zeit wurde der typische Produktentwicklungszyklus 

kürzer, während die Produktangebote der Unternehmen 

zahlreicher und stärker auf die eine oder andere Anwendung 

zugeschnitten wurden. Die Entwicklungsteams von heute 

müssen zudem einen zunehmenden Teil ihrer Ressourcen den 

Compliance-Problemen widmen. Diese zusätzlichen Anforderungen 

gehen häufig zulasten des Endstufen-Designs, das sowohl elektrische 

als auch thermomechanische Probleme umfasst und oft 

arbeitsintensive Arbeiten im Labor notwendig macht. 

Anwendungsorientierte Tools 

Nachdem ihnen keine Möglichkeiten zur Verfügung stehen, 

neue Entwicklungen unter Einsatz der modernsten Leistungsbausteine 

zu evaluieren, können die Entwickler in Versuchung geraten, 

weiterhin mit einer bekannten und qualifizierten Lösung unter 

Verwendung älterer und weniger effizienter Bausteine zu arbeiten. 

Das kann sich aber nachteilig auf das Endprodukt auswirken, 

weil beispielsweise ein relativ großer und teurer Kühlkörper erforderlich 

ist, der bei Einsatz eines neueren Designs auf Basis modernerer 

Leistungshalbleitertechnologien kleiner ausgeführt werden 

oder sogar entfallen könnte. 

Online-Design-Tools haben das Potenzial, zur Beschleunigung 

der Leistungsstufen-Entwicklung beizutragen, jedoch ist eine 

grundsätzliche Web-basierte Bauteilauswahl nur von begrenztem 

Wert. Ein typisches Beispiel, wie in Bild 1 dargestellt, führt zwar 

eine Reihe von Schlüsselparametern auf, aber die Wärmeumgebung 

oder die Betriebsfrequenz finden keinerlei Beachtung. 

IR's Web-basiertes Tool bietet einen wertvollen Fortschritt, denn 

es ermöglicht die Analyse kritischer Anwendungsparameter wie 

Temperatur und Frequenz. In den ursprünglichen Versionen berechnete 

ein Prozessor im Hintergrund die Sperrschichttemperatur 

im Betrieb unter einer Reihe von Betriebsbedingungen, die 

zwar einfach, aber repräsentativ waren. Das jüngste Release 

schließt die Lücke zwischen der Wärmeumgebung und dem Baustein 

selbst noch mehr; es bietet eine erweiterte Funktionalität, mit 

deren Hilfe sowohl der Wärmewiderstand des Kühlkörpers als 

auch der Wärmewiderstand der oberflächenmontierten Bauteile in 

die Berechnung mit einbezogen wird. 

Die Bilder 2 bis 6 zeigen, wie das Tool bei der Entwicklung eines 

kleinen Motorantriebs für eine Anwendung wie ein Haushaltsgerät 

zur Bewertung mehrerer zur Wahl stehender IGBTs und Design- 

Lösungsansätzen beitragen kann. 





Web-Tools mit Thermo- und Frequenzanalysen 

Neue Leistungshalbleitergenerationen können zu einer Reduzierung 

von Größe und Kosten einer Gesamtlösung beitragen und gleichzeitig 

eine verbesserte Zuverlässigkeit und Effi zienz bieten. Allerdings kann 

Zeitdruck die Entwickler davon abhalten, neue Möglichkeiten zu untersuchen, 

und die Wiederverwendung älterer Designs begünstigen. 

Die Konsequenzen schlagen sich in einer sub-optimalen Performance 

des Endprodukts nieder. Die modernsten Generationen von Web-basierten 

Tools gewährleisten eine effektive Beschleunigung der Stromversorgungsentwicklung 

und können Ingenieuren helfen, die jüngsten 

Technologien in neuen Produktentwicklungen zu nutzen. 


514ei0513 

Die Gehäusekennwerte und die elektrischen Betriebsbedingungen 

werden in die entsprechenden Kästchen eingetragen, einschließlich 

der üblicherweise geforderten Kurzschlussfestigkeit 

von 10 µs. Festgelegt wird ein einfacher Kühlkörper-Clip, der an 

der Dreiphasenbrücke befestigt ist, und sein Wärmewiderstand 

von 12 °C/W wird eingegeben. 

Das Tool berechnet mithilfe dieser Daten die Leistungsverluste 

bei den spezifizierten Applikationsbedingungen. Nur diejenigen 

Bausteine, die mit einer Sperrschichttemperatur unter einem voreingestellten 

Grenzwert arbeiten, werden als potenzielle Kandidaten 

ausgegeben. Die Temperaturgrenze ist gleich der maximalen 

Nenn-Sperrschichttemperatur, und diese liegt unter dem in Bild 2 

eingegebenen Derating. Man sollte sich stets vor Augen halten, 

dass die Werte für Leistungsverluste und Temperatur nicht absolut 

sind und lediglich zum Vergleich potenzieller Kandidaten herangezogen 

werden sollten. 

Die vier IGBTs, die den in Bild 2 eingegebenen Anforderungen 

entsprechen, werden in Bild 3 aufgelistet. Sie sind nach der Betriebs-Sperrschichttemperatur 

klassifiziert, die selbstverständlich 

eng mit dem Wirkungsgrad zusammenhängt. 

Das Tool kann zur Untersuchung von Alternativlösungen herangezogen 

werden, zum Beispiel Oberflächenmontage ohne einen 

Kühlkörper. Das Design wird im Hinblick auf das spezifizierte 

oberflächenmontierte DPAK-Gehäuse und einen Wärmewiderstand 

gegenüber der Umgebung von 40 °C/W überarbeitet. Das ist 

repräsentativ für eine Leiterplatte mit einem Kupferlaminat von 

4...6 Unzen (112...168 g) sowie Vias unter den IGBTs. Sämtliche 

anderen Betriebsbedingungen bleiben unverändert. 

In diesem Fall gibt das Tool die beiden in Bild 4 aufgeführten 

IGBTs aus. Die Verlustleistung liegt nahe bei jener der IGBTs in 

Bild 3, jedoch sind die DPAK-Bausteine, weil sowohl Gehäuse als 

auch Chip kleiner sind, höchstwahrscheinlich weniger teuer. Die 

Sperrschichttemperatur mag etwas höher sein, doch sie hält sich 

innerhalb der Grenzen des Ratings der Sperrschicht sowie der 

Möglichkeit der Leiterplatte. 

Eine Verkürzung der Kurschluss-Anforderung von 10 µs auf 5 µs 

(das liegt ausreichend innerhalb der Ansprechzeit typischer Strommess-ICs) 

kann helfen, andere geeignete Bausteine zu identifizieren, 

die den Ansprüchen dieser Anwendung genügen. Diesmal 

gibt das Tool dieselben beiden IGBTs aus wie in Bild 4 zu sehen, 

sowie zusätzlich einen neuen IGBT (Bild 5), der eine geringere 

Verlustleistung sowie ein niedrigere Sperrschichttemperatur hat. 

Es überrascht nicht, dass es sich bei diesem effizienteren IGBT um 

einen neueren Baustein in Trench-Technologie handelt, während 

die anderen beiden in Planar-Technologie hergestellt werden. 

Die allerneueste Version des Tools, die soeben freigegeben wurde, 

ermöglicht es den Ingenieuren, ihre Analyse durch den Vergleich 

der relativen Leistung der vorgeschlagenen IGBTs noch einen 

Schritt weiter zu treiben, um auf diese Weise noch mehr über 

deren Fähigkeiten herauszufinden. 

Die in Bild 6 dargestellten Kurven werden durch Anklicken des 

Kästchens links von jeder Bauteilnummer sowie des Schaltfelds 

„Current v. Frequency Chart“ generiert. In den vorhergehenden 

Abbildungen waren Strom und Frequenzen nicht festgelegt. Man 

beachte, dass in diesem Diagramm die Sperrschichttemperatur 

festgelegt ist, während die Temperatur abgetastet wird und der 

Strom das Endergebnis darstellt. 

Verfeinerung des Designs 

Wie Bild 6 zu entnehmen ist, macht das Tool sehr deutlich, dass 

der IRGR4045 weitaus bessere Leitungskennwerte aufweist als die 

anderen beiden IGBTs, weil er bei niedrigen Frequenzen mit wesentlich 

mehr Strom belastet werden kann. Außerdem wird klar, 

dass die Strombelastbarkeit rascher abnimmt als die Frequenz zunimmt, 

was auf höhere Schaltverluste hinweist. Wie erfahrene Entwickler 

sehr wohl wissen, führt schnelles Schalten häufig zu EMI- 

Problemen und bringt nicht notwendigerweise konkrete Vorteile 

mit sich, insbesondere in Motorantrieben. 

Darüber hinaus gibt die dargestellte Tabelle Hinweise auf die 

Betriebs-Sperrschichttemperatur und die Verlustleistung. Die Diagramme 

gelten für eine Sperrschichttemperatur, bei der 25 °C vom 

Maximalwert abgezogen wurde, entsprechend dem im ersten Bildschirm 

gemachten Eintrag. Der Nennwert des IRGR4045 beträgt 

175 °C, während der der anderen bei 150 °C liegt. Das ist einer der 

Gründe, weshalb die Kurve des IRGR4045 so viel höher liegt als 

die der anderen beiden. In der Praxis würden es die Einschränkungen 

der Leiterplatte verhindern, dass der Muster-Motorantrieb das 

höhere Temperatur-Rating des IRGR4045 

ausnutzt. Allerdings hat der IRGR4045, 

wie in Bild 5 zu sehen, die niedrigste Betriebstemperatur 

in dieser spezifischen 

Applikation. Daraus ergibt sich ein weiterer 

Optimierungstipp: Der Wegfall von Vias 

auf der Leiterplatte und die Verwendung 

Bild 1: Ein typisches Beispiel eines Web-basierten 

Produktauswahlwerkzeugs, das nur 

Baustein-bezogene Parameter auf Grundlage 

standardisierter Testbedingungen zur Verfügung 

stellt. 



Bild 3: Vier IGBTs entsprechen den in Bild 2 eingegebenen Kriterien. Sie sind 

nach der Betriebs-Sperrschichttemperatur klassifiziert – ein Wert, der eng 

mit dem Wirkungsgrad verbunden ist. 

Bild 4: Die in Bild 2 dargestellten Eingaben wurden verändert; selektiert 

werden oberflächenmontierte IGBTs. Ausgegeben werden Bausteine, die 

wahrscheinlich weniger teuer sind als die in Bild 3 gezeigten. 

Bilder: International Rectifier 

Bild 2: Der Evaluierungsprozessor verwendet die in diesen Bildschirm 

eingegebenen Informationen, um die Bausteine auszuscheiden, welche die 

vorgeschriebene Sperrschichttemperatur unter den spezifizierten Betriebsbedingungen 

überschreiten. 

von 4-Unzen-Kupfer kann die Kosten der Materialliste etwas senken. 

Die Auswirkungen auf Verluste und Temperatur lassen sich 

überprüfen, indem man zum Bausteinauswahlwerkzeug zurückkehrt, 

den Wärmewiderstand von 40 °C/W auf angenommen 50 

°C/W erhöht und sich die Ergebnisse erneut vornimmt. 

Dieses Beispiel zeigt, wie sich das jüngste Release dieses Web- 

Tools als Hilfe für Entwickler bei der Bewertung der Gesamt-Performance 

ihrer Stromversorgungssysteme sowie der Optimierung 

der Entwicklungen hinsichtlich Kosten, Wirkungsgrad und Zuverlässigkeit 

als effektiver erweist. 

Tools der Zukunft 

Nach wie vor können die derzeit modernsten Web-basierten Leistungs-Design-Tools 

noch weiter verbessert werden. IR hat dabei 

zwei Schlüsselbereiche für die Weiterentwicklung ausgemacht. Der 

eine besteht darin, eine noch repräsentativere Berechnung der Tastverhältnisse 

und Verluste des Wandlers zu erreichen. Im Schaltbild 

von Bild 6 sind die Verluste für einen Abwärtswandler berechnet, 

der mit einem Tastverhältnis von 50 Prozent im Continuous-Current-Mode 

arbeitet. Dabei sperrt die zusammen mit dem IGBT im 

Gehäuse untergebrachte Diode. Die Komplementärdiode hingegen 

ist leitend, und ihre Verluste werden nicht berechnet. Die für den 

Bild 6: Die 

Strom-vs.-Frequenzkurve 

vermittelt einen 

Schnappschuss 

der Leitungs- und 

Schalt-Performance 

und 

erleichtert dadurch 

den Vergleich von 

Bausteinen. 

Bild 5: Eine Erweiterung der Anforderungen an die Kurzschlussfestigkeit 

führt dazu, dass das Tool effizientere und kostengünstigere Bausteine 

vorschlägt. 

oberen Baustein berechnete Sperrschichttemperatur ist immer 

noch formal richtig, weil seine Diode nicht leitet, doch ist die Berechnung 

nicht repräsentativ für eine Real-Life-Anwendung, weil 

das Tastverhältnis höher oder niedriger sein könnte und sich die 

Verluste dementsprechend verändern. 

Um diese Einschränkung zu überwinden hat IR mit der Entwicklung 

von anwendungsspezifischen Tools begonnen. Dadurch 

können eine Reihe von zusätzlichen Faktoren mit in die Betrachtung 

einbezogen werden, zum Beispiel die Auswirkungen unterschiedlicher 

Modulationsstrategien oder, dass ein IGBT in einem 

Motorantrieb nur während eines halben Zyklus des Motorstroms 

leitet und seine Diode die andere Hälfte durchlässt. Ein speziell für 

Motoren entwickeltes Tool würde all diese Faktoren mit berücksichtigen, 

ohne dabei die Wärmeumgebung zu vernachlässigen. Es 

würde das Tastverhältnis auf Grundlage des vom Anwender eingegebenen 

Modulations-Index und Leistungsfaktors errechnen. 

Die zweite Verbesserung beschäftigt sich damit, dass sich die 

Wärmeumgebung mit Wärmewiderstandszahlen nicht sauber charakterisieren 

lässt, weil Wärme nicht linear von Punkt zu Punkt 

fließt, sondern sich – getrieben durch die Temperaturdifferenz – in 

alle Richtungen ausbreitet. So etwas wie eine „Kühlkörpertemperatur“ 

oder eine „Sperrschichttemperatur“ gibt es nicht; stattdessen 

finden eine Temperaturverteilung auf der Oberfläche einer 

Sperrschicht sowie eine dreidimensionale Temperaturverteilung 

innerhalb eines Kühlkörpers statt. 

Die Analyse-Tools, die zur genauen Modellierung einer Wärmeumgebung 

benötigt werden, stehen bereits in Form von FEA-Engines 

zur Verfügung, die in das Tool eingebettet werden können. Die 

Herausforderung besteht darin, geeignete Kühlkörpermodelle zu 

schaffen. 

Derartige Modelle werden in besonders anspruchsvollen Bereichen 

entwickelt, so etwa für den Kraftfahrzeugsektor. Der weitere 

Weg besteht darin, diese Modelle zu standardisieren und sie für 

allgemeine Applikationen besser nutzbar zu machen. (jj) n 

Der Autor: Steve Clemente ist Senior Technologist bei International Rectifier. 




SiC-MOSFETs 

Hohe Schalteffizienz 

Leistungs-MOSFETs 

Auf Siliziumkarbid-Basis 

Dank der hohen 

Leistungsfähigkeit der 

SiC-MOSFETs lässt 

sich der benötigte 

Nennstrom einiger 

Hochleistungs-Anwendungen 

um 50 bis 

70 Prozent reduzieren. 

Bild: Cree 

Die aktuelle SiC-MOSFET-Generation von Cree sorgt auf dem 

Preisniveau von auf Silizium-Bauelementen basierenden Systemen 

für mehr Energieeffizienz und geringere Systemabmessungen. Bei 

viel geringeren Kosten zur vorigen Generation zeichnen sie sich 

durch hohe Leistungsdichte und Schalteffizienz aus. 

Mit diesem Preis-Leistungs-Verhältnis ermöglichen die 1200-V- 

MOSFETs-OEMs die Senkung der Systemkosten und verhelfen 

den Endanwendern, infolge des höheren Wirkungsgrads und der 

geringeren Installationskosten, zu Einsparungen. Diese resultieren 

aus den kleineren Abmessungen und dem reduzierten Gewicht 

SiC-basierter Systeme. Dank der hohen Leistungsfähigkeit der 

SiC-MOSFETs lässt sich der benötigte Nennstrom einiger Hochleistungsanwendungen 

um 50 bis 70 Prozent reduzieren. Bei geeigneter 

Optimierung können die Performance-Vorteile von SiC mit 

einem Kostenaufwand genutzt werden, der auf dem gleichen Niveau 

oder sogar niedriger liegt als bei früheren Silizium-Lösungen. 

Bei PV-Wechselrichtern und unterbrechungsfreien Stromversorgungen 

(USVs) wird der gesteigerte Wirkungsgrad von einer 

Größen- und Gewichtsreduzierung begleitet. In Motortreiber-Anwendungen 

lässt sich die Leistungsdichte mehr als verdoppeln, 

während auch der Wirkungsgrad zunimmt und sich das Drehmoment 

gegenüber vergleichbar dimensionierten Silizium-Lösungen 

bis um den Faktor zwei erhöht. Das Produktangebot wurde außerdem 

ausgeweitet. Es gibt die Bauelemente mit einem 25-mΩ-Die, 

ausgelegt für 50-A-Bausteine zum Einsatz in Hochleistungs-Modulen, 

sowie ein kostengünstigeres, leistungsfähigeres Upgrade zur 

ersten MOSFET-Generation mit einem 80-mΩ-Die. (ah) n 

Bild: Rohm Semiconductor 

Die zweite Generation SiC-MOSFETs und Hybrid-MOSFETs. 

Die N-Kanal-Leistungs-MOSFETs auf Siliziumkarbid-Basis (SiC) 

von Rohm zeichnen sich durch deutlich geringere Verluste aus und 

eignen sich für den Betrieb mit einer maximalen Sperrschichttemperatur 

von 175 °C. Mehrere Typen mit unterschiedlichen On- 

Widerständen und Maximalströmen im TO247-Gehäuse umfasst 

die Serie SCT2xx ohne Schottkydiode. Durch ihren niedrigen On- 

Widerstand, die hohe Durchbruchspannung, hohe Schaltgeschwindigkeit 

und die kurze Sperrverzögerungszeit lassen sich 

diese MOSFETs einfach parallel schalten und ansteuern. Deshalb 

eignen sie sich sehr gut für PV-Wechselrichter, Gleichspannungswandler, 

Schaltnetzteile, Induktionswärme-Systeme und Motortreiber. 

Die Vorteile von MOSFET und IGBT vereint der Hybrid- 

MOS-Transistor. Mit ihrer neuen Struktur bieten sich die Bausteine 

für die Leistungsfaktor-Korrekturschaltung von Netzteilen an. 

Kennzeichnend für den Hybrid-MOSFET ist, dass er vom MOS- 

FET die schnellen Schalteigenschaften und die gute Leistungsfähigkeit 

bei niedrigen Stromstärken bezieht und vom IGBT die hohe 

Durchbruchspannung. Die Eigenschaften bei hohen Temperaturen 

und hohen Stromstärken wurden deshalb deutlich verbessert, 

gepaart mit einer Energieersparnis über den gesamten Bereich 

von niedrigen bis zu hohen Strömen. (ah) 

n 

infoDIREKT 

624ei0513 

infoDIREKT 

625ei0513 

Kühlung maßgeschneidert 

• Extrudierte, Druckguss- und Flüssigkeitskühlkörper 

• Riesige Profilauswahl, mit und ohne Clipbefestigung 

• Komplette CNC-Bearbeitung und Oberflächenveredelung 

• Thermische Simulationen und individuelles Kühlkörperdesign 

Contrinex GmbH · Lötscher Weg 104 · D-41334 Nettetal · Tel: +49 2153 73 74 0 · Fax: +49 2153 73 74 75 · Internet: www.ctx.eu · E-mail: info@ctx.eu


Relais-Treiber für Smart Meter 

Lasten im Stromnetz effizient und sicher ein- und ausschalten 

Bild: Fairchild Semiconductor 

Speziell für die Anforderungen im Bereich 

Smart Meter hat Fairchild Semiconductor 

die Familie der intelligenten Zweifach-Relais-Treiber 

FAN324x entwickelt. Smart 

Meter müssen Lasten im Stromnetz ferngesteuert 

ein- und ausschalten können, um 

ein besseres Systemmanagement während 

Zeiten mit hohem Verbrauch oder bei Engpässen 

in der Energieversorgung zu er- 

Die Familie der Zweifach-Relais-Treiber FAN324x 

wurden speziell für den Bereich Smart Meter 

entwickelt. 

Der integrierte Hochstrom-POL-(Pointof-Load) 

Spannungsregler IR3847 von International 

Rectifier erhöht den Nennstrom 

von IR´s dritter Generation der SupIR- 

Buck-Familie in einem kompakten 5 x 6 

mm 2 -Gehäuse auf bis zu 25 A. Aufgrund 

eines thermisch verbesserten Gehäuses, 

das einen Kupfer-Clip sowie mehrere proprietäre 

Innovationen im Controller einmöglichen. 

Die Funktion muss unempfindlich 

gegenüber Störungen aus der Umgebung 

des Smart Meters sein, da es direkt 

mit dem Stromnetz verbunden und von 

einem Mikrocontroller gesteuert wird. Die 

besten Lösungen verfügen über einen integrierten 

Service-Disconnect-Schalter mit 

einem genauem Eingangsfilter-Timing, 

XOR-Eingangsschutz, einer maximalen 

Ausgangspulsbreite zum Schutz des Relais 

und einer Konfigurierbarkeit, um dem 

Eingang zu folgen oder eine vordefinierte 

maximale Pulsbreite zu gewährleisten. 

Speziell für diese Anforderungen hat 

Fairchild Semiconductor die Familie der intelligenten 

Zweifach-Relais-Treiber 

FAN324x entwickelt. Durch hohe DC-Ausgangsströme 

für ein sicheres Öffnen und 

Schließen der Relaiskontakte und einen 

weiten Betriebsspannungsbereich zeichnen 

sich die Produkte aus, so dass Relais mit verschiedenen 

Spannungswerten genutzt werden 

können. Zudem integrieren die Bauteile 

einen linearen Regler für eine einzelne ungeregelte 

Versorgungsspannung, der sowohl 

für isolierte als auch nicht-isolierte Designs 

geeignet ist. Der Arbeitsbereich erstreckt 

sich von 8 bis 60 V für Relais mit 12, 24 oder 

48 V Nennspannung. Der hohe DC-Strom 

ermöglicht es, auch klebende Kontakte ohne 

externe Schalter öffnen zu können. Genaue 

Eingangsfilterzeit und XOR-Eingangsschutz 

sowie genaue maximale Ausgangspulsbreite 

sind weitere Eigenschaften. Der Ausgang 

kann der Signalbreite am Eingang folgen 

oder gewährleistet einen maximalen Grenzwert. 

Gegeben ist weiterhin der Schutz 

durch interne thermische Abschaltung. Die 

Eingänge sind kompatibel zu Rechteck-Logiksignalen 

mit 3,3 oder 5 V. Die Relaistreiber 

mit integrierten Schaltern und einer auf 

Wafer-Ebene anpassbaren Regelung sind in 

einem 8-poligen SOIC-Gehäuse verfügbar. 

(ah) 

n 

infoDIREKT 

626ei0513 

Hochstrom-POL-Spannungsregler 

Reduziert die Leiterplattengöße um bis zu 70 Prozent 

Bild: International Rectifier 

Der Hochstrom-Spannungsregler IR3847 senkt 

die Leiterplattengröße drastisch um bis zu 70 

Prozent und vereinfacht Designs. 

setzt, kann der Spannungsregler bei 25 A 

ohne Kühlkörper arbeiten. Außerdem reduziert 

er die Leiterplattengröße im Vergleich 

zu alternativen integrierten Lösungen 

um 20 Prozent, und verglichen mit 

diskreten Lösungen, die einen Controller 

sowie Leistungs-MOSFETs verwenden, sogar 

um 70 Prozent. So kann eine vollständige 

25 A-Stromversorgungslösung auf einer 

Fläche von 168 mm² implementiert 

werden. 

In dem Baustein sind die Leistungs- 

MOSFETs der letzten Generation integriert, 

zusammen mit einem SupIRBuck- 

Controller der dritten Generation. Dieser 

enthält einen auch nach dem Gehäuseeinbau 

möglichen hochgenauen Totzeitabgleich 

zur Optimierung der Verluste sowie 

einen internen intelligenten LDO-Regler 

zur Optimierung des Wirkungsgrads über 

den gesamten Lastbereich hinweg. Eine 

echte Differenz-Fernmessung ermöglicht 

in Verbindung mit einer Referenzspannungsungenauigkeit 

von 0,5 Prozent im 

Temperaturbereich 25 bis 105 °C sowie mit 

einer Eingangs-Vorwärtskopplung und einem 

sehr niedrigen Jitter eine Gesamtgenauigkeit 

der Ausgangsspannung von 

über 97 Prozent über Leitung, Last und 

Temperatur, wie sie von Hochleistungs- 

Kommunikations- und Computersystemen 

benötigt wird. 

Als Teil dieser Familie mit nur einer Eingangsspannung 

(5 bis 21 V) ist der IR3847 

durch ein proprietäres Modulatorsystem 

gekennzeichnet, das den Jitter im Vergleich 

zu Standardlösungen um 90 Prozent reduziert. 

Dadurch wird zum einen die Restwelligkeit 

(Ripple) der Ausgangsspannung 

um ungefähr 30 Prozent verringert, und 

andererseits wird ein Betrieb mit höherer 

Frequenz/höherer Bandbreite möglich, der 

zu kleineren Abmessungen, einem besseren 

Einschwingverhalten und einer geringeren 

Zahl von Ausgangskondensatoren 

führt. (ah) 

n 

infoDIREKT 

628ei0513 




Hochspannungs-MOSFETs 

Minimale Schalt- und Leitungsverluste 

Bild: Setron 

Die Hochspannungs-MOSFETs AOTF11C60 und 

AOTF20C60 minimieren Schalt- und Leitungsverluste. 

Die AlphaMOS-II-Produkte (Struktur und 

Prozess sind durch ein angemeldetes Patent 

geschützt) von Alpha & Omega Semicontuctor 

(AOS), im Vertrieb bei Setron, 

vereinen die Robustheit und auch die kontrollierte 

Schaltcharakteristik der Planartechnologie 

mit den äußerst niedrigen 

Durchgangswiderständen der Bauelemente 

vom Super-Junction-Typ. AOTF11C60 

und AOTF20C60 von Setron sind sehr gut 

für Hochspannungs-Anwendungen geeignet, 

bei denen Funktionssicherheit und 

Leistung kritische Parameter darstellen, 

wie beispielsweise Server, Telekommunikations- 

und Netzwerk-Netzteile, UPS, Solar- 

Wechselrichter, industrielle Motorkontrollsysteme 

und LED-Beleuchtung. 

Mittels einer Feinabstimmung der 

Schaltparameter wurde die AlphaMOS-II- 

Technologie von AOS für rauscharme Anwendungen 

und für eine hohe Effizienz 

optimiert. Weiterhin weisen die Hochspannungs-MOSFETs 

eine hohe Verbesserung 

der UIS-Fähigkeit auf. Aufgrund ihrer 

niedrigen R DS(ON) 

, C iss 

und C rss 

sind sie 

zudem äußerst gut für Designs geeignet, 

welche insbesondere eine hohe Robustheit 

bei einer ebenfalls hohen Funktionssicherheit 

erfordern. 

Beide Hochspannungs-MOSFETS sind 

zu 100 Prozent Rg- und UIS-getestet und 

sie haben zudem halogenfreie RoHS-konforme 

TO-220F-Gehäuse. (ah) 

n 

infoDIREKT 

In Dünnschicht-Technologie 

Leistungswiderstand im TO126-Gehäuse 

627ei0513 

Zuverlässige 

Produkte erwünscht 

Dann dürfen unsere Board-to-Board 

und Board-to-FPC Steckverbinder beim 

Design-In nicht fehlen. Die Vorteile: 

◗ Kompakte Größen 

Bild: WDI 

Mit einer Nennleistung von 20 W (auf 

Kühlkörper montiert) in einem sehr kleinen 

und flachen TO126-Gehäuse, bietet 

der japanische Hersteller Nikkohm (Vertrieb: 

WDI) mit der Serie RNP10S einen 

nicht induktiven Leistungswiderstand in 

Dünnschicht-Technologie an. 

Eine Nickel-Chrom-Folie auf Aluminiumsubstrat 

mit metallisierter Rückseite ist 

auf eine wärmeleitende, verkupferte 

Grundplatte gelötet. Dies gewährleistet eine 

gute Ableitung der Wärmeleistung hin 

zum Kühlkörper, der üblicherweise durch 


Die ausgeklügelte 

Konstruktion 

der Leistungswiderstände 

gewährleistet 

eine sehr gute 

Ableitung der 

Wärmeleistung 

hin zum 

Kühlkörper. 

Luftstrom oder Wasser zu kühlen ist. Im 

Ohmwertbereich 10R bis 51K ist der RN- 

P10S in 1 Prozent Toleranz und TK50 ppm 

lieferbar, mit TK100 ppm in 1 Prozent und 

5 Prozent im Bereich von 0R1 bis 9R1 und 

von 0R01 bis 0R09 in 5 Prozent Toleranz 

bei TK250 ppm. Der Arbeitstemperaturbereich 

reicht von -55 bis +155 °C. Die RoHSkonforme 

RNP10S-Serie ist in HF-Anwendungen 

und Hochgeschwindigkeits-Impulsschaltungen 

einsetzbar. 

Weitere Anwendungsbereiche der RN- 

P10S-Serie sind unterbrechungsfreie 

Stromversorgungen, Motorsteuerungen, 

Antriebe, Messgeräte, Automotive, Leistungs- 

und Industrieelektronik. Speziell 

für Präzisions- und HF-Anwendungen 

steht mit der Serie RNP10P eine Version 

mit 10 W Nennleistung in 0,1 Prozent Toleranz 

und einem TK5 ppm zur Verfügung. 

Die maximale Arbeitstemperatur beträgt 

+120 °C. (ah) n 

infoDIREKT 

667ei0513 

◗ Ein breites Produktspektrum 

◗ Hohe Kontaktzuverlässigkeit 

◗ Kostengünstige Weiterverarbeitung 

Mit einem Rastermaß von 0,2 mm bis zu 

0,8 mm, einer Steckhöhe von 0,6 mm 

bis 14 mm und variabler Kontaktanzahl, 

haben wir sicher den passenden Steckverbinder 

für Sie. 

Für weitere 

Informationen, bitte 

scannen Sie den 

QR-Code. 

Panasonic Electric Works 

Europe AG 

Tel.: +49 (0) 8024 648-0 • Fax: -111 

info.peweu@eu.panasonic.com 

www.panasonic-electric-works.de


Rauscharmer 5-A-µModule-Abwärtsregler 

1 mV Ausgangswelligkeit 

Bild: Linear Technology 

Der µModule-Abwärtsregler LTM8028 von 

Linear Technology hat eine Ausgangswelligkeit 

von nur 1 mV und ist vorgesehen zur 

Speisung von Datenwandlern und High- 

Speed-Transceivern. Die sehr geringe 

Ausgangswelligkeit minimiert den Zufalls- 

Jitter in High-Speed-Datenempfängern 

und trägt dadurch zur Minimierung der 

Bitfehlerrate (BER) bei. Es wurden Tests an 

einem A/D-Wandler (ADC) durchgeführt, 

einmal mit einem typischen Abwärtsregler 

als Stromversorgung und ein zweites Mal 

mit einem LTM8028; bei Speisung durch 

den LTM8028 wies der ADC einen um 13 

dB größeren verzerrungsfreien Dyna mikbereich 

auf. Der µModule-Regler vereint 

einen 36-V-Synchron-Abwärts-Schaltregler 

und einen nachgeschalteten 5-A-Linearregler 

in einem kompak ten, nur 15 mm 

x 15 mm x 4,92 mm großen BGA-Gehäuse. 

Zur Minimierung der Leistungs verluste 

und des Spannungsabfalls über dem Linearregler 

wird die Ausgangs spannung des 

internen Synchron-Schaltreglers automatisch 

an die des LDOs angepasst. Die Ausgangsspannung 

ist über eine digitale Tri- 

State-Schnittstelle im Bereich von 0,8 bis 

1,8 V in 50-mV-Schritten programmierbar. 

Die Ausgangsspannungsgenauigkeit beträgt 

±1,5 Prozent über den gesamten Temperaturbereich. 

Lediglich 40 µV eff 

über den 

Frequenzbereich von 10 Hz bis 100 kHz 

beträgt das Ausgangsrauschen. Eine Strombegrenzung, 

die vom Anwender 

eingestellt werden 

kann, mit einer Genauigkeit 

von ±10 Prozent bietet 

der Abwärtsregler. Die 

Schaltfrequenz ist im Bereich 

von 200 kHz bis 1 

MHz programmierbar und 

kann mit einem externen 

Taktsignal innerhalb dieses 

Frequenzbereichs synchronisiert 

werden. In Versionen für die Betriebstemperaturbereiche 

von -40 bis +125 

°C beziehungsweise von -55 bis +125 °C 

(Sperrschichttemperatur) ist der Abwärtsregler 

erhältlich. Sämtliche Spezifikationen 

werden für den gesamten Temperaturbereich 

garantiert. (ah) n 

infoDIREKT 

Die Ausgangswelligkeit der 

µModule-Abwärtsregler LTM8028 

ist sehr gering. 

666ei0513 

650-V-Superjunction-MOSFET-Technologie 

Niedriger Einschaltwiderstand in hart schaltenden Anwendungen 

Infineon Technologies erweitert sein 

Produkt-Portfolio mit dem CoolMOS C7 

und führt damit eine neue Generation 

der 650-V-Superjunction-MOSFET- 

Technologie ein. Die C7-Produktfamilie 

bietet für jedes Gehäuse, laut Infineon, 

den marktweit geringsten Einschaltwiderstand 

R DS(on) 

und erhöht dank geringe- 

Bild: Infineon 

rer Schaltverluste den Wirkungsgrad in 

allen Lastbereichen. C7 ist auf den Einsatz 

in hart schaltenden Topologien ausgerichtet 

– beispielsweise Continuous 

Conduction Mode Power Factor Correction 

(CCM PFC), Two Transistor Forward 

(TTF) und Solar Boost. Typische 

Anwendungen sind Server, Solar- und 

Die C7-Produktfamilie 

bietet einen geringen 

Einschaltwiderstand und 

erhöht dank geringerer 

Schaltverluste den 

Wirkungsgrad in allen 

Lastbereichen. 

Telekommunikationsanlagen und UPS- 

Systeme (Uninterruptible Power Supply; 

unterbrechungsfreie Stromversorgung). 

Mit einer Durchbruchspannung von 650 

V eignet sich die C7-Familie auch für 

Anwendungen, die eine größere Sicherheitsreserve 

erfordern. 

C7 bietet einen niedrigen R DS(on) 

von 19 

mΩ in einem TO-247-Package beziehungsweise 

45 mΩ in TO-220- und D 

2PAK-Gehäusen. Durch das schnelle 

Schaltverhalten von C7 lassen sich auch bei 

Schaltfrequenzen von über 100 kHz in Server-PFC-Stufen 

Wirkungsgrade auf Titanium-Level 

erreichen. Der geringere Platzbedarf 

der passiven Komponenten führt zu 

größerer Leistungsdichte. 

Darüber hinaus führen die geringe Speicherladung 

im Ausgangskondensator 

(EOSS) sowie eine niedrige Gate-Ladung 

Q g 

zu einer Erhöhung des Wirkungsgrads 

auch bei geringer Last. (ah) 

n 

infoDIREKT 

668ei0513 




PoE-Anwendungen mit hoher Leistungsaufnahme 

MOSFETs für hohe Inrush-Ströme 

Die NextPower-Live-MOSFETs PSMN040- 

100MSE und PSMN075-100MSE von NXP 

Semiconductors ermöglichen sehr hohe 

Inrush-Ströme. Damit eignen sie sich sehr 

gut für Power-over-Ethernet-Applikationen 

(PoE) mit hohen Leistungen von 30 

Watt und mehr (zum Beispiel PoE+, UPoE 

und LTPoE++). 

PoE wird immer häufiger verwendet, um 

Geräte über ein Ethernet-Kabel und die 

entsprechende Schnittstelle mit Strom zu 

versorgen, anstatt ein zusätzliches Netzteil 

einzusetzen. Zunächst wurde diese Technik 

nur für Geräte mit geringer Leistung, 

zum Beispiel VoIP-Telefone genutzt. Inzwischen 

aber ist es mit neuen Lösungen 

wie etwa UPoE oder LTPoE++ möglich, 

auch Geräte mit höherer Leistungsaufnahme 

wie etwa PoS-LCD-Bildschirme oder 

3G/4G Access Points mit Leistungen bis zu 

100 W zu betreiben. Wenn so viel Leistung 

im Spiel ist, kann es allerdings vorkommen, 

dass das Power Sourcing Equipment 

(PSE), also beispielsweise ein Netzwerk- 

Router, Switch oder Midspan, ernsthaft beschädigt 

wird, wenn durch einen Kurzschluss 

oder einen Fehler im Powered Device 

(PD) ein zeitlich nicht begrenzter 

Stromstoß entsteht. 

Diese neuen Systeme mit einer höheren 

Leistung stellen somit auch höhere Anforderungen 

an die MOSFETs, die zur Versorgung 

und zum Schutz dieses Equipments 

dienen. Die NextPower Live PoE-MOS- 

FETs von NXP verfügen über einen sicheren 

Arbeitsbereich (Safe Operating Area – 

SOA), der doppelt so groß ist wie bei bereits 

existierenden Lösungen. Dies sorgt 

für einen wirkungsvolleren Schutz und es 

verbessert zudem die Systemzuverlässigkeit. 

Weitere Merkmale der neuen PoE- 

Bausteine von NXP sind ein sehr geringer 

R DS(on) 

-Wert und das äußerst zuverlässige 

LFPAK33-Gehäuse, das hinsichtlich seines 

Footprints kompatibel zu ähnlichen Bausteinen 

ist. (ah) 

n 

infoDIREKT 

Bild: NXP Semiconductors 

Die NextPower- 

Live-MOSFETs 

PSMN040-100MSE 

und PSMN075- 

100MSE eignen 

sich sehr gut für 

Power-over-Ethernet-Applikationen 

(PoE) mit hohen 

Leistungen von 30 

Watt und mehr. 

670ei0513 

Temperaturgesteuerte AC-Axiallüfter 

Geringere Geräuschentwicklung 

Professional Power 

Bild: EVG Martens 

Über die Temperatur regelbare 

Axiallüfter drehen bei geringer 

Temperatur mit niedrigen Drehzahlen, 

was zu Energieeinsparungen 

und weniger Geräuschentwicklung 

führt. Steigt die Temperatur, 

so steigen auch die Umdrehungen 

des Lüfters, was somit zu 

einer erhöhten Luftmenge führt. 

Bisher hatte EVG Martens nur DC- 

Axiallüfter im Programm. Ab jetzt 

ist auch ein AC-Axiallüfter in 230 V 

mit den Abmessungen 119 x 119 

x 38 mm 2 lieferbar. Dieser Lüfter 

hat ein Aluminiumgehäuse und 

Flügelräder aus Kunststoff nach 

UL 94 V-0. Der Anschluss erfolgt 


über verzinnte Litzen mit 280 mm 

Länge. Eine Konfektionierung der 

Litzen mit Steckern für einen direkten 

Anschluss ist durch EVG 

möglich. Ebenso mechanische 

Bearbeitungen, wie zum Beispiel 

das Anbringen von Montagewinkeln 

und Fingerschutzgittern oder 

das Eindrehen von Gewinden in 

die Befestigungslöcher sind realisierbar. 

Die Erfassung der Temperatur 

erfolgt über einen Sensor. 

Das Sensorkabel hat eine Länge 

von 250 oder 1500 mm und kann 

somit an der gewünschten Stelle 

im Schaltschrank oder Gerät platziert 

werden. Beträgt die Temperatur 

15 °C, läuft der Lüfter mit 

1150 Umdrehungen pro Minute 

und fördert eine Luftmenge von 

80 m³/h. Steigt die Temperatur auf 

45 °C erhöhen sich die Umdrehungen 

des Lüfters auf 2600 pro 

Minute und die Luftfördermenge 

steigt auf 150 m³/h. 

infoDIREKT 

669ei0513 

Schaltnetzteile 

Switch Mode Power Supplies 

Wir haben immer das 

passende Netzteil! 

AC / DC 

DC / DC 

DC - USV 

Made in Germany 

inpotron Schaltnetzteile GmbH 

Hebelsteinstraße 5 

78247 Hilzingen, Germany 

Phone +49 7731 9757- 0 

E-Mail info@inpotron.com 

Internet www.inpotron.com

EDA-Tools 

Bild: richter1910 - Fotolia.com 

IP, IP-Subsysteme und IP-Plattformen 

Herausforderungen der SoC-Integration beeinflussen Halbleiter-IP 

Die Integration von Halbleiter-IP war schon immer eine Herausforderung beim SoC-Design. Da aber die Zahl und 

Komplexität der IP-Blöcke zunimmt, steigen der Aufwand und das Risiko, um ein funktionierendes Produkt auf 

den Markt zu bringen, nicht linear. Verschiedene Untersuchungen der letzten Jahre haben gezeigt, dass pro ein 

Dollar für den Kauf von IP rund zwei Dollar für die Integration ausgegeben werden. Damit wird deutlich, dass hier 

etwas nicht stimmt. 

Autor: Seow Yin Lim 

Ein Maß für die mit der SoC-Integration verbundenen Herausforderungen, 

um ein erfolgreiches Produkt auf den 

Markt zu bekommen, liefert die Formel. Die Gleichung definiert 

die Time-to-Volume für ein Produkt als eine Funktion 

der Anzahl der IP-Blöcke in einem Design und der Gesamtzahl 

der vorhandenen Blöcke. Die Gleichung zeigt, dass das Erreichen 

hoher Produktionsvolumen mit steigender Anzahl der IP- 

Blöcke langsamer vorangeht (Bild 1). 

Normalerweise bedeutet IP-Qualität, dass diese IP den richtigen 

Funktionsumfang hat. Wird allerdings auch die IP-Integration mit 

einbezogen, dann muss diese Definition deutlich erweitert werden. 

Dabei muss auch die Kompatibilität mit anderem IP, die Unterstüt- 

zung von Verifikations-Umgebungen, Design-for-Test, Designfor-Manufacturing 

sowie System-, Gehäuse- und Baugruppen-Integration 

berücksichtigt werden. 

Zurück zur Gleichung. Wenn die Wahrscheinlichkeit des Erfolgs 

für ein komplexes SoC verbessert werden soll, dann muss die Qualität 

der verwendeten IP-Blöcke erhöht und/oder die Anzahl der zu 

integrierenden IP-Blöcke reduziert werden. Um dies zu erreichen, 

müssen der Anspruch an die externen IP-Anbieter gegenüber den 

bisherigen Erwartungen neu definiert werden. In Bild 2 sind drei 

neue IP-Klassen dargestellt. Zwei dieser Klassen – Integrationsorientiertes 

IP und IP-Subsysteme – sind vereinzelt schon im Einsatz. 

Über die nächste Evolution – IP-Plattformlösungen – wird 

gerade begonnen, zu diskutieren. 

Integrations-orientierte IP 

Komplexe IP-Blöcke lassen sich durch Simulation nicht vollständig 

verifizieren, somit ist der Brute-Force-Ansatz zur Gewährleistung 



EDA-Tools 

einer hohen Qualität nicht ausreichend. Die Qualität muss von 

Anfang an in die IP hineinentwickelt werden. Hierfür muss genau 

definiert werden, wie das IP mit dem Rest des Designs kommuniziert, 

wie es aufgebaut ist, wie es verifiziert wird und schließlich 

wie es im Endprodukt verwendet wird. Dies wird als absolute Qualität 

bezeichnet und lässt sich nicht nachträglich hinzufügen. Sie ist 

entscheidend für die Idee einer integrationsorientierten IP. 

Auch das Einsatzumfeld der IP-Lösung beeinflusst die Definition 

der integrationsorientierten IP. Die IP-Ersteller betrachten 

nicht nur den Funktionsumfang der IP sondern auch, wie diese 

mit anderen Teilen des Systems interagiert. Das IP wird inzwischen 

oft in Verbindung mit anderen IP-Blöcken entwickelt, um 

eine problemlose Integration sicherzustellen. Der Lösungsansatz 

deckt über das funktionelle Design hinaus auch die Fertigung und 

Systemrealisation ab. Damit ergibt sich eine voraussagbare Umgebung 

für Software, Gehäuse und PCB-Design sowie für die Fertigung 

hoher Stückzahlen mit hoher Fertigungsausbeute. Zum Beispiel 

könnte ein integrationsorientiertes DDR-IP auch den DDR- 

Controller, DDR-PHYs, Verifikations-IP, Speichermodelle und 

Systemintegrations-IP (für ein Co-Design von Halbleitergehäuse- 

Baugruppe) enthalten. Diese Komponenten arbeiten dann nahtlos 

zusammen, so dass der Kunde rasch neueste Standards, wie Wide- 

I/O, LPDDR3 und DDR4 in sein Design integrieren kann. 

IP-Subsysteme 

In den letzten Jahren wurden IP-Subsysteme zwar oft erwähnt, es 

wurde allerdings nur sehr vage darüber gesprochen, was damit erreicht 

werden soll. Mittlerweile sind Subsysteme auf dem Markt 

erhältlich, und zwar mit einer klaren Definition und klaren Vorteilen. 

Mehrere Unternehmen, darunter auch Cadence, haben IP- 

Subsystem-Lösungen bereits vorgestellt. 

Ein IP-Subsystem ist nicht nur ein großer IP-Block oder eine lose 

Sammlung von voneinander unabhängigen Funktionen. Es 

bringt mehrere verwandte IP-Funktionen zusammen, von denen 

einige durchaus sehr groß sein können, so dass sie sich für unterschiedliche 

Anwendungen eignen. Subsysteme müssen deswegen 

problemlos konfigurierbar sein, damit sie vom SoC-Entwickler auf 

seine Anwendung angepasst werden können. Ab einer gewissen 

Komplexität enthalten Subsysteme auch Software. 

Nicht nur mehrere IP-Funktionen und eine einfache Konfigurierbarkeit 

sind wichtige Aspekte von IP-Subsystemen, sondern es 

gibt noch weitere Anforderungen. Ein IP-Subsystem sollte quer 

über alle IP-Funktionen Optimierungen beinhalten, welche nur 

möglich sind weil das Subsystem als eine integrierte Einheit angeboten 

wird. Diese Optimierungen müssen vom Entwickler des IP- 

Subsystems vorgenommen werden, da sie umfassendes Wissen 

nicht nur über die einzelnen IP-Funktionen sondern auch über 


Es muss sich rechnen 

SoC-Entwickler können nicht mehr Aufwand in die IP-Integration stecken 

als für den Kauf dieses IPs aufgewendet werden muss. Um mit 

den wachsenden Herausforderungen der SoC/IP-Integration Schritt 

halten zu können, werden sich drei neue Arten von IP am Markt 

durchsetzen. Integrationsorientiertes IP und Subsystem-IP sind schon 

erhältlich und IP-Plattformlösungen sind im Kommen. Durch eine 

Neudefi nition der Erwartungen an IP lässt sich das Risiko deutlich reduzieren 

und die Time-to-Volume verkürzen. 

Bilder: Cadence Design Systems 

Bild 1: Time-to-Volume 

bei komplexen SoCs. 

deren Zusammenarbeit erfordern. Zum Beispiel könnte ein NVM- 

Express-(NVMe-)Subsystem mehrere Hardware- und Softwareblöcke 

enthalten und als eine vollständige integrierte Lösung angeboten 

werden. Soll ein Design nun um eine NVMe-Schnittstelle 

erweitert werden, dann könnte das Subsystem entsprechend konfiguriert 

den Integrationsaufwand merklich reduzieren. Über die 

Integration hinaus könnten Optimierungen weitere Aspekte des 

Subsystems abdecken, wie zum Beispiel eine durchgängige DMA, 

eine erweiterbare Software-API, Hardwarebeschleunigungs-Engines 

und eine reduzierte Latenz durch die Eliminierung unnötiger 

Schnittstellenschichten. Keine dieser Optimierungen wäre mit einem 

konventionellen eigenständigen IP-Ansatz möglich. 

IP-Plattformlösungen 

Die stetig zunehmende Komplexität von SoCs und die Notwendigkeit, 

die Produktion zur Deckung der Entwicklungskosten rasch 

auf große Stückzahlen hochzufahren, bedeutet, dass der Umstieg 

auf integrationsorientierte IP und IP-Subsysteme eine natürliche 

Evolution des IP-Ökosystems ist. Insgesamt betrachtet verkürzt 

diese Entwicklung die Time-to-Volume und verbessert die Wahrscheinlichkeit 

für einen technischen und geschäftlichen Erfolg. 

Allerdings nimmt die SoC-Komplexität weiter zu und damit 

muss die IP-Industrie den Integrationsaufwand noch mehr reduzieren. 

Dies führt in die Ära des Plattform-basierenden Designs. 

Dort werden mehrere autonome Plattformen in einem SoC kombiniert. 

IP-Plattformlösungen gehen über die Möglichkeiten von 

Subsystemen hinaus und beinhalten die komplette Core-Funktionalität 

einschließlich Datenverarbeitung und Software. Ein erstes 

Beispiel für diesen Ansatz ist IP für Funkstandards der nächsten 

Generation, das Software, Hardware und Verarbeitungselemente 

kombiniert und damit unabhängig den vollständigen Kommunikations-Stack 

realisiert. (jj) 

■ 

Der Autor: Seow Yin Lim ist Product Marketing Group Director bei Cadence 

Design Systems . 


513ei0513 

Bild 2: Drei neue Klassen von Halbleiter-IP. 


EDA-Tools 


Reicht die Wärmabfuhr aus 

Mit der EDA-Software Flo Therm XT von 

Mentor Graphics lässt sich relativ einfach 

ein konzeptionelles Modell eines ICs, einer 

Leiterplatte oder eines Gehäuses erstellen 

und simulieren ob die Wärmabfuhr ausreicht. 

Falls sich eine andere Disziplin aus 

der Konzeptphase mit einem No-Go meldet, 

ist es möglich, die funktionalen Spezifi 

kationen des Systems, den Formfaktor, 

die verwendeten Komponenten oder andere 

Faktoren zu ändern. 

infoDIREKT 

510ei0513 

Bild: Uladzimir Bakunovich - Fotolia.com 

50 elektronik industrie 05 / 2013 


EDA-Tools 

Effektives Wärmemanagement 

Zuverlässigkeit und Wettbewerbsfähigkeit im Elektronikentwicklungsprozess 

steigern 

Mentor Graphics bietet mit Flo Therm XT die erste integrierte MDA-EDA-Software, die Elektronikkühlungsanwendungen 

vom Konzept bis zum detaillierten Design simuliert und damit den Entwicklungsprozess erheblich beschleunigt. 

Die neue Lösung setzt sich mit zwei derzeitigen Trends auseinander: den Herausforderungen im 

Bereich Elektronik und der geometrischen Komplexität. 

Autor: John Isaac 

Hauptwärmequelle in elektronischen Geräten sind deren 

Halbleiterchips (ICs). Die Temperaturempfindlichkeit 

dieser Bauelemente stellt Ingenieure bei der Entwicklung 

von Kühlungsmechanismen vor große Herausforderungen. 

Geeignete Kühlungsstrategien helfen, diese empfindlichen 

Komponenten vor Überhitzung und vorzeitigem Ausfall zu schützen. 

Folgende Faktoren sprechen dafür, effiziente CFD-Simulationssoftware 

(Computational Fluid Dynamics – numerische Strömungssimulationssoftware) 

während des Entwicklungsprozesses 

vom Konzept über die Design-Exploration und Optimierung bis 

zur finalen Verifikation zu verwenden: 

■■ 

Produkte rechtzeitig auf den Markt bringen: Verzögerungen im 

Zeitplan von nur wenigen Wochen können ein Unternehmen 

Millionen kosten. 

■■ 

Dem Entwickler das Arbeiten mit verschiedenen Designansätzen 

ermöglichen: Das führt zu höherer Qualität, besserer Performance 

und wettbewerbsfähigeren Produkten. 

■■ 

Verringert die Notwenigkeit mehrere physikalische Prototypen 

zu erstellen: Diese sind teuer und sehr zeitaufwändig. 

■■ 

Anbieten eines Produkts mit hoher Zuverlässigkeit: Spart Garantie- 

und Rückrufkosten und bewahrt die Reputation eines 

Unternehmens. 

Konstrukteure, die MDA-Software (Mechanical Design Automation) 

verwenden, sind für alle Aspekte der physikalischen Entwicklung 

eines Produkts verantwortlich, außer für ICs und Leiterplatten. 

Sie müssen mit Elektronikentwicklern zusammenarbeiten, die 

EDA-Software (Electronic Design Automation) nutzen. In der Vergangenheit 

wurden die Bereiche EDA und MDA nur über die Datenübertragung 

(gemäß IDF-Standard) verbunden. In der Regel 

erfolgte dieser ohne die erforderlichen Filter für den Transfer der 

thermisch relevanten Informationen. Daraus resultierten viel zu 

viele Entwicklungsdetails, die die CFD-Simulationen veranlassten, 

vom Entwickler eine manuelle Vereinfachung des Modells zu fordern 

oder übermäßige CFD-Laufzeiten und keine Konvergenz in 

Kauf zu nehmen. 

Bilder: Mentor Graphics 

Bild 1: Gutes Wärmemanagement ist für alle Elektronikkomponenten 

erforderlich. 

Warum in der konzeptionellen Entwicklungsphase 

beginnen 

Die Entwicklung eines guten Wärmemanagements sollte in der 

konzeptionellen Phase des Entwicklungsprozesses beginnen. Die 

zu entwickelnden Produkte sind oft komplexe Systeme, die eine 

Kooperation verschiedener Design- und Planungsdisziplinen erfordern: 

IC- und FPGA-Entwickler, Leiterplattenlayouter, Fertigungsingenieure, 

Softwareentwickler, Qualitätsingenieure, Konstrukteure, 

Marketing, HF- und High-Speed-Elektroingenieure und 

so weiter. Während der Konzeptphase werden die Entscheidungen 

hinsichtlich der Funktionsfähigkeit eines Produktes getroffen. Eine 

dieser Entscheidungen ist: „Lässt sich bei den vorhandenen Platzverhältnissen, 

dem Formfaktor, der gewünschten Leistungsfähigkeit 

und Funktionalität und so weiter die durch das System erzeugte 

Wärme managen“ 

Mit Hilfe von Mentor Graphics Lösung Flo Therm XT ist ein 

Konstrukteur oder Thermospezialist in der Lage, ein konzeptionelles 

Modell des ICs, der Leiterplatte oder des Gehäuses auf einfache 

Weise zu erstellen und zu simulieren ob die Wärmabfuhr ausreicht. 

Wenn die Antwort ja ist, dann kann das Design aus der thermischen 

Perspektive fortgeführt werden. Falls sich eine der anderen 

Disziplinen aus der Konzeptphase mit einem No-Go meldet, besteht 

die Möglichkeit, die funktionalen Spezifikationen des Systems, 

den Formfaktor, die verwendeten Komponenten oder einige 

andere Faktoren zu ändern. Wird ein Problem, das ein neues Design 

erfordert, erst jedoch später im Entwicklungsprozess entdeckt, 

können die Kosten deutlich steigen. 

Ein weiterer Grund, den Entwicklungsprozess in der konzeptionellen 

Phase zu starten, ist das detaillierte Design zu steuern. Bevor 

der Entwickler viel Arbeit in die Leiterplatte oder das Gehäuse 

steckt, kann er einfach mehrere konzeptionelle Entwürfe erstellen, 

den besten Ansatz wählen und dann diese Daten zur Steuerung der 

detaillieren Systementwicklung verwenden. 


EDA-Tools 

Entwurf mit Flo Therm XT 

Bild 2 zeigt einen typischen Prozess für die Entwicklung 

einer komplexen Komponente mit Flo 

Therm XT. Dieser Prozess beginnt mit dem 

konzeptionellen Layout der Leiterplatte. 

Hier erstellt der Entwickler grobe Versionen 

der Leiterplatte sowie aller Wärme 

erzeugenden Komponenten. Mit Hilfe 

des Tools lassen sich diese neu anlegen 

oder aus der Smart-Parts-Bibliothek 

auswählen. Die Smart-Parts-Bibliothek 

enthält sowohl vollständig beschriebene 

Komponenten als auch Templates, die 

leicht angepasst werden können, um die 

tatsächlichen Bauteile darzustellen. Diese 

Bauteile werden dann auf der konzeptionellen 

Leiterplatte platziert. 

Im Anschluss entwirft der Entwickler ein konzeptionelles 

Gehäuse, in dem er die Leiterplatten platziert. Flo Therm XT verfügt 

über vollständige Funktionen zum mechanischen Konstruieren, 

so dass die erstellten Bauteile oder Gehäuse so detailliert wie 

möglich sind, damit das Zielprodukt ordnungsgemäß dargestellt 

wird. Sobald die Leiterplatten im Gehäuse untergebracht sind, 

werden die Randbedingungen hinzugefügt und die thermische 

CFD-Analyse durchgeführt. Auf der Basis dieses Ergebnisses kann 

der Entwickler die Platzierung der Bauteile modifizieren, bei heißen 

Komponenten Kühlkörper anbringen, das Gehäuse ändern 

und so weiter und die Analyse erneut starten. 

Dieser Prozess wird solange fortgesetzt, bis der Entwickler eine 

gute Lösung für das Wärmemanagement gefunden hat. Hitze-relevante 

Komponenten werden geeignet auf den Leiterplatten platziert 

und die Leiterplatten entsprechend im Gehäuse untergebracht. 

Die Form und das Material des Gehäuses unterstützen gute 

Konduktion, Konvektion oder Abstrahlung, um optimale Wärmeabfuhr 

zu gewährleisten. Das Design erhält dann Konzept-Signoff-Status 

und die Informationen werden an die MDA- und EDA- 

Designer für das endgültige Design weitergeleitet. 

Im weiteren Verlauf des Prozesses können die detaillierten Designs 

aus den EDA- und MDA-Umgebungen zur Analyse und Optimierung 

automatisch in Flo Therm XT importiert werden. Der 

Import der detaillierten Leiterplatte wird durch ein Tool namens 

Flo EDA Bridge erreicht. Dieses Tool lässt sich anpassen, um die 

Bild 3: Ein schnelles und genaues thermisches Analysewerkzeug, das von 

Entwicklern und Thermospezialisten einsetzbar ist und den MDA- und 

EDA-Bereich zusammenbringt, hilft Unternehmen, ihre offensiven Geschäftsziele 

zu erreichen. 

Bild 2: Der Entwicklungsprozess vom 

Konzept bis zur endgültigen Verifikation 

mittels Flo Therm XT mit enger Integration 

von MDA- und EDA-Entwurfswerkzeugen. 

unnötigen Details im Leiterplattenentwurf wie die vielen nicht 

Wärme-relevanten Glättungskondensatoren, Abschlusswiderstände, 

Ausrundungen und so weiter herauszufiltern. Wenn diese nicht 

benötigten Features in der CFD-Analyse verbleiben, würde sich 

diese während der Ausführung unnötig verlangsamen. Das Flo 

EDA Bridge Tool arbeitet direkt mit der nativen Datenbank der 

Leiterplatten-Entwurfssoftware zusammen. Dadurch werden Probleme 

bei der Erstellung und anschließenden Modifikation zahlreicher 

Schnittstellen wie den IDF-Standard beseitigt und auch das 

manuelle Hinzufügen von Randbedingungen und thermischer 

Modelle der Komponenten erübrigt sich. 

Die gleichen Vorteile gelten für die Integration der mechanischen 

Konstruktion (Gehäuse) in Flo Therm XT. Das Modell wird 

wieder direkt aus der nativen Datenbank eines gängigen MCAD- 

Werkzeugs (beispielsweise Creo, Catia, NX, Solid Works) extrahiert 

und die nicht relevanten Details aus dem Modell herausgefiltert. 

Dann erlangen einige der speziellen Funktionen des CFD-Simulators 

große Bedeutung und zwar nicht nur um schnelle Taktzyklen 

bereitzustellen, sondern auch, um Entwicklern und 

Experten die effiziente Durchführung einer genauen thermischen 

Analyse zu ermöglichen. 

Herkömmliche CFD-Simulationswerkzeuge erfordern ein hohes 

Maß an Know-how und viel Zeit, um ein Modell für die Lösung 

vorzubereiten. Dazu gehören die manuelle Bereinigung des Modells, 

manuelle Anpassung des Lösungs-Netzes (dies kann selbst 

bei einem Spezialisten einige Wochen dauern) und Modifikationen 

die gewährleisten, dass die Berechnung konvergiert. Mit traditioneller 

CFD beträgt die Zykluszeit für eine Design-Iteration bis 

zum Erreichen einer Lösung unter Umständen mehrere Wochen. 

Zu diesem Zeitpunkt kann das Design bereits fortgeschritten sein 

und einen weiteren Zyklus erfordern. 

Mit Flo Therm XT lassen sich Analysen im Vorfeld durchführen, 

Trends herausfinden, Probleme schneller lösen und gute Fortschritte 

erzielen, da Entwickler den Herausforderungen rascher 

begegnen und faktisch um das ergänzen, was Spezialisten in späteren 

Phasen der Verifikation machen. Dies kann die Zykluszeiten 

drastisch reduzieren. Entwickler können verschiedene Design- 

Vorschläge testen und ein wesentlich wettbewerbsfähigeres oder 

zuverlässigeres Produkt kreieren. Die schnellen Zykluszeiten helfen 

auch, die Markteinführungszeit zu reduzieren (Bild 3). (jj) ■ 

Der Autor: John Isaac ist Director of Market Development bei Mentor 

Graphics /USA. 



Lust auf ein 

besseres Oszilloskop 

für den Alltag 

Das neue ¸RTM: Einschalten, messen, fertig. 

Einfache Handhabung, schnelle und zuverlässige Ergebnisse – 

genau das erwarten Anwender von einem Universal-Oszilloskop. 

Rohde & Schwarz eröffnet eine neue Welt: An einem Bildschirm 

mit zwei Screens arbeiten; schnell auf alle Funktionen zugreifen; 

Messungen bereits auswerten, während andere noch booten; 

Signale sehen, wo sonst alles im Rauschen verschwindet. 

Das ist das ¸RTM. 

Warranty-Programm bis Juni 2013: 

Einfach Ihr neues Oszilloskop 

registrieren und fünf statt drei Jahre 

Garantie erhalten! 

www.scope-of-the-art.de/ad/warranty. 

Lust auf einfacheres Arbeiten Lust auf zuverlässige Ergebnisse 

Lust darauf, schnell am Ziel zu sein 

Dann schauen Sie vorbei. 

www.scope-of-the-art.de/ad/rtm-video

EDA-Tools 

Die Thermische 

Simulation 

Der Weg zum Modell 

Die thermische Simulation von elektronischen Baugruppen 

oder ganzen Geräten ist auch heute noch für 

viele kleine und mittelständische Unternehmen ein 

Buch mit sieben Siegeln. In den letzten Jahren hat sich 

jedoch bei Simulationswerkzeugen einiges getan. In 

diesem Artikel wird anhand der Software 6SigmaET die 

Simulationswelt dargestellt und mit negativen Gerüchten 

aufgeräumt. 

Autor: Tobias Best 

Meist sind es in kleinen und mittelständischen Betrieben 

nur vereinzelte Projekte, die eine detaillierte Betrachtung 

der Wärmewege benötigen. Somit fehlt oftmals 

die Kompetenz im eigenen Hause, um eine Simulationssoftware 

für thermische Vorabstudien zu bedienen und das 

Vertrauen, ein physikalisch richtiges Modell zu erstellen. 

Anhand der Software 6SigmaET (Electronic Thermal) soll nun 

mit dem Gerücht aufgeräumt werden, dass jeder Simulationsaufbau 

ein Zusammenfügen unzähliger Annahmen ist, welche lediglich 

zum Vertrauensverlust in die Ergebnisse führen. 

Die Aufgabe bestimmt den Detailgrad 

Je nach Aufgabenstellung und Erwartungen an die Simulationsergebnisse 

wird der Detailgrad für das Simulationsmodell bestimmt. 

Gilt es nur die Hotspot-Temperaturen und die Wärmespreizung 

im Board richtig zu simulieren, müssen für eine thermische Simulation 

nicht alle elektrischen Komponenten einer Leiterplatine im 

Detail aufgebaut werden. Auch sind die Schraubengewinde irrelevant 

für eine thermische Betrachtung, doch sollte die Schraube 

selbst als „Lochfüllung“ nicht vernachlässigt werden. 

Vor dem Aufbau eines Simulationsmodells werden zuerst die erwarteten 

Simulationsziele hinterfragt und anschließend bestimmt, 

inwieweit die Aufteilung der gesamten Verlustleistung und der de- 

Hintergrund-Bild: valentinT - Fotolia.com 

54 elektronik industrie 05 / 2013

EDA-Tools 

tallierte Aufbau der Leiterplatine einen Einfluss auf das Simulationsziel 

haben. 

Zuerst werden die unterschiedlichen Level in drei Zielvereinbarungen 

unterteilt: 

Entwicklungsphase 1: Konzept 

In dieser Phase sind noch keine CAD- oder Layout-Daten der Leiterplatinen 

vorhanden. Hier gilt es herauszufinden, welches Temperaturlevel 

sich im Gerät einstellt und wie sich die Wärmewege 

ausbilden. Auf dieser Basis können Entscheidungen darüber getroffen 

werden, ob Kühlmaßnahmen (aktiv/passiv) prinzipiell erforderlich 

sind, und wenn ja, welcher Art die Kühlmaßnahmen 

sein könnten (Lüftungsöffnungen, Kühlkörper, Entwärmung via 

Leiterplatine, Anbindung an das Gehäuse, und so weiter). Anschließend 

müssen Komponenten ausgewählt werden, die in dieser 

Temperaturumgebung bestehen können. 

Entwicklungsphase 2: Optimierung 

Meist sind in diesem Stadium schon 3D-CAD-Daten mit relativ 

guter geometrischer Detaillierung vorhanden. Auch besteht eine 

klare Vorstellung, wie die Leiterplatine im Groben aufgebaut sein 

wird und welche Hauptverlustleistungsträger vorhanden sind. Die 

Verlustleistung kann meist schon zu 85 bis 90 Prozent auf ein Dutzend 

Komponenten gezielt verteilt werden (restliche Verlustleistung 

wird in den entsprechenden Leiterplatinen gleichmäßig verteilt), 

wie in Bild 1 zu sehen ist. 

Auf dieser Basis können sehr gute Aussagen über folgende Simulationsergebnisse 

erreicht werden: 

■ Temperaturverteilung im Gerät (im Fluid und in Feststoffen), 

■ Wärmewege von der Komponente über Wärmeleitung, konvektiver 

Austausch und Wärmestrahlung, 

■ relative genaue Hotspottemperaturen (maximal 10 Prozent der 

Übertemperatur als Toleranz zur späteren Messung), 

■ Erkenntnisse über Wärmebrücken sowie Wärmeblockaden, 

■ gutes Verständnis über die Einflussgrößen und Stellschrauben 

zur Optimierung der Entwärmung. 

Entwicklungsphase 3: Detailstudie 

Die Simulation ersetzt nicht den Prototypen. Doch sollte durch die 

simulativen Vorstudien der Prototyp thermisch evaluiert und 

funktionsfähig sein. Hierzu bedarf es vor der ersten Fertigung des 

Prototypen einer Detailstudie, um die thermischen Charakterzüge 

in vollem Umfang, das heißt durch die Nutzung volldetaillierter 

3D-CAD-Daten sowie durch die Einbeziehung der Leiterstrukturen 

der einzelnen Signallayer, nachzubilden. 

Die Ergebnisse solcher Detailstudien bewegen sich innerhalb einer 

Toleranz von fünf Prozent zu den späteren Messwerten und 

sichern das geplante Entwärmungskonzept in vollem Umfang ab. 

Bild 1: Bei der 

thermischen 

Simulation von 

elektronischen 

Baugruppen oder 

ganzen Geräten hat 

sich in den letzten 

Jahren sehr viel 

gewandelt. 

Um in der Konzeptphase auf Basis von Skizzen ein Modell aufbauen 

zu können, stehen dem Softwareanwender CAD-ähnliche 

Funktionen zur Verfügung. Doch meist sind im Verlauf der Konzeptphase 

erste 3D-CAD-Daten vorhanden, welche sich problemlos 

für eine Simulation verwenden lassen. Ist die Geometrie übernommen, 

können die Einzelteile mit Materialattributen versehen 

werden. Hierzu stehen umfangreiche Bibliothekseinträge zur Verfügung. 

Doch können auch neue Materialattribute jederzeit der 

Bibliothek hinzugefügt werden. Im Wesentlichen (Steady State Simulation) 

benötigt man für die Feststoffe lediglich den Wärmeleitwert 

λ (W/mK), welcher meist in den Datenblättern oder einschlägigen 

Webseiten gefunden werden kann. Nur bei transienten Simulationsbetrachtungen 

wie zum Beispiel Aufwärm- oder Abkühlkurven 

sollte das Material durch weitere Attribute wie Dichte 

und spezifische Wärme beschrieben werden. 

Die CAD-Daten selber können mit allen Details weiterverarbeitet 

werden (Bild 2). Die Geometrie für die Simulation muss somit 

kein zweites Mal definiert werden. Schrauben, Unterlagsscheiben, 

EMV-Klammern oder anderweitige Verbindungskomponenten 

werden durch wenige Mausklicks als Bauteile zweiter Ordnung definiert 

und blähen das Simulationsmodell für die spätere numerische 

Berechnung nicht unnötig auf. Für den Wärmeweg (Schrauben) 

oder als Luftblockade (Flachbandkabel) sind diese Bauteile 

dennoch wichtig. 

Die Definition der Elektronik 

Die Wärmewege in einem Elektronikmodul ergeben sich aufgrund 

der geometrischen Abmaße sowie der Materialwerte. Hieraus resultiert 

für jede Materialstrecke ein thermischer Widerstand. Ähnlich 

dem elektrischen Widerstand fließt die Wärme immer in Richtung 

des kleinsten Widerstands. Selbst beim direkten Vergleich der unterschiedlichen 

Wärmewege Wärmeleitung, Konvektion und Wärmestrahlung, 

ist der thermische Widerstand ausschlaggebend für die 


Keine wissenschaftlichen Irrgärten mehr 

In den letzen Jahren hat sich einiges im Markt der Simulationswerkzeuge 

gewandelt. Entsprungen aus der Sparte der allgemeinen CFD- 

Tools (Computational Fluid Dynamics) wurden an Aufgaben angepasste 

Werkzeuge entwickelt, welche durch unzählige Automatismen 

und branchenspezifi sche Menügestaltung dem Ingenieur die wissenschaftlichen 

Irrgärten ersparen. 

Bild 2: Die 

Verlustleistung 

kann meist schon 

zu 85 bis 90 

Prozent auf ein 

Dutzend 

Komponenten 

gezielt verteilt 

werden. 


600ei0513 


elektronik industrie 05 / 2013 

55

EDA-Tools 

Bild 3: Die CAD-Daten können mit allen Details für die thermische Simulation 

weiterverarbeitet werden. 

Bild 4: Bei detallierten Kühllösungen via PCB werden die wichtigsten 

Kupferansammlungen vom Layout in das Simulationsmodell überführt. 

Bilder: Alpha-Numerics 

Bild 5: Als 

Simulationsergebnis 

erhält man in jeder 

Lösungszelle die 

berechnete 

Temperatur 

(Feststoff oder 

Fluid) sowie die 

gerichtete 

Strömungsgeschwindigkeit 

und 

den Druck (Fluid). 

Bild 6: Eine sehr eindrucksvolle Ergebnisdarstellung 

ist die animierte Visualisierung 

der Luftströmung in Form von Partikelfäden. 

Aufsplittung, welcher Transportweg wie viel Energie weiterleitet. 

Bezogen auf das Simulationsmodell bedeutet dies, dass die 

Hauptverlustleistungsträger relativ genau modelliert werden sollten. 

Hierzu reichen aber meist die Angaben über Kontaktfläche, 

geometrische Ausmaße und bei Halbleitern das 2-Widerstandsmodell 

Junction Board und Junction Case im Datenblatt aus. Ansonsten 

existieren verschiedenste Komponentenersatzmodelle für 

zum Beispiel LEDs, FETs oder IGBTs, welche in der Softwareausbildung 

näher erläutert werden. 

Korrekte Abschätzung der Verlustleistung 

Viel wichtiger ist eine korrekte Abschätzung der anfallenden Verlustleistung. 

Ausgehend von der maximalen Verlustleistung laut 

Datenblatt sollte für Steady-State-Betrachtungen die durchschnittliche 

Belastung der Komponente im Worst-Case-Szenario beaufschlagt 

werden. Bei Konzeptstudien reicht auch eine Beschreibung 

der Verlustleistung in speziellen PCB-Regionen aus. 

Die Leiterplatine als Komponententräger wird als orthotroper 

Wärmeleiter definiert. Hierzu kann in solch einer branchenspezifischen 

Simulationssoftware die Anzahl der Signallagen und deren 

Dicke sowie die jeweilige Kupferbenetzung angegeben werden. 

Dies reicht in vielen Fällen aus, um ein sehr gutes Simulationsergebnis 

über die Wärmeableitung und -spreizung auf dem Board zu 

erhalten. Bei detallierten Kühllösungen via PCB werden die wichtigsten 

Kupferansammlungen vom Layout in das Simulationsmodell 

überführt. Hierzu zählen meist Vias, Kupferspreizflächen sowie 

thermische Klemmanbindungen des Boards (Groundlayer) an 

Verklemmungen oder an Verschraubungen zum Gehäuse hin. 

Durch die Schichtung mit dem FR4 entsteht eine unterschiedliche 

Wärmeleitung in die drei Raumrichtungen = orthotrope Wärmeleitung 

(Bild. 3). 

Das Lösungsgitter und der Solver 

Nach dem Aufbau des Simulationsmodells und der Definition der 

Testumgebung vernetzt die Software automatisch die virtuelle 

Messkammer. Hierbei achten die Automatismen auf schmale Spalte, 

komplexe Geometrieformen sowie typische Übergangsflächen 

im Wärmeweg und dem späteren Lösungsalgorythmus des Solvers 

um eine einfache Konvergenz (Eingangsenergie = Ausgangsenergie) 

zu ermöglichen (Bild 4). In 6SigmaET dauert die Vernetzung 

einer typischen Aufgabenstellung (zirka 10 bis 25 Millionen Zellen) 

maximal zehn Minuten. Der Lösungsvorgang selber benötigt 

bei 24 Millionen Zellen etwa 8 GByte Arbeitsspeicher und einer 

Rechenzeit bis fünf Stunden mit einem 64-Bit-Multicore-Betriebssystem. 

Abhängig sind diese Zeiten nicht nur von der Gitteranzahl, 

sondern oft auch von der Komplexität der jeweiligen physikalischen 

Aufgabe. Ein gut durchlüftetes 19-Zoll-System konvergiert 

beispielsweise schneller als ein geschlossenes Gehäuse mit komplexer 

Innenkontur. 

Das Simulationsergebnis 

Das Simulationsergebnis ist die in jeder Lösungszelle berechnete 

Temperatur (Feststoff oder Fluid) sowie die gerichtete Strömungsgeschwindigkeit 

und der Druck (Fluid). Randergebnisse wie Arbeitspunkte 

von Lüftern, transiente Aufheizkurven oder Wärmewege 

aufgespalten in Wärmeleitung, Konvektion und Strahlung 

von Komponenten stehen in Tabellenform für den Export nach 

Excel zur Verfügung. 

Die grafische Darstellung kann durch Oberflächentemperaturen 

(Board- oder Mechanik-Komponenten) sowie Ergebnisschritte zur 

Visualsierung der Temperatur- Geschwindigkeits- oder Druckverteilung 

komplettiert werden. 

Eine sehr eindrucksvolle Ergebnisdarstellung ist die animierte 

Visualisierung der Luftströmung in Form von Partikelfäden, welche 

ausgehend zum Beispiel von einem Lüfter die komplexen dreidimensionalen 

Wege der Luft auch für den Laien äußerst verständlich 

machen (Bild 5). Gleiches gilt ebenso bei simulierter Flüssigkeitskühlung. 

(ah) 

n 

Der Autor: Tobias Best ist Geschäftsführer von Alpha-Numerics. 



EDA-Tools 

DesignSpark-PCB-Software-V 5.0 

Kürzere Entwicklungszeiten und Fehlerreduzierung 

Das neueste Release von DesignSpark-PCB, dem professionellen PCB-Design-Tool für schematische Schaltplaneingabe 

und Leiterplattendesign von RS Components (RS) verfügt über die zwei zusätzlichen Funktionen „Prüfen 

von Designregeln im Onlinebetrieb (Online-DRC)“ und „Bearbeiten von PCBs mit Bussystemen“. 

Bilder: RS Components 

Die neue Funktion Online-DRC für die Überprüfung von Designregeln im 

Onlinebetrieb. 

Das Bearbeiten von PCBs mit Bussystemen ist einer der neuen Funktionen 

von DesignSpark-PCB-V5. 

Diese wurden eingeführt, um die Entwicklungszeiten für 

Ingenieure weiter zu verkürzen und Fehler während des 

Designprozesses zu verringern. Aufbauend auf der vorherigen 

Version von DesignSpark-PCB, die im Oktober 

2012 vorgestellt wurde, bietet es Zugriff auf die Komponenten-Bibliothek 

und Angebotsfunktionen für BOM (Bill of Materials) beziehungsweise 

Stücklisten und PCB-Fertigung. 

Überprüfung von Designregeln im Onlinebetrieb 

Über das Prüfen von Designregeln (Design Rule Checking – DRC) 

wird bestimmt, ob das physikalische Layout eines integrierten 

Schaltkreises einer Reihe von empfohlenen Parametern entspricht. 

DRC ist ein wichtiger Schritt während der physischen Verifizierung 

eines Designs; normalerweise wird dieser Schritt in der Phase 

nach der Entwicklung durchgeführt. Online-DRC ermöglicht den 

Ingenieuren das Aufspüren von Fehlern innerhalb der Entwicklungsphase 

in Echtzeit und hebt jedes Problem hervor, ehe das Design 

vollendet und das Layout vervollständigt wird. 

Die Erweiterung von DesignSpark-PCB Version 5.0 durch Online-DRC 

vergrößert die Funktionalität deutlich und ermöglicht 

den Anwendern eine beachtliche Zeitersparnis. Fehler können mit 

sehr geringen Folgeproblemen für den Rest des Designs sofort bereinigt 

werden. 

Anstatt individuelle Leitungen zu zeichnen und/oder die individuellen 

Leitungen im Schaltbild zu kennzeichnen, kann eine einzige 

Busleitung zur Darstellung von verwandten Leitungen genutzt 

werden, was das endgültige Schaltbild deutlich vereinfacht. Somit 

ist die Ausführung der Simulation und das Debugging mit minimalen 

Fehlern möglich. Bussysteme wurden direkt zu Design- 

Spark-PCB Version 5.0 hinzugefügt und erlauben es, das Schaltbild 

während der Entwicklungsphase zu verfeinern. (ah) n 

Der Artikel basiert auf Presseunterlagen von RS. 

infoDIREKT 

Great Value in 

Test & Measurement 

TMC5031 

DUAL AXIS STEPPER DRIVER 

610ei0513 

ONE STEPPER AHEAD. 

DESIGNED FOR CCTV APPLICATIONS 

Bearbeiten von PCBs mit Bussystemen 

Die wachsende Verbreitung digitaler Designmethoden hat zur 

Nutzung von in Chips integrierten Bussystemen oder zur Bündelung 

von in Beziehung stehenden Datenleitungen geführt. Dadurch 

lassen sich mehrere Datensignale auf dem Bus kombinieren. 

blog.hameg.com 

Discover more on 

trinamic.com 

www.elektronik-industrie.de elektronik industrie 05/2013 57 

Trinamic_41x62 4C.indd 1 08.04.13 14:42

EDA-Tools 

Bild: wuppi88 - Fotolia.com 



EDA-Tools 

Verbinden und analysieren 

JTAG/Boundary-Scan-Werkzeuge für Hardware-Entwickler 

Die Aufgabe des Hardware-Entwicklers ist es, eine zuverlässige Plattform für die spätere Software bereitzustellen. 

Kann nachgewiesen werden, dass die Hardware (Prototyp) korrekt funktioniert, ist dies für den Software-Entwickler 

eine verlässliche Basis und er kann sich ganz auf das Debugging der Embedded-Software konzentrieren. 

Autor: Peter van den Eijnden 

Für die Validierung der Hardware benötigen die Entwickler 

Werkzeuge, die sie unabhängig von der späteren Software 

einsetzen können. So helfen Tools, welche Hardware-bezogene 

Fehler (zum Beispiel Unterbrechungen, Kurzschlüsse 

oder Opens) schnell zu finden oder auf einfache Weise die 

richtigen Registereinstellungen eines Peripherie-Controllers auzuslesen. 

Idealerweise sollten solche Tools nur einen minimalen 

Konfigurationsaufwand benötigen, damit sie dort eingesetzt werden 

können, wo der Fehler vermutet wird. Kurz gesagt: „Verbinden 

und analysieren“. 

Durch Boundary-Scan-fähige Bausteine, welche inzwischen auf 

den meisten Leiterplatten vorhanden sind, lassen sich die Anforderungen 

umsetzen. Die Werkzeuge der JTAGLive-Familie wurden 

genau für diesen Zweck entwickelt. Sie benötigen nur einen sehr 

geringen Aufwand zur Konfiguration, so dass sich die Anwender 

ganz auf ihre Messaufgabe konzentrieren können. 

Einfache Konfiguration der Messungen 

Um die Messungen vorzubereiten, muss der Anwender zunächst 

seinen PC mittels eines JTAG-Controllers mit dem JTAG-Interface 

(TAP) der zu testenden Baugruppe verbinden. Dieses Interface 

wird mittels eines JTAG-Controllers von JTAG Technologies beziehungsweise 

einer Design-Interface-Hardware wie zum Beispiel 

Altera USB-Blaster, Programmierkabel von Xilinx oder FTDI- 

Chips und einem USB-zu-JTAG-Bauteilkonverter mit dem PC 

verbunden. 

Im nächsten Schritt werden die Boundary-Scan-Bauteile der 

Baugruppe automatisch erkannt. Die Konfiguration wird abgeschlossen, 

indem sie die für jeden Boundary-Scan-fähigen Baustein 

die BSDL-Datei (Boundary-Scan Description Language) zuweisen. 

Diese sind auf den Websites der Halbleiterlieferanten und 

weiteren Onlineressourcen verfügbar. 

Sobald die Konfiguration abgeschlossen ist, ist das System bereit, 

beliebige Messungen durchzuführen. Diese reichen von einfachen 

Pin-zu-Pin-Verbindungstests bis zu hochkomplexen Clustertests 

oder der Ermittlung der richtigen Registereinstellungen für Peripherie-Controller. 

Pin-zu-Pin-Verbindungstest 

Bei herkömmlichen Bauteilegehäusen, wie ICs auf Basis der 

Durchstecktechnologie und SMT-Bauteilen mit sichtbaren Pins ist 

es möglich, die Verbindung zwischen den Anschlüssen zu verifizieren. 

Es genügt, die beiden Messspitzen eines Multimeters mit 

den beiden Pins der Baugruppe zu verbinden und weiß sofort, ob 

eine Verbindung besteht. Diese Pin-zu-Pin-Messung wird häufig 

als „Durchklingeln“ oder „Verbindungsprüfung“ bezeichnet. 

Bei BGA-Bauteilen sieht die Situation jedoch anders aus. Hier 

wird die Pin-zu-Pin-Messung kompliziert, da der Zugang mittels 

Prüfnadeln häufig nicht möglich ist. In solchen Fällen hilft die 

JTAG-basierte Verbindungsprüfung (Buzz Measurement), welche 

das kostenlose Werkzeug JTAGLive Buzz bereitstellt. Die in JTAG- 

Bauteilen verfügbare Boundary-Scan-Testlogik ist hierbei die 

Grundlage des „Buzz-Tests“, um die Verbindung zwischen zwei 

Bauteilen zu prüfen. Zum Ausführen des Tests müssen beide Seiten 

über Boundary-Scan-Zellen verfügen. Auf der einen Seite wird 

der Boundary-Scan-Ausgangstreiber stimuliert und auf der anderen 

Seite wird geprüft, ob der verbundene Ausgang diesen Stimulus 

sieht. 

Zusätzlich zu den „Verbindungsprüfungen“ kann das kostenlose 

Buzz-Werkzeug zur asynchronen Überwachung eines beliebigen 

Boundary-Scan-Pins verwendet werden, vergleichbar einer Messung 

mit der Prüfspitze eines Logikanalysers. 

Der Anwender kann über den Kauf des Auto Buzz-Moduls, sein 

System erweitern. AutoBuzz kann die Verbindungsdaten von einem 

Golden Board (fehlerfreie Baugruppe) ablernen. Die abgelernten 

Verbindungsdaten können dann als Referenz dienen, um 

weitere Baugruppen auf Fehler zu prüfen. Dieser einzigartige 

Lernmodus [Seek & Discover] bedeutet, dass der Anwender lediglich 

die Daten über die Boundary-Scan-Bauteile (BSDL-Dateien) 

bereitstellen muss. Netz-Verbindungsdaten für andere Bauteile 

sind nicht erforderlich. Falls gewünscht, kann AutoBuzz die Ver- 


Hardwarefehler schnell finden 

Die verschiedenen JTAGLive-Module helfen dem Hardware-Entwickler 

beim Debug seiner Baugruppen. Unterschiedliche Tests, die während 

des Debuggings erstellt wurden, können in einer späteren Phase 

wieder benutzt werden, um weitere Prototypen und Produktionsbaugruppen 

automatisch zu testen. Dafür wurden verschiedene Werkzeuge 

der JTAGLive-Familie zum Softwarepaket JTAGlive Studio zusammengeführt. 

In JTAGLive Studio können die während des Debuggings 

verwendeten Tests und Messungen in einer einzigen 

Skriptsequenz zusammengefasst werden. Zusätzlich zu den Testmöglichkeiten 

lassen sich mit Studio auch Flash-Speicher und CPLDs/ 

FPGAs programmieren. Diese Programmierung kann ebenfalls in das 

Gesamtskript eingefügt werden. Damit erleichtert JTAGLive Studio 

den Entwicklern den automatisierten Test sowie die In-System-Programmierung 

weiterer Prototypen und Produktionseinheiten zu einem 

sehr interessanten Preis. 


602ei0513 


EDA-Tools 

bindungsdaten auch von einer Netzliste, statt von einem Golden 

Board ablernen. 

Die Verbindungsprüfung (Buzz) erfordert, dass die Bauteile an 

beiden Enden der Verbindung Boundary-Scan-fähig sind. Wie 

sieht es aber aus, wenn sich dazwischen Logik-Bauteile befinden, 

die keine Boundary-Scan-Strukturen besitzen In diesem Fall 

misst man einfach „durch die Logik hindurch“, indem man die benachbarten 

JTAG-Bauteile verwendet. Die Logikeingänge werden 

durch die verbundenen Boundary-Scan-fähigen Treiberpins stimuliert 

und die Antwort der Logikausgänge durch entsprechend 

verbundene Boundary-Scan-fähige Sensoren zurückgelesen. Dieser 

funktionale, Bauteil-orientierte Test ist als Clustertest bekannt 

und kann für beliebige Logik sowie Speicherbausteine verwendet 

werden. In Abhängigkeit von der Komplexität des Clusters kommen 

verschiedene JTAGLive-Module zum Einsatz. 

Clustertest für beliebige Logik und Speicherbausteine 

Genau wie beim Test einer Pin-zu-Pin-Verbindung kann das 

Rücklesen der Ausgangspins eines Clusters interaktiv durchgeführt 

werden. Das Rücklesen von Ausgangssignalen eines Clusters 

auf Basis einer einzelnen Eingangskombination ist die dritte Messmöglichkeit, 

die im Buzz-Modul realisiert wurde. Die Antwort eines 

Clusters auf eine Sequenz von Eingangsstimuli kann ebenfalls 

interaktiv erfolgen, ähnlich dem Konzept Mustergenerator/Logikanalysator, 

jedoch ohne deren relativ hohe Komplexität. Hierfür ist 

das JTAGLive-Modul Clip ausgelegt. 

Im Gegensatz zur interaktiven Testerstellung über die Module 

Buzz, AutoBuzz oder Clip, bietet das JTAGLive-Modul Script die 

Möglichkeit, auf Basis einer Programmiersprache erweiterte Tests 

sehr flexibel zu erstellen. 

Ein Beispiel wäre der Test von Mixed-Signal-Architekturen, bei 

dem neben dem interaktiven Zugriff auch Schleifen beziehungsweise 

if/else-Strukturen, für die Initialisierung von Registern, erforderlich 

sind. Script verwendet die Open-Source-Programmiersprache 

Python, die aufgrund ihrer einfachen Syntax, gepaart mit 

leistungsfähigen Möglichkeiten zur Datenmanipulation bei vielen 

Ingenieuren in aller Welt sehr beliebt ist. 

Die Schaffung von Testmodulen mittels der Skriptsprache fördert 

einen Bauteile-orientierten Testansatz und bietet damit auch 

die Wiederverwendbarkeit des erstellten Testcodes. Wer mit der 

Open-Source-Sprache Python arbeitet, profitiert von Tausenden 

Hilfsroutinen, welche eine breite Anwender-Community bereitstellt. 

Gerade bei Flash-Speichern soll nicht unerwähnt bleiben, 

dass das Script auch zur Programmierung dieser Speicher eingesetzt 

werden kann. 

Designs mit Mikroprozessoren und/oder FPGAs 

Bei Mikroprozessor-basierten Designs kann das Boundary-Scan- 

Register des Prozessors dazu benutzt werden, kontrollierte 

Schreib- und Lesezyklen auf den Bus auszugeben, um zu verifizieren, 

dass Peripheriebauteile und Speicher ordnungsgemäß verbunden 

sind. 

Wenn aber die CPU kein Boundary-Scan-Register hat In diesem 

Fall kann das JTAG-Debug-Interface des Mikroprozessors an 

dessen Stelle benutzt werden, um die Steuerung der Prozessorpins 

zu übernehmen. Auf diesem Konzept beruht die Funktionsweise 

des Werkzeugs CoreCommander. Derzeit unterstützt CoreCommander 

Bauteile mit dem Core ARM 7/9/11, Cortex, C166 sowie 

PowerPC, X-Scale und einigen TI-DSPs. Über den Prozessorkern 

werden jetzt mit einer hohen Geschwindigkeit Schreib- und Lesezyklen 

durchgeführt, interaktiv oder im Rahmen eines Skripts. 

AutoBuzz kann die Verbindungsdaten von einem “Golden Board“ (fehlerfreie 

Baugruppe) ablernen. Die abgelernten Verbindungsdaten können dann als 

Referenz dienen, um weitere Baugruppen auf Fehler zu prüfen. 

Die Werkzeuge der JTAGlive-Familie benötigen nur einen sehr geringen 

Aufwand zur Konfiguration. 

Neben der Durchführung von Verbindungstests kann der Core- 

Commander auch benutzt werden, um interaktiv die richtigen Registereinstellungen 

von Peripheriecontrollern zu definieren. DDR- 

Speichercontroller und Ethernet Mac sind Beispiele, bei denen 

entsprechende Registereinstellungen notwendig sind, um das richtige 

Protokoll und Timing für die Kommunikation zwischen Peripheriecontroller 

und angeschlossenen Peripheriebausteinen (in 

diesem Fall Speicher oder Ethernet-PHY) sicherzustellen. 

Bei FPGA-basierten Designs steht man vor der gleichen Herausforderung, 

Verbindungen zu verifizieren und geeignete Registereinstellungen 

festzulegen sobald Peripheriecontroller in Form von 

IP-Kernen in ein FPGA umgesetzt sind. 

Schnelle Schreib- und Lesezyklen 

Im Gegensatz zu Mikroprozessoren steht hier jedoch kein JTAG- 

Debug-Interface zur Verfügung, das den Zugriff auf die IP-Kerne 

erlaubt. Mit Hilfe des IP-Moduls JTAG Translator von JTAG Technologies 

kann das vorhandene JTAG-Interface eines FPGA-Bauteils 

für diese Testanwendungen erweitert werden. Dieses Modul 

bietet den JTAG-Zugriff, um IP-Kerne wie Memory-, Bus-Controller 

und mehr über die implementierte Schnittstellen-Busse wie 

AMBA, Avalon, CoreConnect und Wishbone zu steuern und zu 

überwachen. Das Translator-Modul wird über einen CoreCommander 

betrieben und ermöglicht schnelle Schreib- und Lesezyklen, 

ähnlich denen der Debug-Logik in Mikroprozessoren. (ah) n 

Der Autor: Peter van den Eijnden ist Geschäftsführer von JTAG 

Technologies. 

Bilder: JTAG Technologies 



EDA-Tools 

Co-Simulation spart 

Entwicklungszeit 

Multisim und LabVIEW ermöglichen neue Simulationsmöglichkeiten 

In der Version 12 von NI Multisim ergeben sich dank Co-Simulation mit NI LabVIEW völlig neue Möglichkeiten, um 

Entwicklungsprozesse zu optimieren, Entwicklungszeit zu sparen und Fehler zu vermeiden. Der Artikel zeigt, wie 

die Schnittstelle funktioniert und welche Auswirkungen dies auf die Entwicklung hat. Autor: Lorenz Casper 

In einem herkömmlichen Entwicklungsprozess, beispielsweise 

der Entwicklung eines Wechselrichters, wird zunächst der 

Leistungsteil entwickelt. Dabei kommen oft Spice-basierte 

Entwicklungswerkzeuge zum Einsatz, die Schaltungen softwarebasiert 

simulieren und testen können. Im nächsten Schritt 

entsteht unter Zuhilfenahme von Schaltungsentwurfswerkzeugen 

ein erster Prototyp. Dieser erfüllt meist noch nicht alle Anforderungen, 

so dass sich dieser Prozess bis zum fertigen Produkt einige 

Male wiederholt. Ab dem Zeitpunkt des ersten Prototyps beginnt 

ein zweites Entwicklungsteam mit der Entwicklung der Ansteuerung 

der Leistungselektronik. In heutigen Systemen finden sich 

meist komplexere Steuerungssysteme mit zusätzlichem Funktions- 

umfang wieder, so dass die Steuerung zusätzlich Informationen, 

beispielsweise die übertragene Energie, an ein Monitoring-System 

übergeben kann. In einem solchen Prozess mit mehreren Wiederholungen 

muss neben der Hardware auch die Software ständig angepasst 

werden. 

Es zeigt sich, dass ein solcher Prozess einige Schwächen aufweist 

– besonders vor dem Hintergrund, dass eine schnelle Markteinführung 

von neuen Ideen und Möglichkeiten immer wichtiger 

wird. 

Zunächst fällt auf, dass der Prozess seriell ist. Erst nach der Erstellung 

der ersten Prototypen beginnt die Entwicklung der Algorithmen 

für die Steuerung. Außerdem zeichnet sich ab, dass die 



EDA-Tools 

Schnittstelle zwischen den Entwicklungsteams der Leistungselektronik 

und der Steuerung eine große Rolle spielt, da hier bei den 

verschiedenen Prototypendurchläufen keine Zeit durch Konvertierung 

von Formaten oder dem Neugestalten von Komponenten 

verlorengehen darf. Es wäre also wünschenswert, Schnittstellen 

zwischen den beiden Entwicklungsteams beziehungsweise -werkzeugen 

zu implementieren, um den Prozess zum einen zu parallelisieren 

und um zum anderen die Kommunikation während des 

Prototypings zu beschleunigen. 

48 Wochen Entwicklungszeit sparen 

Die Firma Dynapower hat diesen Prozess optimiert. Der ursprüngliche 

Entwicklungszyklus dauerte 72 Wochen. Dank der Zuhilfenahme 

neuer Entwicklungswerkzeuge und einer sehr flexiblen und 

leistungsfähigen Hardwareplattform konnte der Entwicklungszyklus 

um 48 Wochen auf 24 Wochen reduziert werden. Das Unternehmen 

hat dabei die kostspieligen Prototypen-Durchläufe minimieren 

können. Stellt sich die Frage, wie dies möglich war. 

Was ist eine Co-Simulation 

Dynapower hat für die Entwicklung im frühen Stadium eine sogenannte 

Co-Simulation eingesetzt. Eine Co-Simulation, auch gekoppelte 

Simulation genannt, bezeichnet die Zusammenarbeit verschiedener 

Softwarewerkzeuge über eine Schnittstelle. Dieser Ansatz 

ist mittlerweile in vielen Bereichen der Industrie weit verbreitet, 

um beispielsweise im Fahrzeugbau die Wechselwirkungen 

verschiedener Komponenten zu ermitteln. Dort ist es gängig, ein 

3D-Modell mit einem mathematischen Modell über einen solchen 

gekoppelten Ansatz zu verbinden. 

Bild 1: Seit der Version 2011 

von LabVIEW und 12 von 

Multisim ist nun auch eine 

solche Co-Simulation möglich. 


Co-Simulation von 

LabVIEW und Multisim 

Die Co-Simulation von LabVIEW und 

Multisim schafft zahlreiche neue Simulationsmöglichkeiten. 

Sie bringt, ganz 

gleich in welchem Entwicklungsbereich, 

zahlreiche Erleichterungen mit sich und 

kann dabei helfen, Fehler zu vermeiden. 

Außerdem bietet LabVIEW durch seine 

starke Abstraktion allen Beteiligten die 

Möglichkeit, die implementierten Algorithmen 

zu interpretieren. 

infoDIREKT 

511ei0513 

National Instruments stellt für jeden der zu Beginn genannten 

Entwicklungsprozesse Werkzeuge zur Verfügung. Es liegt nahe, 

dass auch hier Schnittstellen für die Co-Simulation von Vorteile 

sind. Seit der Version 2011 von LabVIEW und 12 von Multisim ist 

nun auch eine solche Co-Simulation möglich. Dabei weist diese 

Verbindung einige große Vorteile und Erleichterungen auf, die im 

Folgenden betrachtet werden sollen (Bild 1). 

LabVIEW ist eine grafische Programmiersprache, die sich durch 

leichte Verständlichkeit und einen stark abstrahierenden Ansatz 

auszeichnet, der es ermöglicht, auch komplexeste Problemstellung 

verständlich darzustellen. Sie kann anspruchsvolle Algorithmen, 

parallele Ausführung, Steuer- und Regelungsaufgaben aber auch 

die Visualisierung dieser Systeme realisieren und dabei für alle am 

Entwicklungsprozess beteiligten Fachkräfte verständlich bleiben. 

Besonders hervorzuheben ist dabei die nahtlose Hardwareintegration 

von LabVIEW. Neben Hardware von National Instruments 

lassen sich auch Komponenten von anderen Herstellern einbinden. 

Auf der anderen Seite steht die NI Circuit Design Suite, bestehend 

aus NI Multisim und NI Ultiboard. Multisim ist ein auf Spice-Modellen 

basiertes Tool zur Simulation elektrischer Schaltungen. 

Dabei hat Multisim einen Funktionsumfang, der über einen 

einfachen Spice-Simulator hinausgeht. Hierzu zählen beispielsweise 

diverse Analysefunktionen, wie die Monte-Carlo-Analyse, welche 

das Betrachten der Übertragungsfunktion von Schaltungen 

unter Berücksichtigung der Toleranzen der verwendeten Bauteile 

ermöglicht. Je nach Ausbaustufe stehen in Multisim bis zu rund 

25.000 Bauelemente zur Verfügung. Ultiboard vervollständigt nun 

diese Toolchain. Mit Ultiboard ist es möglich, aus den modellierten 

Schaltungen Platinenlayouts zu entwickeln, die in Form zahlloser 

Formate wie beispielsweise dem Gerber-Format exportiert und 

somit physikalisch erstellt werden können. 

Co-Simulation – die Schnittstelle 

Wie sieht nun die Schnittstelle zwischen diesen Werkzeugen aus 

Zunächst wird wie im herkömmlichen Entwicklungsansatz eine 

Spice-basierte Schaltung erstellt (Bild 2). Die sogenannten hierarchischen 

Steckverbinder in Multisim, welche in den vorherigen 

Versionen lediglich Verbindungen zwischen mehreren Schaltplanseiten 

darstellten, dienen nun zusätzlich als Eingang beziehungsweise 

Ausgang für die Co-Simulation. Sofort nach dem Konfigurieren 

für die Co-Simulation zeigt das Konfigurationsfenster (Bild 

3) eine Vorschau des Blocks für LabVIEW an. 

Die Regel- und Simulationsschleife, die im Umfang des Lab- 

VIEW Control Design and Simulation Module enthalten ist, sorgt 

für die korrekte Ausführung des Modells in LabVIEW. Hierfür 

wird der Multisim-Designblock einfach per Drag-and-drop in den 

Bereich der Regel- und Simulationsschleife gezogen. Es erscheint 

ein Dialog, der nach dem Pfad zum gewünschten Modell verlangt. 

Das VI wandelt sich nach erfolgreicher Pfadauswahl zu der in der 

Multisim-Vorschau angezeigten Form. 

Hinter der Regel- und Simulationsschleife stehen verschiedene 

mitgelieferte Solver, die die Simulation möglich machen (Bild 4). 

Dabei kann zwischen verschiedenen ODE-Solvern, wie beispielsweise 

Runga-Kutta oder Adam-Moulton, oder rein diskreten 

Schritten gewählt werden. Besonders hervorzuheben ist, das Lab- 

VIEW und Multisim zusammenwirken, um die Schrittweite anzupassen. 

Dies ist bei vielen Simulationen besonders wichtig, da in 

bestimmten Zeitbereichen der Simulation eine sehr geringe 

Schrittweite für eine genaue und aussagekräftige Simulation wichtig 

ist, aber diese in anderen Bereichen zu unnötig langen Simulationszeiten 

und immensen Datenaufkommen führt. 


EDA-Tools 

Bild 3: Konfigurationsfenster 

der 

LabVIEW-Anschlüsse 

mit Vorschau des 

Multisim-VI-Blocks. 

Bild 2: Spice-Modell eines 3-Phasen-Wechselrichters in Multisim. 

Bild 4: Multisim-VI- 

Block eingebaut in 

eine Regel- und 

Simulationsschleife. 

Bild 5: Simulationsergebnis eines Motors. 

Bilder: National Instruments 

Der Multisim-VI-Block verhält sich nun wie die gewohnten 

LabVIEW-VIs. Ganz nach dem Datenflussprinzip übergibt Lab- 

VIEW erst dann Daten an Multisim, wenn alle Eingänge am Multisim-VI-Block 

anliegen. Multisim berechnet anschließend selbstständig 

den passenden Wert für den entsprechenden Ausgang. 

Dieser steht dann am Ausgang des Multisim-Blocks in LabVIEW 

zur Verfügung. 

Ein kleiner Tipp an dieser Stelle: Wenn Sie ein LabVIEW-VI mit 

integrierter Co-Simulation zu Multisim ausführen, dauert es einen 

Moment, bevor die Simulation startet. Dies liegt darin begründet, 

dass Multisim im Hintergrund zunächst im Ghost-Modus starten 

muss. Ghost-Modus bezeichnet den Zustand eines Programms, in 

dem es für den Anwender nicht sichtbar ist, aber dennoch ausgeführt 

wird. 

Worst-Case-Szenarien ohne Sorgen testen 

Mit der Co-Simulation lassen sich nun zahlreiche Aufgabenstellungen 

lösen und die Prozesse im Entwicklungszyklus optimieren. 

Gehen wir zurück zum Anfang: zum Beispiel des Wechselrichters 

mit zwei Entwicklungsteams, dem für die Leistungselektronik und 

dem für die Steuerung. Die Co-Simulation ermöglicht es, bereits 

im Designprozess mit der Entwicklung der Steuerung zu beginnen, 

so dass die Entwicklungsprozesse weitgehend parallel ablaufen. 

Durch die Schnittstelle zwischen den Entwicklungswerkzeugen 

lassen sich Fehler in der Konvertierung von Modellen vermeiden 

und es geht kaum Zeit verloren. Ohne die Gefahr der Beschädigung 

von Hardware können direkt Tests der Software, vor allem 

auch in Worst-Case-Szenarien, durchgeführt werden. Somit ist erklärbar, 

wie bei der Firma Dynapower diese eingangs erwähnten 

Einsparungen von 48 Wochen möglich waren. 

Ein weiterer Vorteil dieser Co-Simulation ergibt sich bei der 

Verwendung FPGA-basierter Hardware von National Instruments. 

Ein solcher FPGA könnte in der Steuerung eines Wechselrichters 

zum Einsatz kommen. Auf dem FPGA würde dabei beispielsweise 

ein sehr schneller, energieeffizienter Algorithmus für die Pulsbreitenmodulation 

zur Ansteuerung von Leistungselektronikbauteilen 

wie IGBTs realisiert. Programmcode für FPGA-Hardware benötigt 

je nach Komplexität einen beträchtlichen Zeitaufwand bei der 

Kompilierung. Somit ist klar, dass es von Vorteil ist, diesen Code 

vor der Kompilierung auf seine Funktion zu überprüfen. 

Multisim und Co-Simulation im hohen kHz-Bereich 

Je besser die Simulation die Wirklichkeit abbildet, desto weniger 

Prototypen und anschließende Tests werden benötigt, um die Anforderungen 

und die gewünschte Testabdeckung zu erreichen. Somit 

ist eine Simulation so nahe wie möglich an der Realität entscheidend. 

Auf einem Echtzeitbetriebssystem arbeiten Modelle 

deterministisch und durch die meist schnelleren Ausführungszeiten 

genauer als auf Standard-Betriebssystemen. Dies ist mit der 

Co-Simulation nun auch direkt mit den Spice-Modellen bis in den 

dreistelligen kHz-Bereich möglich. Es ist keine Abbildung in einer 

anderen Sprache nötig, sondern es kann direkt das in LabVIEW 

eingebettete Multisim-Model auf einer Echtzeitplattform ausgeführt 

werden. Dies erspart weiterhin deutlich Entwicklungszeit 

und -kosten und vermeidet Fehler bei der Interpretation der 

Schaltbilder in Code. 

Co-Simulation im V-Diagramm 

Die Co-Simulation von LabVIEW und Multisim eröffnet im Bezug 

auf die Entwicklungsprozesse im V-Diagramm zahlreiche Einsatzmöglichkeiten. 

Zunächst kann Multisim in der Designphase helfen, 

Entwicklungsprozesse zu parallelisieren. In der Prototypenphase 

hilft die Co-Simulation durch die enge Zusammenarbeit der 

Entwicklungswerkzeuge Zeit einzusparen und Fehler zu vermeiden. 

Daneben lassen sich in der Simulationsumgebung schnelle 

Tests durchführen. In dem nach der Implementierung in Hardware 

folgenden HIL-Test kann das in der Entwicklung entstandene 

Modell aus Multisim direkt zur Simulation der Hardware eingesetzt 

und beispielsweise auf einem leistungsfähigen Echtzeitsystem 

wie NI PXI ausgeführt werden. (jj) 

■ 

Der Autor: Lorenz Casper ist Technical Marketing Engineer, National 

Instruments Germany GmbH. 



EDA-Tools 

Rechts: 

Hier sind die mit Zuken 

CR-8000 erzeugten 

Leiterplattendesign- 

Ergebnisse bereist in 

AWR Microwave Office 

exportiert. 

Bild: AWR 

Bild: Zuken/Agilent 

Links oben: 

Von der PCB-Design- 

Software CR-8000 Design 

Force kann das Design 

direkt an AWR Microwave 

Office weitergereicht 

werden. 

Links: 

Das Board Designer 

CR5000 Resultat kann 

hier mit dem ADS EM-Tool 

Momentum von Agilent 

Technologies weiterentwickelt 

werden. 

Bild: AWR 

HF-Prüfungsworkflow 

für Leiterplatten-Design 

ADS- und Microwave-Office-Interfaces für Zuken-PCB-Designtools 

Zuken hat mit Board Designer CR5000 und der CR8000 Design Force zwei mächtige Leiterplattenlayout-Software-Pakete 

auf dem Markt. Doch was ist mit HF- und Mikrowellen-Design-Aspekten Hier sind seit einigen 

Monaten Schnittstellen zu den HF- und Mikrowellen-Designsoftwaren Advanced Design System (ADS) von Agilent 

Technologies und zum Microwave Office der National Instruments-Tochterfirma AWR verfügbar. 

Im Sommer vergangenen Jahres wurde von Zuken und Agilent 

Technologies gemeinsam bekannt gegeben, dass die Integration 

der Zuken-Lösung Board Designer CR5000 mit der Software 

Advanced Design System (ADS) von Agilent Technologies 

deutlich verbessert wurde. Es lassen sich jetzt beispielsweise 

Namen von in Board Designer erstellten Netzen, Bauteilen und 

Anschlusspunkten gemeinsam mit anderen Geometrien einfach in 

ADS importieren. So lassen sich leicht Zielsignale ermitteln, die 

mit den EM-Tools von Agilent Technologies simuliert werden. 

Gleichzeitig wird die Bearbeitungszeit verkürzt. Die neue Schnittstelle 

ermöglicht die Übertragung von physischen Routing-Strukturen 

und Materialinformationen von Board Designer in ADS. 

Im Anschluss können Ingenieure die EM-Tools von Agilent 

Technologies wie Momentum und Simulatoren zur Finite-Elemente-Methode 

nutzen, um die Leistung ihrer Hochfrequenz-Schaltungen 

zu optimieren. Die Schnittstelle ist mit Board Designer, der 

im Lieferumfang der Version 14 von CR-5000 enthalten ist, und 

mit der aktuellen Version von ADS verfügbar. 

Anfang des Jahres 2013 stellt die National Instruments-Tochtergesellschaft 

AWR Corporation die Schnittstelle AWR Connected 

für Zuken vor. Dieser Verifikations-Flow für HF-Leiterplatten vereinfacht 

ebenfalls das Leiterplatten-Design und verkürzt den Ent- 

wicklungszyklus durch eine schnelle und einfache Simulation und 

Prüfung integrierter HF-Funktionen. AWR Connected für Zuken 

stellt eine Verbindung zwischen Zuken's PCB-Design-Software 

CR-8000 Design Force und AWR's Hochfrequenz-Simulationslösung 

Microwave Office her. Die von AWR erhältliche Schnittstelle 

sorgt für einen intelligenten gemeinsamen Design-Workflow für 

die Entwicklung und Prüfung von HF-Leiterplatten. 

Bei der Durchführung elektromagnetischer Analysen können 

Anwender flexibel ein vollständiges Design einbringen oder bestimmte 

HF-Signale und andere Design-Strukturen auswählen. 

Anwender, die heutzutage mit nicht-intelligenten Datenformaten 

arbeiten, sparen somit Zeit- und Aufwand, da eine erneute Modellierung 

vor der Simulation nicht mehr nötig ist. 

Die Lösung extrahiert benutzerspezifische Daten aus der Zuken- 

Plattform, erzeugt eine 3Di Ausgabedatei, welche anschließend in 

Microwave Office importiert wird, um weitere elektromagnetische 

(EM) Simulationen mit einer der AWR-Lösungen, ACE Automated 

Circuit Extraction, AXIEM 3D Planar EM Analysis oder Analyst 

3D Finite Element Method (FEM) EM Analysis, durchzuführen. 

(jj) 

n 




Bild: Otto Durst - Fotolia.com 

Low-Power-Sub-GHz-Transceiver 

Vorteile gegenüber 2,4-GHz-Lösungen 

Die drahtlose Anbindung von Sensoren geringster Stromaufnahme bedingt auch sehr sparsame Transceiver. Der 

folgende Beitrag geht auf die Unterschiede von Sub-GHz-Lösungen und 2,4-GHz-Lösungen ein. 

 

Autoren: Reghu Rajan und Siegfried W. Best 

Die Anforderungen hinsichtlich der Stromversorgung des 

Transceivers spielen eine besondere Rolle beim Wireless- 

Sensordesign und dessen Applikationen. Da die meisten 

ULP-Sensoren an einer kleinen Batterie oder an Energy- 

Harvesting-Quellen arbeiten, werden Betriebsspannungen unter 2 

V zwingend erforderlich. Transceiver, die an nur 1,1 V arbeiten, 

bringen zusätzliche Flexibilität zum Sensordesign und reduzieren 

Einschränkungen beim Powermanagement. Oft werden Versorgungsspannung, 

Verbrauch der Sendeendstufe und Datenrate der 

Funkstrecke ignoriert. Jedoch haben diese Faktoren einen großen 

Einfluss. 

Ein bei 2,5 V arbeitender Transceiver benötigt im Vergleich zu 

einem, der bei gleichem Strom an 1,25 V arbeitet, doppelt so viel 

Energie. Ein Betrieb bei höheren Spannungen ist nur erforderlich, 

wenn eine Sendeleistung von über 5 dBm benötigt wird. Bei Short- 

Range-Applikationen liegt die Sendeleistung jedoch nur geringfügig 

über 0 dBm. Zwar ist eine niedrige Versorgungsspannung einerseits 

der einfachste Weg, die Stromaufnahme eines Systems zu 

reduzieren, sie erfordert jedoch andererseits RF-ICs, die an solchen 

Spannungen arbeiten. 

Der Spitzenstrom ist ein weiterer Schlüsselfaktor bei Transceivern. 

Nahezu alle WSN arbeiten mit zyklischer Übertragung, um 

Energie und Frequenznutzung zu sparen. Das führt zu Spitzen im 

Stromverbrauchsprofil des Sensors. Transceiver mit hohen Spitzenströmen 

führen zu Einschränkungen im Powermanagement 

und zu Rückwirkungen auf die Versorgungsquelle. 




Bild 1: Energie pro Bit versus Peak Power. 

Bild 2: Betriebsspannung sowie Leistungsaufnahme 

von Sender und Empfänger einiger derzeit erhältlichen 

Transceiver-Lösungen. 


Weder Batterie noch Akku 

Das Neueste in Sachen WSN-Technologie (Wireless Sensor Netzwerke) 

sind Sensoren, die von Energie Harvesting gespeist werden und 

somit weder Batterie noch Akku benötigen. Gegenüber sonstigen 

drahtlosen Sensoren ergeben sich jedoch zusätzliche Anforderungen 

wie geringste Spitzenleistungsaufnahme und Standby-Ströme sowie 

andere zusätzliche Kriterien durch die neuen sich ergebenden Applikationen 

zum Beispiel in der Medizintechnik, im M2M-Bereich, dem 

Militär und so weiter. Um in diesen Bereichen eingesetzt werden zu 

können, müssen einige, in diesem Artikel aufgezeigte Kriterien erfüllt 

werden, wobei dem Short-Range-Radio-Transceiver eine Schlüsselrolle 

zukommt. 


607ei0513 

Energy-Harvesting-Transducers haben eine höhere Ausgangsimpedanz 

als Batterien. Der Micro-Powermanagement-Layer 

zwischen Transducer und Sensor passt die Versorgungscharakteristik 

an, einschließlich der Quellenimpedanz. Dafür gibt es bei 

einem Transceiver mit geringen Spitzenströmen keine Einschränkungen 

bei der Versorgung der Wireless-Sensoren. 

Bei einem Sender kann der Stromverbrauch der Endstufe sehr 

groß sein. Viele 802.15.4- oder Bluetooth-Transceiver benötigen 

25 bis 40 mW für eine Freiraumübertragung von 25 m, was einem 

Energieverlust von 95 Prozent entspricht. Bild 1 zeigt die Energie 

pro Bit verglichen zum Spitzenstrom einiger Lösungen zur Überbrückung 

von 25 m Freiraum. Bei Batterie- oder Energy Harvesting-Systemen 

liegt die optimale Kombination nahe der linken 

unteren Ecke im Bild 2. 

Die Empfängerempfindlichkeit definiert die für die Übertragung 

benötigte Leistung. Bei den meisten Empfängern liegt die Empfindlichkeit 

zwischen -85 bis -95 dBm. Für den Strombedarf der 

Senderendstufe ergibt sich durch diese Spanne der Faktor zehn. 

Empfindlichkeit, Trägerfrequenz und Ausgangsimpedanz sind 

die drei Faktoren mit dem größten Einfluss auf die Leistungsaufnahme 

des Empfängers. Diese Faktoren addieren sich und repräsentieren 

zwei Größenordnungen bei der Stromaufnahme der Sendeendstufe 

bei identischen Übertragungsentfernungen. Bild 2 vergleicht 

die Versorgungsspannung von Sender- und Empfängerstromaufnahmen 

populärer Transceiver. Andere IC-Spezifikationen 

wie Leckströme und die Wake-up-Zeit beeinflussen den Stromverbrauch 

ebenfalls. Da sie jedoch nur bei geringen Datenraten kritisch 

sind, verringert sich ihr Einfluss bei Datenraten über 10 bit/s. 

Ein anderer wichtiger Parameter, der den Stromverbrauch der 

Endstufe beeinflusst, ist die Ausgangsimpedanz. Bei den meisten 

Sendern liegt der Wert unter 100 Ω. Eine geringe Impedanz wird 

nur für hohe Ausgangsleistungen zur Überbrückung großer Entfernung 

benötigt. Verglichen zu hochohmigen Ausgängen, die 

mehr zum Kurzstreckenfunk passen, führt dies jedoch zu einem 

fünf Mal höheren Strom als bei hochohmigen Ausgängen. Gleiche 

Empfängerempfindlichkeit und Effizienz der Sendeausgangsstufen 

vorausgesetzt, benötigt ein 900-MHz-Transceiver mit hoher Impedanz 

nur 1 mW in seiner Sendeendstufe zum Überbrücken derselben 

Entfernung. Ein 2,4-GHz-Transceiver mit 50 Ω Senderausgang 

benötigt dagegen 25 bis 40 mW. 

Ein wichtiger Parameter bei der Auswahl eines Sendeempfängers 

ist die Trägerfrequenz. Innerhalb der ISM-Bänder gibt es die 

Optionen 2,4-GHz oder Sub-GHz-Frequenzen. Zusätzlich beachtet 

werden müssen Reichweite, Stromaufnahme, Datenrate, Antennengröße, 

Interoperabilität (Standards) und weltweiter Einsatz. 

Wi-Fi-, Bluetooth- und ZigBee-Technologien bei 2,4 GHz werden 

am häufigsten eingesetzt. In Low-Power-Applikationen und 

solchen mit geringen Datenraten, wie Wireless-Sensoren und Medizin-Monitoring, 

Homesecurity/Automation und Smart-Metering, 

haben Sub-GHz-Wireless-Systeme verschiedene Vorteile. 

Dazu gehören eine größere Reichweite bei gegebener Leistung, eine 

reduzierte Stromaufnahme und geringere Erstellungs- und Betriebskosten. 

Gegenüber 2,4-GHz-Lösungen hat die Nutzung von Sub-GHz- 

Trägerfrequenzen folgende Vorteile. Da die Dämpfungsrate mit 

der Frequenz zunimmt, schwächen sich 2,4-GHz-Signale mehr ab 

als Sub-GHz-Signale. Bei 2,4 GHz gibt es durch die Reflexion an 

massiven Oberflächen zudem mehr Schwund (Fading). In überfüllten, 

dicht bebauten Umgebungen werden GHz-Signale stark 

bedämpft, was die Signalqualität ebenfalls beeinflusst. Biologisches 

Gewebe absorbiert HF-Energie frequenzabhängig. Niedrige Frequenzen 

können in einen Körper leichter eindringen ohne absorbiert 

zu werden, das heißt eine Sub-GHz-Strecke ist verglichen zur 

2,4-GHz-Strecke länger oder benötigt weniger Leistung. Obwohl 

sich Radiowellen geradlinig ausbreiten, werden sie abgelenkt, 

wenn sie auf eine feste Kante auftreffen. Mit abnehmender Fre- 



quenz nimmt dieser Ablenkwinkel zu. Dadurch können sich Sub- 

GHz-Signale besser um Hindernisse herum ausbreiten und der 

Blocking-Effekt reduziert sich. 

Die Friis-Gleichung belegt die guten Ausbreitungsmöglichkeiten 

der Sub-GHz-Transceiver. Sie zeigt, dass Übertragungsverluste 

bei 2,4 GHz ganze 8,5 dB über denen bei 900 MHz liegen. Das hat 

eine 2,67-fach längere Übertragungsstrecke zur Folge, bei 900 

MHz, da sich die Strecke mit jeder Erhöhung der Sendeleistung 

um etwa 6 dB verdoppelt. Um die Reichweite eines 900-MHz- 

Transceivers zu erreichen, benötigt eine 2,4-GHz-Lösung mehr als 

8,5 dB an zusätzlicher Leistung. Außerdem treten mehr Interferenzen 

auf. 

Die Umwelt ist überfüllt mit kollidierenden 2,4-GHz-Signalen 

verschiedenster Quellen wie Home- und Office-Wi-Fi-Hubs, Bluetooth-verbundenen 

Geräten und Handys sowie Mikrowellenöfen. 

Das führt zu vielen Interferenzen. Sub-GHz-ISM-Bänder werden 

dagegen meist zur zyklischen Übertragung mit geringem Duty- 

Cycle, ohne gegenseitige Störung, verwendet. Das ruhigere Übertragungsspektrum 

bedeutet einfachere Übertragung mit weniger 

Wiederholungen. Dies ist effizienter und spart Batterieenergie. 

Powereffizienz und Systemreichweite sind beides Funktionen 

von Empfängerempfindlichkeit und Sendefrequenz. Die Empfindlichkeit 

ist umgekehrt proportional der Kanalbandbreite. Schmalere 

Bandbreiten führen zu höherer Empfindlichkeit und ermöglichen 

einen effizienten Betrieb bei geringeren Übertragungsraten. 

Zum Beispiel beträgt die Abweichung von Sende- und Empfangsquarz 

bei 300 MHz je 10 ppm, bedeutet dies einen Frequenzfehler 

von 3 kHz bei Sender und Empfänger. Für effiziente Sende/Empfangs-Applikation 

sollte die minimale Kanalbandbreite jedoch 

zweimal die Fehlerrate betragen oder 6 kHz, was ideal ist für 

Schmalbandapplikationen. 

2,4 GHz erfordert eine Bandbreite von mindestens 48 kHz, was 

für Schmalbandapplikationen nicht erforderlich ist und mehr Leistung. 

Funkschaltkreise, die bei höheren Frequenzen arbeiten, einschließlich 

rauscharme Verstärker, Leistungsverstärker, Mischer 

und Synthesizer, benötigen mehr Strom, um die Leistung zu erbringen, 

die bei niedrigeren Frequenzen erzielt werden. 

Reichweite, geringe Interferenzen und geringerer Stromverbrauch 

sind die wesentlichen Vorteile von Sub-GHz-Applikationen 

im Vergleich zu 2,4-GHz-Applikationen. Ein Nachteil ist jedoch 

die im Vergleich zu 2,4-GHz-Lösungen größere Antenne. 

Die optimale Antennengröße bei 433-MHz-Applikationen kann 

bis zu etwa 18 cm betragen. Antennengröße und Frequenz sind 

jedoch umgekehrt proportional. Spielt die Größe eines Transceivers 

eine Rolle, können die Entwickler deshalb die Frequenz bis 

hin zu 950 MHz erhöhen, um so zu einer kleineren Antenne zu 

gelangen. 

Ein weiteres wesentliches Kriterium für den Stromverbrauch eines 

Transceivers ist die für die Datenübertragung benötigte Zeit. 

Diese ist wiederum abhängig von der Datenrate und dem Protokolloverhead, 

der zum Aufbau der Verbindung erforderlich ist. Für 

den Verbrauch von zyklisch arbeitenden Funkstrecken ist die Datenrate 

der wichtigste Parameter, die Stromaufnahme betreffend. 

Die durchschnittliche Stromaufnahme ist in etwa umgekehrt proportional 

zur Datenrate. Ein Transceiver für 100 kbps benötigt bei 

gleicher Datenmenge nur halb so viel Leistung wie einer für 50 

kbps. Bei einer vorgegebenen Datenmenge ist die Wahl einer höheren 

Datenrate deshalb ein Weg, um die Effizienz zu erhöhen. 

Beim Leistungsvergleich von verschiedenen UHF-Transceivern 

ist die Energie pro Bit ein besserer Indikator als der Stromverbrauch. 

Transceiver für hohe Datenraten weisen jedoch oft höhere 

Spitzenströme auf. Damit sind diese Transceiver ungeeignet für 

Batteriebetrieb oder Energy Harvesting, da sie große Kondensatoren 

benötigen mit Hunderten von μF. 

Standards wie 802.15.4 (ZigBee) oder Bluetooth bieten leistungsfähige 

Link- und Netzwerk-Layer. Jedoch machen diese 

Stacks 50 bis 75 Prozent des Transceiver-Verbrauchs aus und sie 

haben einen großen Overhead. Bei Ultra-low-power-Systemen ist 

die Standardisierungsoption „one size fits all“ nicht optimal. Dort 

sollten auf die Applikation zugeschnittene Protokolle zum Einsatz 

kommen. 

In einem Netzwerk haben zudem die Anforderungen an die Latenz 

einen großen Einfluss. Der Zeitbedarf eines Knotens für Hören 

(Empfangen) oder Horchen ist eine Funktion der Latenz. Ge- 

Bild 4: Blockdiagram eines typischen Wireless-Sensors basierend 

auf dem ZL70250. 

Bild 3: Durchschnittliche Leistung versus Datenrate eines Wireless- 

Sensors mit Verwendung des ZL70250-Transceiver. 

Bild 5: Sensor versorgt durch Energy Harvesting. 

Bilder: Eurocomp 



inge Latenz bedeutet kontinuierliches oder häufiges Horchen. In 

Systemen mit großem Duty-Cycle ist der Stromverbrauch des 

Empfängers zum Horchen der größte Anteil am Gesamtbudget. In 

802.15.4-Maschennetzwerken werden etwa neun Prozent der Systempower 

für den Empfang benötigt. Bei Systemen für hohe Datenraten 

verbraucht das Horchen nur einen geringen Teil, der 

Empfänger benötigt jedoch weiterhin über 50 Prozent des HF- 

Budgets. 

Ultra-Low-Power-UHF-Transceiver für SDR-Band 

Mit dem ZL70250 von Microsemi (Vertrieb: Eurocomp), einem 

Ultra-Low-Power-UHF-Sendeempfänger, lassen sich Sub-GHz- 

Funkstrecken für bis zu 50 m dort aufbauen, wo es auf geringste 

Stromaufnahme und geringsten Platzbedarf ankommt. Der sehr 

kleine IC (2 x 3 x 0,3 mm 3 Chip Scale Package mit 36 Anschlüssen) 

arbeitet ab 1,2 bis 1,8 V an einer Knopfzelle oder an Energy-Harvesting-Techniken 

und deckt den Sub-GHz-Frequenzbereich 795 

bis 965 MHz ab, so auch die ISM- und SDR-Bänder in den USA 

oder Europa. Er überträgt Datenraten bis 186 kBit/s und unterstützt 

Sprach- und komprimierte Audioübertragung sowie generell 

synchrone und asynchrone Übertragung. Für geringsten 

Stromverbrauch kann im zyklischen Betrieb der Duty Cycle reduziert 

werden. 

Lediglich zwei externe Bauteile werden für den Betrieb des ICs 

benötigt (Quarz und ein Widerstand), Schnittstellen für das Zusammenspiel 

mit einem Low-Power-Mikrocontroller sind SPI und 

Zweidraht. Die derzeit mögliche Netzwerkkonfiguration ist das 

Sternnetzwerk. Als Entwicklungsunterstützung werden der ZStar 

Protocol Stack und der proprietäre Stack von Microsemi angeboten. 

Alle Stacks laufen auf vielen Low-Power-µC-Familien. 

Folgende MACs vereinfachen den Einsatz 

Clear Channel Assessment (Erkennen freier Kanäle), Horchen mit 

automatischem Empfängerstart oder Schlafmode, automatisches 

Clear-to-Send (Sendefreigabe), Turn-Around und Sleep, Empfänger 

AGC, Packetbildung, Präambelbildung und Rahmensynchronisation 

sowie Whitening (sicheres Verschlüsseln). Außerdem 

werden zur Entwicklungsunterstützung das ZLE70250 Application 

Development Kit und verschiedene ZStar-Reference-Designs geboten. 

Weitere wesentliche Daten des ZL70250 sind: 

■■ 

Sendeleistung bis 0 dBm 

■■ 

Empfängerempfindlichkeit -90 dBm typ. bei 186 kbit/s 

■■ 

Stromaufnahme Sender typ. (bei 50 Ω Anpassung) 

■ ■ < 2 mA bei -13 dBm;< 5 mA bei -2 dBm 

Die Stromaufnahme des Empfängers ist < 1,9 mA, im Schlafmode 

sogar nur < 500 nA. Bei einem durchschnittlichen Stromverbrauch 

des Transceivers von 4...5 mA kann zum Beispiel ein damit ausgerüsteter 

Kopfhörer für Audioübertragung an einer Zelle zehn 

Stunden laufen. 

Mögliche Applikationen 

Das Blockdiagram eines typischen Wireless-Sensors, basierend auf 

dem ZL70250, zeigt Bild 4. Zu den möglichen Applikationen zählen 

Smartcard, Datenlogger, Ultra-Low-Power Wireless-Audio, 

Umgebungsmonitoring, In-Vehicle-Sensoren, RFID, Gebäudeautomation, 

Homesecurity,Transporttracking, Sensoren basierend 

auf Thin-Film-Batterien, um nur einige zu nennen. (ah) n 

Die Autoren: Reghu Rajan von Microsemi CMPG, Siegfried W. Best ist freier 

Journalist. 


DECT. M2M. Cordless Solution. 

”Made in Germany” 

Das plug & play-Funkmodul. 

Robust. Sicher. Weltweit. 

• M2M Communication wireless 

• Industrie qualifiziert 

• Applikationsservice möglich 

• externe Antenne möglich 

• weltweit einsetzbar 

• einfache Handhabung 

Nutzen Sie die langjährige Erfahrung des 

Marktführers GIGASET Communications GmbH für 

DECT. M2M. Cordless Projects. 

Das Modul ist zertifiziert für 

• DECT Europa 

• DECT 6.0 USA und Kanada 

• DECT (shifted regions) Südamerika 

• DECT Südostasien 

Die Spezifikation erhalten Sie bei: 

Gigaset Communications GmbH 

Willi Keckstein 

Frankenstraße 2 | 46395 Bocholt 

Telefon: +49 2871 912196 

Mail: willi.keckstein@gigaset.com 

EMS


Digitales Hochfrequenz-Dämpfungsglied 

Die Sperrkondensatoren sind bereits integriert 

Bild: IDT Integrated Device Technology 

Integrated Device Technology hat ihr erstes 

Glitch-Free Hochfrequenz-Dämpfungsglied 

mit integrierten Sperrkondensatoren 

auf den Markt gebracht. Es dient als Ersatz 

anderer Dämpfungsglieder mit gleicher 

Stellfläche, verringert allerdings die Stückliste, 

optimiert die Boardfläche und erhöht 

die Leistungsfähigkeit von Basisstationen 

und industriellen Anwendungen. Das IC 

IDTP1953 ist ein 6-Bit-HF-Dämpfungs- 

Das Ersatz-Dämpfungsglied mit 

DC-Sperrkondensatoren verkleinert 

die Stückliste und maximiert die 

Leistungsfähigkeit. 

stellen vereinfachen, die Zuverlässigkeit 

erhöhen und Schäden an teuren Baugruppen, 

wie zum Beispiel Leistungsverstärkern 

verhindern. 

Das IC IDTF1953 arbeitet von 400 bis 

4000 MHz und deckt einen Dämpfungsbereich 

von 31,5 dB in Schritten zu 0,5 dB (6 

Bit) ab. Er bietet eine extrem niedrige IM3- 

Verzerrung für eine verbesserte DPD- 

Pfad-Performance, was eine bessere Sendespektralmasken-Einhaltung 

und einen 

geringeren Stromverbrauch garantiert. Darüber 

hinaus bieten die Dämpfungsglieder 

eine geringe Einfügungsdämpfung (weniger 

als 1,35 dB bei 2 GHz) und hohe Genauigkeit 

(Fehler kleiner als 0,25 dB über 

der Temperatur), was eine bessere Empfindlichkeit 

und einen besseren Signal- 

Rauschabstand im Empfangspfad ermöglicht. 

Das Bauelement steht als Muster im 

20-poligen, 4 mm x 4 mm QFPN-Gehäuse 

zur Verfügung. (jj) 

n 

infoDIREKT 

520ei0513 

Hochfrequenz-RFID-Systeme für bis zu 250 °C 

HF-Tags in Metallumgebungen auch bei extrem hohen Temperaturen 

Bild: Contrinex 

Der Miniatur-Schreib-/Lesekopf Con Ident 

HF USB (ISO 15693) von Contrinex ist in 

einem M18-Gewindegehäuse mit einer 

Länge von nur 35 mm untergebracht. Es 

gehört zu einem Satz von vier besonders 

kleinen Schreib-/Leseköpfen (SLK), die direkt 

an einen USB-Port angeschlossen und 

Nur 35 mm lang ist der Miniatur-Schreib-/ 

Lesekopf Con Ident HF mit USB-Anschluss und 

M18-Gewindegehäuse. 

glied für die hohen Anforderungen in BTS 

(Base Transceiver Station) Empfangs-, Sende- 

und digitalen Vorverzerrungspfaden 

(DPD). Es ist pin- und ansteuerungskompatibel 

zu anderen Dämpfungsgliedern, 

enthält aber zusätzliche Sperrkondensatoren 

und basiert auf einem Design, das die 

Stückliste verringert und die Leistungsfähigkeit 

erhöht. Auf der Basis von IDTs 

Glitch-Free-Plattform verringert er temporäre 

Überschwinger oder „Glitches“ 

während MSB-Übergängen 

(Most Significant Bit) um 

bis zu 95 Prozent in Multistandard-4G-, 

3G- und 2G-Mobilfunk-Basisstationen 

und industriellen 

Anwendungen. Mit diesen 

Dämpfungsgliedern können 

Kunden ihre Software-Schnittdarüber 

mit Strom versorgt werden können. 

Zu diesem SLK-Satz gehören neben 

der Miniaturausführung auch ein 50 mm 

langer M18-SLK sowie zwei M30-Ausführungen 

in den Längen 35 mm und 50 mm. 

Durch Baugröße und direkte PC-Anschlussmöglichkeit 

sind diese Schreib-/Leseköpfe 

für viele Anwendungen in der Industrie 

attraktiv, bei denen Platzbeschränkungen 

eine wichtige Rolle spielen. Der 

speziell bei sehr hohen Temperaturen äußerst 

beständige RFID-Datenträger Con 

Ident HF (ISO 15693) bewies, dass er sowohl 

wechselnden als auch dauerhaft hohen 

Temperaturen problemlos standhält. 

Dies zeigten Tests, bei denen der Transponder 

2000 Mal im Wechsel jeweils 30 

Minuten einer Temperatur von 25 °C und 

250 °C ausgesetzt wurde. Überdies widerstand 

der neue Datenträger auch einer 

konstanten Temperatur von 250 °C mehr 

als 2000 Stunden. Damit ermöglicht dieser 

spezielle Tag die Rückverfolgbarkeit von 

Produkten in sehr schwierigen Umgebungen, 

beispielsweise in Lackieröfen der Automobilindustrie 

oder bei metallurgischen 

Pulver-Sinterverfahren. Die Datenträger 

entsprechen der Schutzart IP68/IP69K. 

Ebenfalls über diese Schutzart verfügen 

die RFID-Datenträger Con Ident HF zum 

bündigen Einbau in Metall (ISO 15693). 

Sie überwinden durch einen kleinen technischen 

Kniff die üblichen Schwierigkeiten 

von Hochfrequenz-RFID-Datenträgern in 

Metallumgebungen und können bündig in 

Metall eingebaut werden. Zudem widersteht 

dieser Datenträger über 2000 thermische 

Zyklen von 25 °C bis 180 °C, indem er 

den Extremtemperaturen jeweils im Wechsel 

30 Minuten lang standhalten musste. 

Auch bei einer konstanten Maximaltemperatur 

von 180 °C funktionierte der Transponder 

mehr als 2000 Stunden einwandfrei. 

(jj) 

n 

infoDIREKT 

522ei0513 



RF- und Mikrowellen- 

Messtechnik neu definiert 

Modulare Hardware und offene Software 

Erhöhen Sie Geschwindigkeit, Präzision und Flexibilität Ihrer Testanwendungen 

im RF- und Mikrowellenbereich mit der modularen Hardware und der offenen 

Software von National Instruments. Im Gegensatz zu traditionellen Messgeräten, 

die aufgrund des technologischen Fortschritts schnell veraltet sind, setzen Sie 

mit der Systemdesignsoftware NI LabVIEW und NI-PXI-Hardware die aktuellsten 

Technologien bei PC-Bussen, Prozessoren und FPGAs ein. 

WIRELESS-TECHNOLOGIEN 

National Instruments unterstützt zahlreiche 

Wireless-Standards, darunter: 

LTE 

802.11a/b/g/n/ac 

WCDMA/HSPA/HSPA+ 

GSM/EDGE 

CDMA2000/EV-DO 

Bluetooth 

>> ni.com/r e d e fi n e 

RF-Standards auf einen Blick – Poster jetzt kostenfrei bestellen: ni.com/rf-poster 

© 2013 | National Instruments, NI, ni.com und LabVIEW sind Marken der National Instruments Corporation.


Bluetooth-, Wi-Fi- und Zig Bee-Module 

Migration von IEEE 802.15.4 auf Wi-Fi oder Bluetooth 

Bild: Microchip Technology 

Microchip hat das Drahtlos-Portfolio bedeutend 

erweitert. Die Bluetooth-Ergänzungen 

schließen das PIC32-Bluetooth- 

Audio-Entwicklungs-Kit, ausgestattet mit 

Modulen, Stacks, Codecs und XBee-footprint-kompatiblen 

Steckmodulen mit integrierten 

Stacks ein. Die Wi-Fi-Angebote 

umfassen Wi-Fi-Module für den IEEE 

802.11 b/g-Standard mit Microchips freiem 

TCP/IP-Software-Stack für PIC-Mikrocontroller 

zur besseren Konfigurierbarkeit, 

außerdem XBee-footprint-kompatible 

Steckmodule mit integrierten Stacks für 

den benutzerfreundlichen Einsatz. Das 

Unternehmen bietet zudem eine 2,4-GHz- 

Verbindung, die zum ersten Mal beides auf 

einem Chip unterstützt, IEEE 802.15.4- 

und proprietäre Datenraten (von 125 kbit/s 

Die Erweiterungen 

schließen digitales 

PIC32-Bluetooth-Audiokit, 

Wi-Fi-Module, IEEE 

802.15.4- und proprietäre 

Verbindungen sowie X Bee 

footprint-kompatible 

Bluetooth- und Wi-Fi- 

Module ein. 

bis 2 Mbit/s) einschließlich 

Zig Bee, Mi Wi und 

weitere, proprietäre Protokolle. 

Es gibt eine ganze 

Reihe von drahtlosen 

Netzen, die auf einen 

niedrigen Leistungsbedarf angewiesen 

sind. Beispiele sind batteriebetriebene 

drahtlose Netze für die Gebäude- und Industrieautomation 

aber auch Zig Bee-RF- 

4CE-basierte Fernsteuerungen. Der Transceiver 

MRF24XA für 2,4 GHz, entsprechend 

IEEE-802.15.4, kommt mit einer 

Betriebsspannung von 1,5 bis 3,6 V aus 

und zieht für den Empfang nur 13 mA. 

Mancher Designer möchte seine Anwendung 

ohne großen Aufwand vom IEEE 

802.15.4-Standard auf Wi-Fi oder Bluetooth 

umstellen. Die zertifizierten Wi-Fiund 

Bluetooth-Steckmodule der RN XV- 

Serie können in jeden beliebigen XBee- 

Anschluss eingesteckt werden. Zur Vereinfachung 

des Designs sind die Stacks in das 

Modul integriert, das mittels ASCII-Befehlen 

konfiguriert und über eine serielle 

Schnittstelle mit jeder MCU verbunden 

werden kann. Andere Designer möchten 

zusätzliche erweiterbare Wi-Fi-Funktionen 

einbringen und unter anderem einen 

vollständigen Web-Server mit E-Mail hinzufügen. 

Das ist mittels eines konfigurierbaren 

TCP/IP-Stacks auf einem PIC-Mikrocontroller 

möglich. Die zertifizierten 

MRF24WG0MA/MB Low-Power-Module 

übernehmen alle Datenübertragungen gemäß 

IEEE 802.11b/g bis 54 Mbit/s und 

sind die ersten Module von Microchip, die 

einen ununterbrochenen Durchsatz von 5 

Mbit/s unterstützen. Damit ist ein footprint-kompatibler 

Migrationspfad von bereits 

vorhandenen Wi-Fi-Modulen geschaffen, 

der höhere Geschwindigkeit oder 

erhöhte Access-Point-Kompatibilität oder 

andere Eigenschaften ermöglicht. 

Für Bluetooth-Digital-Audio ist eine 

Entwicklungsplattform für beste Tonwiedergabe 

gefordert. Das PIC32-Bluetooth- 

Audio-Entwicklungs-Kit wurde angepasst 

an das bestehende stack-integrierte Bluetooth-Audiomodul 

mit kostengünstigem 

Bluetooth HCI-Transceivermodul auf 

Standardbasis, AVRCP- und A2DP-Bluetooth-Profilen 

für den PIC32, aber auch 

standardisierte und fortgeschrittene Audio-Codecs 

wie SBC, AAC und MP3. (jj)n 

infoDIREKT 

529ei0513 

Güte von größer als 10.000 

Hochfrequenzkondensatoren 

Messungen entsprechend EN 55025 (CISPR 25) 

Rosenberger nimmt EMV-Labor in Betrieb 

Bild: Globes 

Passive Plus Inc. (Vertrieb: Globes) 

Hersteller hochqualitativer 

Hochleistungsbauteilen, spezialisiert 

auf Kondensatoren hoher 

Güte (auch unmagnetische) und 

Leistungswiderständen, bietet 

jetzt ihre Hi-Q Kondensatoren mit 

sehr geringem ESR /ESL an (auch 

in SMD-Ausführung). Die rausch- 

armen mit hoher Eigenresonanz 

aufgebauten Kondensatoren eignen 

sich für den Einsatz in Sendeeinrichtungen, 

Mobilfunkbasisstationen, 

Navigationssysteme, 

MRI-Spulen (Kernspindetektoren) 

und Radaranlagen. Die Serie 

0505, mit einer Güte von größer 

als 10.000 gibt es jetzt auch mit 

Kennzeichnung. Weitere technische 

Merkmale sind: Abmessungen 

0,055“ x 0,055“ (1,39 cm x 

1,39 cm), WVDC 150 V (erweiterter 

WVDC 300 V) und Temperaturkoeffizient 

0 ±30 ppm/°C. 

infoDIREKT 

521ei0513 

Bild: Rosenberger Hochfrequenztechnik 

Seit Anfang des Jahres ist das Rosenberger 

EMV-Labor am Standort 

Fridolfing in Betrieb. Kernstück 

des EMV-Labors ist eine Absorberkabine, 

in der Störemissionsmessungen 

auf Komponentenebene 

nach EN 55025 (CISPR 25) 

sowie Störfestigkeitsprüfungen 

nach ISO 11452 durchgeführt 

werden. Die Absorberkabine ist 

mit Ferrit- und Hybridabsorbern 

ausgekleidet, Messungen im Frequenzbereich 

von 9 kHz bis 18 

GHz sind sowohl mit Antenne, 

Koppelzange als auch mit Streifenleitung 

möglich. Darüber hinaus 

werden entwicklungsbegleitende 

Untersuchungen durchgeführt. 

Beispielsweise Messungen 

der Signalintegrität von schnellen 

Datenverbindungen, Kopplungsmechanismen 

an HV-Systemen 

oder Abstrahlungsverhalten von 

HF-Komponenten im Fernfeld. 

infoDIREKT 

525ei0513 




Handheld-Vektornetzwerkanalysatoren 

Modelle für das 15 GHz-Band 

Bild: Anritsu 

Die Gerätetypen MS2027C und MS2037C 

aus der VNA Master Baureihe von Anritsu 

sind besonders für anspruchsvolle Anwendungen 

im Außeneinsatz geeignet. Sie haben 

kompakte Abmessungen von 211 mm 

x 315 mm x 78 mm. Der MS2037C bietet 

neben dem VNA auch einen 15 GHz Spektrumanalysator, 

der eine hohe Performance 

im Hinblick auf Empfindlichkeit (DANL), 

Dynamikbereich, Phasenrauschen, Frequenzgenauigkeit 

und Sweep-Geschwindigkeit 

bietet. Zudem verfügt er als einer 

der ersten Handheldgeräte auch über einen 

Pre-Selector in der Eingangsstufe. 

Der MS2027C VNA Master ist mit einem 

Arbeitsfrequenzbereich von 5 kHz bis 

15 GHz besonders geeignet für komplexe 

Kabel-, Wellenleiter- und Antennenmessungen, 

bei denen es um präzise, vektorkorrigierte 

2-Port-Magnitude- und Phasenmessungen 

im Zeit- und Frequenzbereich 

geht. Der vollreversierende 2-Port 

VNA bestimmt zeitgleich alle vier S-Parameter 

und bietet eine Sweep-Geschwindigkeit 

von 350 µs je Datenpunkt, wodurch 

dieser Gerätetyp auch zu einem idealen 

Gerät für die Filterabstimmung wird. 

Sowohl der MS2027C als auch der 

Die MS2027C/MS2037C Handheld- 

VNAs sind ideal für Anwendungen in 

der Luftfahrt- und Raumfahrt, für 

Satellitenkommunikationssysteme, 

für Wireless Backhaul-Anwendungen 

und für die Forschung. 

MS2037C nutzen die Handheld- 

Plattform des VNA Master. Mit 

ihrer Robustheit, der geringen 

Größe, einem Gewicht von nur 

4,5 kg und dem Batteriebetrieb 

sind die Analysatoren den unhandlichen 

Tischgeräten oder 

tragbaren VNAs im Außendiensteinsatz 

deutlich überlegen. Jedes Modell besitzt eine 

hoch auflösende grafische Benutzeroberfläche 

(GUI) sowie ein tageslichttaugliches 

213 mm-Display. (jj) 

n 

infoDIREKT 

528ei0513 

ADIsim RF-Version 1.7 

HF-Systementwicklung mit kostenlos verfügbarem Tool verbessert 

Analog Devices hat eine neue Version 

seines Designtools ADIsimRF 

veröffentliche. Das kostenlos verfügbare 

Tool ist als begleitende 

Software zum umfassenden Portfolio 

der RF-to-Digital-Funktionsblöcke 

konzipiert. Es ermöglicht 

das Modellieren von HF-Signalketten 

mit bestimmten Bauelementen 

aus dem Angebot an ADI 

HF-ICs und Datenwandlern. Mit 

der Version 1.7 kommen eine Reihe 

neuer Bausteinmodelle sowie 

verbesserte Unterstützung für das 

Berechnen von Fehlanpassungen 

zwischen verschiedenen Stufen 

hinzu. Sie bietet Verbesserungen 

für die Berechnung von Fehlanpassungen 

zwischen verschiedenen 

Stufen. Zu Fähigkeiten, die 

das Tool zum Berechnen von HF- 

Signalketten mitbringt, gehört die 

Möglichkeit, den skalaren Fehlanpassungsverlust 

zu berechnen, 

der durch unterschiedliche Ausgangs‐ 

und Eingangsimpedanzen 

zweier benachbarter Komponenten 

entsteht. Es wurden die Modelle 

zahlreicher Bauelemente, 

deren Impedanz nicht 50 Ohm 

beträgt, (zum Beispiel I/Q-Demodulatoren) 

modifiziert, um in vollem 

Umfang von der Fähigkeit des 

Tools zu profitieren. 

infoDIREKT 

524ei0513 

Temperaturbereich -40 bis +85 °C 

GPS- und Glonass-Module 

64 dB Isolation bei 4 GHz 

SPDT Hochfrequenz-Schalter 

Bild: Locosys/Hy-Line 

Im Hy-Line Communication Lieferprogramm 

befindet sich jetzt 

der auch nach der Automotive- 

Norm ISO/TS 16949:2009 zertifizierte 

GNSS Modul-Spezialist Locosys 

Technology. Basierend auf 

bekannten Chipsets von zum Beispiel 

Mediatek, CSR und ST Micro 

bietet Locosys eine Vielzahl verschiedener 

GPS- und Glonass- 

Module an. Je nach Anforderung 

in den Applikationen gibt es sehr 

kleine Module mit integriertem 

Flash oder ROM sowie optional 

mit oder ohne integrierter Antenne. 

Alle Module sind im Temperaturbereich 

-40 °C bis +85 °C spezifiziert. 

Das MC-1513-G (GPSund 

Glonass-Unterstützung, Galileo-ready) 

ist 15 mm x 13 mm x 

2,2 mm klein und verfügt über 

eine externe Antenne. 

infoDIREKT 

523ei0513 

Bild: Peregrine Semiconductor 

Peregrine Semiconductor hat 

jüngst die Verfügbarkeit des SP- 

DT-HF-Schalters PE42420 mit einer 

Isolation von 64 dB bei 4 GHz 

bekanntgegeben. Auf Ultra 

CMOS-Basis entwickelt und 

durch HaRP-Technologie verbessert, 

weist dieser Wechselschalter 

zudem eine hohe Linearität mit 

einem IIP3 von 65 dBm auf. Der 

HF-IC ist für den Bereich 0,1 bis 6 

GHz geeignet, unterstützt die übliche 

1,8-V-Steuerungslogik und 

kann dementsprechend bei niedrigen 

Spannungen zusammen mit 

Lower-Power-Mikrocontrollern 

eingesetzt werden. Die ESD-Festigkeit 

von 2 kV HBM an allen Anschlüssen 

vereinfacht den Fertigungsprozess. 

Der Baustein ist in 

einem 20-poligen 4 mm x 4 mm 

LGA-Gehäuse untergebracht. 

infoDIREKT 

531ei0513 


Neue Produkte 

P-Kanal-MOSFETs 

Kleine On-Widerstandswerte bis zu 20 mΩ 

Als High-Side-Lastschalter für Betriebsspannungen 

von 1,5 bis 5,5 V werden die 

zwei p-Kanal-MOSFETs SiP32458 und 

SiP32459 von Vishay Intertechnology mit 

kontrollierter Slew-Rate verwendet. Sie 

enthalten eine Gate-Pumpe, die einen 

niedrigen, spannungsunabhängigen On- 

Widerstand bis zu 20 mΩ gewährleistet 

und einen niedrigen Ruhestrom ermöglicht. 

Die Lastschalter besitzen ein kompaktes 

Wafer-Level-CSP-Gehäuse mit 

sechs Löthöckern (WCSP6) und bieten 

eine kontrollierte Einschalt-Slew-Rate 

von 3 ms (typ.) bei 4,5 V zur Begrenzung 

des Einschaltstroms in Anwendungen mit 

kapazitiven oder störempfindlichen Lasten. 

Niedrige On-Widerstandswerte von 

nur 30 mΩ (typ.) bieten die Lastschalter 

bei 1,5 V, 26 mΩ (typ.) bei 1,8 V beziehungsweise 

20 mΩ (typ.) bei 3,3 V oder 5 

V Gate-Spannung. 

Beide Typen sind für 3 A Dauerstrom 

ausgelegt und tragen durch ihren niedrigen 

Ruhestrom von nur 4,2 µA (typ.) zu einer 

längeren Batterielaufzeit von 

mobilen Geräte bei. Im abgeschalteten 

Zustand blockiert 

der Lastschalter SiP32458 

Rückströme aus der Last in die 

Spannungsquelle. Der Lastschalter 

SiP32459 enthält einen 

Ausgangsentladeschalter, der 

die kapazitiven Lasten nach 

dem Abschalten sehr schnell 

entlädt. 

Das WCSP6-Gehäuse hat eine Grundfläche 

von 1 mm x 1,5 mm und ein Rastermaß 

von 0,5 mm; dank einer Laminierung 

auf der Oberseite ist das Gehäuse sehr robust. 

Die Eingangslogik der Lastschalter 

ist für niedrige Logik-Schwellenspannungen 

ausgelegt, dadurch können die Schalter 

direkt an Niederspannungs-I/O-Pins 

angeschlossen werden; externe Pegelumsetzer 

oder Gate-Treiber für höhere Spannungen 

können entfallen, das spart Platz 

auf der Leiterplatte. Bei beiden Typen ist 

der Steuersignaleingang (EN) über einen 

Die Lastschalter sind für 3 A Dauerstrom ausgelegt und tragen 

durch ihren niedrigen Ruhestrom von nur 4,2 µA (typ.) zu einer 

längeren Batterielaufzeit mobiler Geräte bei. 

internen 2,8-MΩ-Pull-down-Widerstand 

mit Masse verbunden.Die beiden Lastschalter 

sind vorgesehen für den Einsatz 

in mobilen elektronischen Geräten wie 

zum Beispiel Smartphones, GPS-Navis, 

Digitalkameras, Media-Player, Notebooks, 

Tablet-PCs, Spielkonsolen, medizinische 

Geräte, Geräte zur Überwachung 

von Körperfunktionen, industrielle Messgeräte. 

Die Bauteile sind RoHS-konform 

und halogenfrei. (ah) 

n 

infoDIREKT 

671ei0513 

Bild: Vishay 

Superjunction-MOSFET 

Höhere Schaltfrequenzen durch zusätzlichen Pin 

Bild: STMicroelectronics 

Der MDmesh-V-Super-Junction-MOS- 

FET mit einer neuen Gehäusetechnologie 

von STMicroelectronics verbessert die Effizienz 

von Leistungs-Schaltungen in weißer 

Ware, Fernsehgeräten, PCs, Telekommunikations-Ausrüstungen 

und Server- 

Schaltnetzteilen. Einen direkt herausgeführten 

Source-Anschluss, der 

ausschließlich zum Steuern des Schaltvorgangs 

dient, besitzt das vierpolige Gehäuse 

des Typs TO247-4. Konventionelle Gehäuse 

besitzen dagegen für Schalten und 

Stromversorgung lediglich einen Anschluss. 

Der zusätzliche Pin verbessert die 

Schalt-Effizienz, was die Energieverluste 

senkt, höhere Schaltfrequenzen zulässt 

und damit die Realisierung kompakterer 

Netzteile erlaubt. 

ST entwickelte das Gehäuse gemeinsam 

mit Infineon, die ebenfalls eigene Superjunction-Bausteine 

einführen, so dass die 

Anwender die Vorteile einer Zweitlieferquelle 

nutzen können. Das Gehäuse des 

Typs TO247-4 besitzt eine Kelvin-Verbindung 

zur Source. Diese Verbindung umgeht 

die Common-Source-Induktivität 

des Haupt-Stromversorgungs-Anschlusses, 

so dass sich bis zu 60 Prozent der 

Schaltverluste eliminieren lassen. Designer 

können deshalb die Schaltfrequenzen 

Der MDmesh-V-Super-Junction-MOSFET 

mit einer neuen 

Gehäusetechnologie. 

höher wählen und haben dadurch die 

Möglichkeit, kleinere Filter-Komponenten 

einzusetzen. Im Verbund mit der 

MDmesh-Superjunction-Technologie 

von ST ergibt das neue Gehäuse umgerechnet 

auf die Halbleiterfläche eine sehr 

hohe Leitfähigkeit. (ah) 

n 

infoDIREKT 

674ei0513 



Neue Produkte 

Für Sicherheits-MCU-Plattform Hercules von TI 

Test- und Debug-Lösung 

Eine optimierte Test- und Debug-Lösung 

für die von Texas Instruments speziell für 

sicherheitskritische Applikationen nach 

IEC 61508 SIL-3 oder ISO 26262 ASIL D 

entwickelte Hercules-Mikrocontroller- 

Plattform stellt PLS Programmierbare Logik 

& Systeme mit ihrer Universal Debug 

Engine (UDE) 4.0.4. vor. 

Die beiden für Anwendungen in den Bereichen 

Automotive, Bahn und Luftfahrt 

beziehungsweise Industrieautomatisierung, 

Medizintechnik und Energietechnik 

optimierten Hercules-Mikrocontroller- 

Produktfamilien TMS570LS und RM4x 

zeichnen sich durch ihre ausgeprägten integrierten 

Sicherheitsfunktionen und 

durch skalierbare Leistungs-, Konnektivität- 

und Speicheroptionen aus. Den Kern 

bilden jeweils zwei im Lockstep-Mode arbeitende 

ARM-Cortex-R4-CPUs, die sich 

bei der TMS570LS-Serie mit bis zu 180 

MHz und bei den RM4x-Bausteinen mit 

bis zu 220 MHz takten lassen. Zusätzlich 

stehen Anwendern je nach Bausteinvariante 

und Zielapplikation bis zu 3 MByte 

FLASH, bis zu 256 KByte RAM, leistungsfähige 

PWM- und Timer-Module, Analog- 

Digital-Konverter sowie zahlreiche Kommunikationsschnittstellen 

zur Verfügung. 

Der Lockstep-Mode, ein intelligenter Speicherschutz 

und weitere Safety-Eigenschaften 

ermöglichen mit den Hercules-Mikrocontrollern 

die Einhaltung der Sicherheitsstandards 

IEC 61508 SIL-3 und ISO 26262 

ASIL-D. Die UDE 4.0.4 garantiert 

zusammen mit den zugehörigen 

Universal Access Devices 

UAD2 beziehungsweise 

UAD3 eine schnelle und auch 

eine stabile JTAG-Verbindung 

zu den jeweiligen Hercules- 

MCUs, wobei die umfangreichen 

On-chip-Debug-Ressourcen 

und die Peripherie-Einheiten 

der jeweiligen Produktfamilien 

detailliert unterstützt 

werden. Vorbereitete Targetkonfigurationen 

für die verschiedenen 

Hercules-Bausteine 

garantieren außerdem einen 

reibungslosen Entwicklungsstart. 

Die UDE unterstützt dabei alle gängigen 

Compiler mit den DWARF2/3 Debug- 

Informationen. 

Das integrierte MemTool ermöglicht eine 

sichere und schnelle Programmierung 

des On-Chip-Speichers. Zur Bewältigung 

komplexerer Aufgaben ist mit der integrierten 

Embedded Trace Macrocell (ETM) 

und dem Universal Access Device 3+ 

(UAD3+) ein Programm-Trace möglich, 

der nicht nur für die klassische Fehlersuche, 

sondern auch für Profiling-Messung 

und Code-Coverage-Analyse verwendet 

werden kann. Abgestimmt auf Anwendungsgebiete 

der Hercules-MCUs sind 

auch Target-Adapter mit elektrischer Isolation 

verfügbar. 

Die optimierte Test- und Debug-Lösung für die Hercules-Mikrocontroller-Plattform 

von TI. 

Die Zielapplikationen werden innerhalb 

der UDE-Software durch vielfältige Möglichkeiten 

der grafischen Darstellung von 

Variablen und ihren Verknüpfungen zu 

physikalischen Größen unterstützt. So 

kann der Debugger ohne Einschränkung 

des Echtzeitverhaltens bei laufendem Programm 

den gesamten Adressraum lesen 

und schreiben. Dies erlaubt eine periodisch 

aktualisierte Darstellung von Variablen, 

Registern und Speicherinhalten zur 

Laufzeit. Die periodische Aufzeichnung 

des Befehlszählers erlaubt eine statistische 

Profiling-Funktion mit Darstellung des 

prozentualen Anteils von Funktionen an 

der Laufzeit der Applikation. (ah) n 

infoDIREKT 

686ei0513 

Bild: PLS Programmierbare Logik & Systeme 

À la minute! 

Ein System, viele Anwendungen 

Der LPKF ProtoLaser U3 ist das Mehrzweck werkzeug 

für die Mikromaterial bearbeitung im Labor. 

Erfahren Sie mehr: www.lpkf.de/protolaserU3 


Neue Produkte 

Board-to-Board-Steckverbinder 

Mit 150-Grad-Drehung 

Schwimmende Steckverbinder 

Für eine sicheres Kontaktieren 

Bild: Rutronik 

Der RotaConnect von FCI (Vertrieb: 

Rutronik) ist ein Zwitter- 

Board-to-Board-Steckverbinder, 

der auf jeden Winkel zwischen 

+90 und -60 Grad eingestellt 

werden kann. Diese 150-Grad- 

Drehung wird durch seinen Stiftleistenkontakt 

und das münzförmige 

Prägeloch ermöglicht. Damit 

eignet sich der Steckverbinder für 

rechtwinklige, planparallele und 

abgewinkelte Anordnungen. Zu 

seiner Gestaltungsflexibilität trägt 

außerdem bei, dass der zu sich 

selbst passende Zwitter-Steckverbinder 

an beliebiger Stelle auf 

der Leiterplatte eingesetzt werden 

kann. Ein zweischenkliger 

Federkontakt bietet hohe Leistung 

und Zuverlässigkeit. Das Gehäuse 

schützt durch eine passive 

Verriegelung zur Gehäusebefestigung 

die Stifte und verhindert 

fehlerhaftes Stecken. Während 

des Reflow-Lötens schwimmt der 

Steckverbinder nicht. Er ist mit 

optionalen Seitenwinkeln zur besseren 

Befestigung auf der Leiterplatte 

und optionalen Zapfen für 

die Positionierung verfügbar. 

infoDIREKT 

663ei0513 

Bild: Iriso 

Die Board-to-Board Steckverbinder 

(B-to-B) von Iriso Electronics 

haben einen Toleranzausgleich 

bis zu einem Millimeter in X-,Yund 

Z-Achse. Durch diesen Toleranzausgleich 

der Steckverbinder 

reduzieren sich die Auswirkungen 

durch Vibrationen und Stöße. Die 

thermischen Einflüsse und Span- 

nungen auf die Lötpads durch 

Bestückungstoleranzen verringern 

sich und die S-Schwinge der 

Kontakte absorbieren unerwünschte 

äußere Einflüsse. Der 

integrierte Toleranzausgleich 

schützt die Kontaktflächen vor 

mechanischer Belastung und 

Reibkorrosion. Das Portfolio umfasst 

Varianten mit 30 bis 140 

Kontakten, Kontaktabstände von 

0,5 bis 2 mm und verschiedene 

Distanzüberbrückungen zwischen 

den Platinen. Die Positionierung 

der Platinen kann horizontal, inline 

und vertikal erfolgen. 

infoDIREKT 

200ae0413 

Projiziert-kapazitive Touchscreens 

Mit der Genauigkeit einer Nadelspitze 

Portable Messeinrichtung 

Transformatortests gemäß IEC 60076-18 

Bild: Molex 

Die projiziert-kapazitiven Touchscreens 

von Molex bauen auf der 

kapazitiven Berührungstechnologie 

des Unternehmens auf und 

ermöglichen eine hoch reaktive 

und intuitive bedienbare Multi- 

Touch-Funktionalität. Mit Hilfe 

dieser Touchscreens können Originalausrüstungshersteller 

individuelle 

Kundenbedürfnisse erfüllen 

und speziell angepasste Em- 

bedded-Software, unterschiedliche 

Bildschirm- und 

Glasausführungen, unterschiedliche 

Oberflächen und Ausgabeschnittstellen 

zur Verfügung stellen. 

Die projiziert-kapazitive Berührungstechnologie 

umfasst eine 

geätzte leitfähige Schicht, die 

eine Erkennung von Berührungen 

durch die Schutzschichten hindurch 

ermöglicht und eine Lebensdauer 

bis zu 200 Millionen 

Betätigungsvorgängen gewährleistet. 

Die 10-Punkt-Multi- 

Touch-Fähigkeit ermöglicht leistungsstarke 

Gestenerkennung. 

infoDIREKT 

622ei0513 

Bild: Caltest 

Unter der Bezeichnung SFRA45 

stellt Caltest ein Handheld-Instrument 

von N4L vor, das speziell 

dafür ausgelegt ist, im Feld den 

Frequenzgang von Leistungstransformatoren 

gemäß der Norm 

IEC 60076-18 zu prüfen. Dieses 

Handheld-Instrument gibt Ingenieuren 

die Möglichkeit, den Frequenzgang 

von Leistungstransformatoren 

(Power Transformers) 

direkt vor Ort zu testen und mit 

der vom Hersteller dokumentierten 

Charakteristik zu vergleichen. 

Etwaige Abweichungen können 

auf einen Fehler im Transformator 

– zum Beispiel Probleme mit der 

Isolierung oder mit der Kühlung – 

hindeuten. 

infoDIREKT 

12/16-kanalige Analog Front-Ends 

Spannungsmessung an Batteriezellen 

665ei0513 

Die hochpräzisen AFEs sorgen 

durch simultane Abtastung der 

Zellenspannungen für eine bessere 

Erfassung des Ladezustandes 

und maximieren die Lebensdauer 

der Akkusätze. Die 12- oder 

16-kanaligen Analog-Front-Ends 

MAX14920/MAX14921 von Maxim 

Integrated messen die Spannung 

an Batteriezellen. Mit ihnen 

lassen sich die Kosten für Batteriemanagement-Elektronik 

um 

bis zu 35 Prozent senken. Durch 

eine hochpräzise Gleichtakt-Pegelumsetzung 

und einen integrierten 

Präzisionsverstärker, der 

Bild: Maxim Integrated 

die Analog-Digital-Umsetzung 

vereinfacht, verdoppeln die Chips 

die Genauigkeit der Zellenspannungs-Messung. 

infoDIREKT 

621ei0513 



COM-Express-Typ-6-Module 

Starterkit zur Evaluierung und zum Prototyping 

Bild: MSC 

Zur Evaluierung und zum Prototyping 

von Embedded-Systemen, 

die auf einem COM-Express-Modul 

mit AMD Embedded-R-Series- 

APU (Accelerated-Processing- 

Unit) basieren, bietet MSC ein 

komplettes Starterkit an. Das in 

einem handlichen Koffer untergebrachte 

Starterkit MSC C6-SK- 

A7-T6T2 umfasst ein COM-Express-Typ-6-Baseboard 

sowie eine 

aktive Heatsink mit Lüfter und 

zwei DDR3-SO-DIMM-Speichermodule. 

Auf das Baseboard lässt 

sich ein COM-Express-Modul mit 

Embedded-R-Series-APU der 

heute aus vier unterschiedlichen 

Typen bestehenden Produktfamilie 

C6C-A7 von MSC stecken. Das 

Modul kann separat dazu bestellt 

werden. Zusätzlich ist das Starterkit 

mit einem 15-Zoll-XGA TFT- 

Display mit LED-Backlight inklusive 

der erforderlichen Kabel erhältlich. 

Andere Display-Typen 

oder Touch-Screen-Panels sind 

auf Anfrage lieferbar. Mit Abmessungen 

von 184 x 140 mm 2 bietet 

das kompakte Baseboard neben 

dem Modulsockel zahlreiche 

wichtige Peripherieanschlüsse, 

unter anderem auch die in der 

Typ-6-Erweiterung der COM-Express-Spezifikation 

V2.0 aufgeführten 

Schnittstellen. Dazu gehören 

konfigurierbare Digital- 

Display-Interfaces (DDI), die über 

je drei DisplayPort- und HDMI- 

Stecker und einen DVI-Anschluss 

genutzt werden können. 

infoDIREKT 

629ei0513 

ViscoTec - Perfekt dosiert! 

ViscoTec Pumpen- u. Dosiertechnik GmbH 

Amperstr. 13 | 84513 Töging a. Inn | Germany 

Telefon: 

+49 (0) 86 31 / 92 74 -0 

Internet: 

www.viscotec.de 

Bild: Comp-Mall 

Lüfterfreier 15-Zoll-Panel-PC 

Robust und wasserdicht nach IP65 

Robust und wasserdicht nach 

Schutzart IP65 an fünf Seiten und 

mit Schutz gegen Stöße und Vibration 

eignet sich der Panel-PC, 

Modell RPP-150, von Comp-Mall 

speziell für Anwendungen in rauer 

Umgebung. Einsatzbeispiele hierfür 

sind bei der Verarbeitung von 

Lebensmitteln, im Tiefkühlbereich, 

in staubbelasteter Umgebung, 

auf Baustellen, in der Forst/ 

Landwirtschaft und vieles mehr. 

Aufgrund der fast geschlossenen 

Bauweise kann der Panel-PC mit 

Wasser und Reinigungsmitteln 

abgespritzt werden. Aufgebaut ist 

er mit einem Intel-Celeron-M- 

Prozessor, einem Intel 910GMLE- 

Chipsatz, 2 GByte DDR3-SO- 

DIMM und HDD oder Wide-temperature-SSD 

mit sehr guter Grafik. 

Der Arbeitsbereich erstreckt 

sich von 0 bis 45 °C mit HDD oder 

-30 bis 70 °C optional. Vielseitige 

Einsatzmöglichkeiten ergeben 

sich durch das optionale PCIe- 

WLAN-Modul, die geringe Einbautiefe 

und die Erweiterungsmöglichkeiten 

mittels bootfähigem 

CF-II-Sockel, E-SATA und PCIe- 

Mini-Card-Steckplatz. Alle Steckverbindungen 

sind geschützt 

nach unter herausgeführt. Das 

LCD mit 15 Zoll Bildschirmdiagonale 

hat eine Auflösung von 1024 

x 768 Punkten, 300 cd/m2 Helligkeit, 

einen Kontrast von 800:1 

und einen resistiven Touchscreen. 

infoDIREKT 

630ei0513 

ViscoTec_Wärmeleit.indd 1 07.05.2013 09:41:39 

Der neue Standard 

ENIG statt Chemisch Zinn für Ihre Leiterplatte 

www.pcb-pool.com 

Ohne Aufpreis! 

Hochwertigste Oberfläche: ENIG 

Multilayer 

Preise bis zu 

50% gesenkt 

bei 2-5 Multilayer- 

Leiterplatten 


Neue Produkte 

CO, CO 2 

, SO 2 

und NO 

Emissionsüberwachung mit Gassensoren 

i.MX6 basiertes industrielles CPU-Modul 

Geeignet für Multimedia-Anwendungen 

Bild: smartGAS Mikrosensorik 

Auf Infrarottechnik basierende 

Gassensoren waren in der Vergangenheit 

häufig zu teuer und zu 

kompliziert in eine Anwendung zu 

integrieren. Nicht so die Silarex- 

Gassensoren von smart GAS Mikrosensorik. 

Bei der Emissionsüberwachung 

der Gase CO, CO 2 

, 

SO 2 

und NO kommen heute üblicherweise 

elektrochemische 

Sensoren zum Einsatz, deren Lebensdauer 

relativ beschränkt ist 

und die damit einen hohen War- 

tungsaufwand verursachen. Mit 

den Silarex-Gassensoren von 

smart GAS Mikrosensorik, die auf 

Infrarotabsorption (NDIR) beruhen, 

setzt das Unternehmen nun 

neue Maßstäbe. Die Sensoren besitzen 

die Vorteile der NDIR-Technologie 

und lassen sich durch die 

integrierte I 2 C-Schnittstelle einfach 

in ein Messgerät integrieren. 

Über diese Schnittstelle ist auch 

eine einfache Verrechnung der 

Sensorsignale möglich. Eine integrierte 

Funktionsüberwachung 

sorgt für hohe Verfügbarkeit der 

Messtechnik. Eine deutliche 

Überschreitung des Messbereichs 

führt nicht zu einem Ausfall des 

Sensors. 

infoDIREKT 

553ei0513 

Bild: Emitron/Rutronik 

Emtrion erweitert seine DIMM- 

Familie um ein industrielles Prozessor-Modul, 

das auf der Multicore-Cortex-A9-MX6-SoC-Familie 

von Freescale basiert. Das 

Modul ist vollständig elektrisch 

und mechanisch kompatibel mit 

allen Modulen der DIMM-Serie. Es 

ist über den Distributor Rutronik 

erhältlich. Der i.MX6 Prozessor 

von Freescale hat eine Rechenleistung 

von bis zu 10.000 MIPS 

und bringt mehrere GPUs sowie 

bis zu vier ARM NEON-Co-Prozes- 

soren mit VFPU mit. Damit eignet 

er sich für alle Multimedia-Anwendungen 

sowie für anspruchsvolle 

Steuerungsaufgaben im 

Embedded-Bereich. Das DIMM- 

MX6 Modul benötigt dafür keine 

Kühlung. Das Modul kann mit den 

Pin-kompatiblen Varianten des i. 

MX6-Prozessors bestückt werden, 

das heißt mit i.MX6 Solo (1 

Core), i.MX6 Dual (2 Cores) oder 

i.MX6Q (4 Cores). Beim Speicherausbau 

kann zwischen Onboard- 

Speicher von 512 MByte bis 8 

GByte Flash und 512 MByte bis 2 

GByte RAM gewählt werden. Es 

ist auch für den industriellen Temperaturbereich 

von -40 bis +85 

°C verfügbar. 

infoDIREKT 

679ei0513 

Digitale Massendurchflusssensoren 

Mit einer hohen Genauigkeit in beiden Strömungsrichtungen 

Bild: First Sensor 

Die First Sensor AG präsentiert die 

kostengünstigen Sensortechnics- 

WBI-Durchflusssensoren mit 

Messbereichen von 200 ml/min 

und 1 l/min. Die WBI-Serie bietet 

neben undirektionalen auch bidirektionale 

Sensoren zur Messung 

von Strömungen in beide Richtungen. 

Die digitalen Sensoren 

erreichen eine sehr hohe Genau- 

igkeit über den gesamten Durchflussbereich 

für positive und negative 

Flussrichtungen. Die Messwerte 

stehen als lineares Ausgangssignal 

über eine digitale 

I 2 C-Bus-Schnittstelle zur Verfügung. 

Die WBI-Massendurchflusssensoren 

nutzen ein sehr 

empfindliches thermisches Messprinzip 

und erkennen schon geringste 

Luft- und Gasströmungen. 

Sie können mit einer Spannungsversorgung 

von 2,7...5,5 V betrieben 

werden. Durch die geringe 

Leistungsaufnahme können die 

WBI-Strömungssensoren auch in 

batteriebetriebenen mobilen Geräten 

eingesetzt werden. 

infoDIREKT 

555ei0513 

Umspritzte Winkelsteckverbinder 

Mit Sechskant-Druckgussgewindering 

Für die Ansteuerung von DC- und BLDC-Motoren 

4-Quadranten-PWM-Servokontroller 

Bild: Binder 

Das M8-System für Industrieanwendungen 

von Binder mit seiner 

kleinen Baugröße wird ergänzt 

durch die 8-polige Winkeldose 

und den Winkelstecker, der seither 

erhältlich, jedoch nicht als 

Standardprodukt im Katalog geführt 

wurde, in den Polzahlen 3, 4, 

6 und 8. Die Tüllen der genorm- 

ten, umspritzten M8-Kabelsteckverbinder 

mit hoher Kontaktdichte 

sind mit einem Zinkdruckguss- 

Gewindering mit Sechskant zur 

einfachen und sicheren Montage 

versehen. Eingesetzt werden die 

verschiedenen Varianten des M8- 

er Systems hauptsächlich in der 

Sensor- sowie Steuer- und Regeltechnik. 

Die Standard-Kabellängen 

der umspritzten Steckverbinder 

betragen 2 und 5 m, sie sind 

in den Materialien PVC oder PUR 

erhältlich und können individuell 

in der Länge angepasst werden. 

infoDIREKT 672ei0513 

Bild: Maxon Motor 

Der kompakte, leistungsstarke 

4-Quadranten-PWM-Servokontroller 

Escon 70/10 von Maxon 

Motor ist für die effiziente Ansteuerung 

von permanentmagneterregten 

bürstenbehafteten DC- 

Motoren und BLDC-Motoren 

(bürstenlose DC-Motoren) mit 

Hall-Sensoren bis etwa 700 Watt 

ausgelegt. Er besitzt sehr gute 

Reglereigenschaften und einen 

sehr schnellen digitalen Stromregler 

mit großer Bandbreite für 

die Motorstrom-/Drehmomentkontrolle. 

Das driftfreie, gleichzeitig 

äußerst dynamische Drehzahlverhalten 

erlaubt einen Drehzahlbereich 

zwischen 0 und 150.000 

min -1 . Er verfügt über umfangreiche 

Funktionalitäten mit frei konfigurierbaren 

digitalen und analogen 

Ein- und Ausgängen und 

kann in diversen Betriebsmodi 

(Drehzahlregler, Drehzahlsteller, 

Stromregler) betrieben werden. 

infoDIREKT 

675ei0513 



Neue Produkte 

Benötigt weniger als 12,5 µA 

Digitaler Temperatursensor 

DC/DC-Abwärtswandler 

Wirkungsgrade bis 98 Prozent 

Bild: Measurement Specialties/Amsys 

Der Ein-Chip-Temperatursensor 

TSYS01 von Measurement Specialties 

(Vertrieb: Amsys) enthält 

ein Temperaturmesselement, einen 

24 Bit Delta-Sigma A/D- 

Wandler und einen internen EE- 

PROM. Die Verbindung des gemessenen 

digitalen 24-Bit-Temperaturwertes 

mit den intern 

gespeicherten Kalibrationswerten 

führt zu einer hochgenauen Temperaturinformation, 

verbunden 

mit einer sehr hohen Messwert- 

auflösung. Der Sensor kann über 

die die I²C- oder SPI-Schnittstelle 

an jeden Mikrocontroller angeschlossen 

werden. Der Sensor hat 

eine Ungenauigkeit von nur ±0,1 

°C, wobei auf Kundenwunsch die 

Genauigkeit sowie der Temperaturbereich 

angepasst werden 

kann. Des Weiteren benötigt das 

Bauelement einen Strom von weniger 

als 12,5 µA (im Standby 

kleiner als 0,14 µA) und er hat 

eine geringe Selbsterwärmung. 

Im QFN-Gehäuse untergebracht, 

benötigt der Sensor eine Versorgungsspannung 

von 3,3 V und 

eignet sich damit auch für mobile, 

batteriegebundene Anwendungen. 

infoDIREKT 

559ei0413 

Bild: Hy-Line Power Components 

Die von Hy-Line Power Components 

angebotenen Cool-Power- 

DC/DC-Abwärtswandler PI33xx 

und PI34xx erreichen Wirkungsgrade 

bis 98 Prozent dank Zero 

Voltage Switching (ZVS). Die 

PI33xx-Varianten bieten einen 

Eingangsspannungsbereich von 8 

bis 36 V und unterstützen den 

24-V-Industrie-Standard. Die 

PI34xx-Modelle sind mit einem 

Eingangsspannungsbereich von 8 

bis 18 V auf 12-V-Busse ausgelegt. 

Mit den Bausteinen im kompakten 

Land-Grid-Array-Gehäuse 

(14 mm x 10 mm x 2,56 mm) lassen 

sich Point-of-Load-Versorgungen 

mit Spannungswerten 

von 1 bis 4,1 V / 15 A, 3,3 bis 6,5 

V / 10 A sowie 6,5 bis 16 V / 8 A 

aufbauen. Für eine vollständige 

Spannungsversorgung werden 

neben einem PI33xx/34xx DC/DC- 

Wandler nur eine externe Induktivität 

und wenige Keramikkondensatoren 

als Ein- und Ausgangsfilter 

benötigt. Die Ausgangsleistung 

ist durch Parallelschalten 

mehrerer Cool-Power-Wandler 

über eine Eindraht-Verbindung 

ohne weitere Bauteile erhöhbar. 

infoDIREKT 

676ei0513 

SBC für Display-Anwendungen 

Maximale Auflösungvon 1280 x 768 Pixel 

Kompakte ITR-Gabellichtschranke 

Für Optoschalter, Digitalkameras und Drucker 

Bild: MEN 

Der Single-Board-Computer SC27 

von MEN Mikro Elektronik wurde 

für anspruchsvolle Display-Anwendungen 

mit geringem Platzangebot 

konzipiert und kann Panel-PCs 

mit einer Bilddiagonale 

von 7 bis 15 Zoll ansteuern, bei 

einer maximalen Auflösung von 

1280 x 768 Pixel. Sein lüfterloses 

Design ist robust und wartungsfrei. 

Gesteuert wird der SC27 von 

einem Intel-Atom-Prozessor der 

E600-Serie mit einer Taktfrequenz 

von bis zu 1,6 GHz. Basierend 

auf dem PCI-Express-Standard 

für die Prozessor-zu-Chipsatz-Schnittstelle 

bietet er flexible 

Möglichkeiten zur Anbindung anwendungsspezifischer 

I/O und eine 

verbesserte Grafikleistung. Die 

Verlustleistung liegt zwischen 5 

und 7 W. 

infoDIREKT 

677ei0513 

Bild: Everlight Electronics 

Everlight Electronics ergänzt seine 

ITR-Produktserie von Gabellichtschranken 

für Optoschalter, 

Digitalkameras und Drucker um 

den sehr kleinen ITR1205ST11A/ 

TR, mit einer Bauhöhe von lediglich 

2,7 mm. Eine Gabellichtschranke 

erkennt ein Objekt sobald 

es die Lücke im Schlitzschalter 

passiert und den Beleuch- 

tungsstrahl zwischen Emitter und 

Detektor unterbricht. Die Lichtschranken 

der ITR-Produktreihe 

bestehen aus einer IR-Diode und 

einem NPN-Silizium-Fototransistor, 

die doppelt vergossen wurden. 

Das in den detektierenden 

Fototransistor einfallende Licht 

kommt ausschließlich von der Infrarot-LED. 

Störendes Umgebungslicht 

wird durch das 

schwarze Epoxid unterdrückt. 1,1 

mm beträgt die Gabelweite und 

die Schlitzbreite 0,3 mm. 

infoDIREKT 

678ei0513 

Geringer spezifischer Widerstand 

EMI-Kontaktfinger aus vergoldetem Kupfer-Beryllium eliminieren EMV-Störungen 

Bild: Würth Elektronik 

Würth Elektronik eiSos entwickelt, 

fertigt und vertreibt passive 

und elektromechanische Bauelemente 

für die Elektronikindustrie. 

Als Spezialist für die elektromag- 

netische Entstörung verbreitert 

das Unternehmen sein Sortiment 

für Abschirmmaterialien jetzt um 

EMI-Kontaktfinger. Das Material 

der Kontaktfingerserie WE-SECF 

ist Kupfer-Beryllium und ist im 

Gegensatz zu Wettbewerbsprodukten 

vergoldet. Es kann daher 

nicht korrodieren und weist einen 

sehr geringen spezifischen Widerstand 

auf. Dank der breiten, 

vergoldeten Oberfläche können 

hochfrequente Störungen bei 

kleinster Impedanz an kontaktierte 

Gehäuse oder Masselagen von 

benachbarten Leiterplatten abgeführt 

werden. Embedded Systeme 

aller Art können so kostengünstig 

auf kleinstem Platz untereinander 

oder mit leitenden Gehäusen kontaktiert 

werden – dies erspart 

Montageaufwand und Kosten in 

der Produktion. Erhältlich sind 

nun 15 verschiedene Varianten, 

mit Höhen von 1,5 mm bis 13,0 

mm. Die EMI-Kontaktfinger können 

vollautomatisiert auf Leiterplatten 

bestückt werden und werden 

im Blistergurt geliefert. Alle 

Produkte sind ab Lager verfügbar 

und Muster kostenlos erhältlich. 

infoDIREKT 

673ei0513 


High Tech Toy 

Wetterstation TFA Nexus 

Besser als der Frosch im Glas 

Dank Mikroelektronik sind die Preise für leistungsfähige Wetterstationen auf Taschengeldniveau gefallen und 

durch Anwendung drahtloser Technik entfallen alle Kabelverbindungen. Wie die Technik einer solchen Station 

ausgelegt ist, zeigt dieser Beitrag am Beispiel der Nexus von TFA Dostmann . Autor: Siegfried W. Best 

Bild: Dostmann 

Bild 1: Die Hauptstation 

der Wetterstation 

Nexus zeigt sehr viele 

Aktuell-Werte für 

Temperatur, relative 

Feuchte, Windgeschwindigkeit 

und 

-richtung und anderes 

mehr. Außerdem gibt 

es eine in der Station 

errechnete Wettervorhersage. 

Bei der Nexus werden die Sensoraußenwerte über maximal 

100 m mittels Funkübertragung im ISM-Band übertragen. 

An der Hauptstation (Bild 1) erfolgt die Anzeige von 

Außentemperatur und Außenluftfeuchtigkeit, Regenmenge, 

Windgeschwindigkeit und Windrichtung, Innentemperatur 

und Innenluftfeuchtigkeit mit Komfortzone, absoluter und relativer 

Luftdruck und Vergangenheitswerte der letzten 24 Stunden. 

Über den in der Hauptstation eingebauten Luftdrucksensor und 

die registrierten Luftdruckschwankungen werden von zwei RISC- 

Mikrocontrollern eine Wettervorhersage und die Luftdrucktendenz 

errechnet. Auch bietet das Gerät eine grafische Darstellung 

des Verlaufs von Luftdruck, Temperatur oder Luftfeuchtigkeit für 

24 Stunden, die Berechnung von Windchill-Temperatur und Taupunkt, 

Max-Min-Funktionen und programmierbare Alarmzustände, 

wie Temperaturalarm, Sturmwarnung und so weiter. 

Weitere Merkmale sind die DCF-Funkuhr mit Weckalarmen 

und Snooze-Funktion, Datumsanzeige mit Wochentag, Zeitpunkt 

für Sonnenauf- und -untergang, Anzeige der Mondphase, Datenspeicher 

für 3000 Wetteraufzeichnungen in der Hauptstation und 

die LED-Hintergrundbeleuchtung mit Lichtsensor. 

Die Hauptstation verfügt über eine USB-Schnittstelle zu einem 

PC. Mit der mitgelieferten Auswertungssoftware können beliebige 

Messwerte abgelegt und die Daten weiterverarbeitet werden. 

Die DCF-77 77,5 kHz-Empfangseinheit versorgt die Funkuhr. 

Im Inneren verfügt die Hauptstation über Sensoren für Innentemperatur 

und Raumluftfeuchtigkeit, die Werte werden in einer 

MCU vom Typ ATtiny 85 verarbeitet. Auf 433,92 MHz arbeitet der 

integrierte UHF-Empfänger für die Messwerte der Außensensoren. 

Er empfängt mit einer schwenkbaren 75 mm langen Antenne. 

Der Hauptcontroller vom Typ ATtiny 85 errechnet zusammen 

mit dem zweiten Hauptcontroller, der Barometer- und Weatherstation-MCU 

Luftdruck- und Luftfeuchtigkeits-Trends, sowie mit der 

RCC/Sunrise/Sunset-MCU die Mondphasenanzeige und die Zeiten 

des Sonnenauf- und untergangs. In den zwei Hauptcontrollern, 

die auch die Grafik-LCD ansteuern, speichert die Hauptstation bis 

zu 3000 Wetterdaten. Verbindet man sie mittels USB und der Soft- 

Bild: S. Best 

Bild 2: Außenstation mit dem Anemometer, dem Windrichtungszeiger, der Solarzelle 

und der Antenne für die Übertragung der drei Messwerte auf 433,92 MHz. Im 

Gehäuse des Anemometers befinden sich der 433,92 MHz Sender und zwei 

AA-Zellen. 

Bild 2a: Regenmesser mit 433,92 MHz Sender im Inneren, versorgt mit zwei 

AA-Zellen. Durch zyklischen Betrieb des Senders mit großem Duty-Cycle von 183 s 

ist lange Batteriedauer garantiert. 





High Tech Toy 

Technische Daten 

■ Übertragungsfrequenz: 433,92 MHz 

■ Funkübertragungsdistanz: Thermo- 

Hygro-Sensor und Windmesser, Regenmesser 

100 Meter maximal 

■ Übertragungszyklen: Thermo-Hygro-Sensor 

47 s, Regenmesser 183 

s, Windmesser 33 s, Innentemperatur 

10 s, Raumlufttemperatur 10 s 

■ Messbereiche/Genauigkeit: Barometrischer 

Luftdruckmessbereich 

500 bis 1100 hpa, barom. Druckaufl 

ösung 0,1 hpa, barom. Luftdruckmessgenauigkeit 

+/- 3 hpa 

■ Außentemperatur-Messbereich -40 

bis 80 °C, Innentemperatur-Messbereich 

-9,9 bis 60 °C 

■ Genauigkeit +/- 1 °C oder +/- 2 °F 

■ Aufl ösung 0,1 °C oder 0,2 °F 

■ Luftfeuchtigkeitsanzeige 0 bis 99 % 

Genauigkeit +/-5 % 

Aufl ösung 1 % 

■ Anzeige Windrichtung 16 Positionen 

■ Genauigkeit +/-11,25 Grad, Aufl ö- 

sung 22,5 Grad 

■ Wind-Geschwindigkeitsanzeige 0 

bis 199,9 km/h 

■ Genauigkeit +/- (2 km/h + 5 %), 

Ausgangspunkt 3 km/h 

ware mit einem Windows-PC, ist es möglich, eine unbegrenzte 

Anzahl von Wetterdaten anzuzeigen und zu speichern. 

Die externen Sensoren sind ein Thermo-Hygrometer-Sensor, 

ein Anemometer, ein Windrichtungssensor und ein batteriebetriebener 

Regensensor. Das Anemometer wird von einer Solarzelle 

versorgt, zusätzlich gibt es zwei AA-Zellen als Backup. Per Funk 

(433,92 MHz) werden die Daten der Außensensoren auf die 

Hauptstation übertragen. An diese lassen sich bis zu fünf Thermo- 

Hygrometer-Sensoren per Funk anbinden und ermöglichen so die 

Anzeige von Temperatur und Luftfeuchtigkeit von fünf Orten. ■ 

Der Autor: Siegfried W. Best ist freier Journalist in Regensburg. 


400ei0513 

a 

1 

2 

Bild: S. Best 

Bild 5 (links): Kodierscheibe (befestigt an der Windfahne) für die Erfassung 

der Windrichtung, angestrahlt von einer LED im schwarzen Bügel (a). Bild 5 

(rechts): Das Licht der LED wird auf der Seite gegenüber von vier Photodioden 

empfangen (1), Reed-Relais für Winderfassung (2), Mikrocontroller (3). 

Bild: S. Best 

3 

1 

2 

3 4 

1 

2 

5 

5 

6 

7 

4 

Bild: S. Best 

8 

Bild 3: Oberseite der Mutterplatinen der Hauptstation mit den wesentlichen 

Funktionskomponenten. (1) Quarze, (2) 3,58 MHz und 32,768 kHz für 

System-Control-MCU, (3) Hygrometer, (4) In-/Out-Thermometer/Hygrometer- 

MCU, (5) 32,768 Quarz, (6) 3,58 MHz Quarz, beide Quarze für Barometer und 

Weatherstation-MCU, (7) 77,5 kHz Empfänger-Quarz, (8) Sensor für 

Barometer. 

Bild: S. Best 

Bild 4: Unterseite der Mutterplatinen der Hauptstation mit den wesentlichen 

Funktionskomponenten. (1) System-Control-MCU, (2) RCC und Sunrise/ 

Sunset-MCU, (3) Kontakte zur Grafik-LCD, (4) Barometer und Weatherstation- 

MCU. 

3 


Verzeichnisse/Impressum 

Inserenten 

Beta LAYOUT 77 

CONTRINEX 43 

CWIEME 

Beilage 

Digi-Key 

TS, 2. US 

Emba-Protec 

3. US 

Fischer Elektronik 3 

Gigaset 69 

GlobTek 37 

HAMEG 57 

HKR 74 

Industrie RAT 10 

Infineon Technologies 7 

Inpotron 47 

Iriso Electronics 11 

Linear Technology 23 

LPKF 75 

MathWorks 

4. US 

Maxim 13 

meister-boxx 61 

Microchip 25 

MSC Vertriebs 5 

MTS Systemtechnik 76 

National Instruments 71 

Panasonic Electric Works 29, 45 

Rohde & Schwarz 53 

RS Components 9 

Silicon Laboratories Titelseite 

Toellner 35 

TRINAMIC 57 

ViscoTec 77 

Würth 39 

Unternehmen 

Agilent Technologies 65 

Allegro Microsystems 26 

Alpha-Numerics 54 

AMS 11 

Amsys 79 

Analog Devices 9, 73 

Anritsu 73 

AOS 45 

Atmel 24 

AWR 65 

Binder 78 

Blume Elektronik Distribution 39 

Cadence Design Systems 9, 48 

Caltest Instruments 9, 76 

COG Deutschland 8 

Comp-Mall 77 

Contrinex 70 

Cree 43 

Digi-Key 26 

Dostmann 80 

Emtrion 78 

Energy Micro 26 

Eurocomp 66 

Evatronix 9 

Everlight Electronics 79 

EVG Martens 47 

Fairchild Semiconductor 44 

FCI 76 

First Sensor 78 

Fujitsu Semiconductor 8, 22 

Globes 72 

Hy-Line Communication 73 

Hy-Line Power Components 79 

iC-Haus 24 

Infineon Technologies 46 

Integrated Device Technology 70 

International Rectifier 40, 44 

Iriso Electronics 76 

JTAG Technologies 59 

Linear Technology 46 

Littelfuse 28 

Locosys Technology 73 

Maxim Integrated 76 

Maxon Motor 78 

Measurement Specialties 79 

MEN Mikro Elektronik 79 

Mentor Graphics 15, 50 

Microchip 22, 72 

Microsemi 66 

Molex 76 

Mouser Electronics 9, 26 

MSC 77 

Murata Power Solutions 39 

N4L 76 

National Instruments 62, 65 

Netmodule 11 

Nikkohm 45 

NXP Semiconductors 47 

Pacific Power Source 9 

Passive Plus 72 

Peregrine Semiconductor 73 

PLS Programmierbare Logik & 

Systeme 75 

Power Integrations 32 

Rohde & Schwarz 16 

Rohm Semiconductor 27, 43 

Rosenberger Hochfrequenztechnik 72 

RS Components 57 

Rutronik 12, 76, 78 

Setron 27, 45 

Silicon Laboratories 14, 18 

Smart GAS Mikrosensorik 78 

Spansion 8 

STMicroelectronics 27, 74 

Taiwan Semiconductor 27 

Texas Instruments 75 

Vishay Intertechnology 74 

WDI 45 

Würth Elektronik eiSos 79 

XMOS 25 

Zuken 65 

ZVEI 10 

Impressum 

REDAKTION 

Chefredakteur: 

Dipl.-Ing. Hans Jaschinski, (jj) (v.i.S.d.P.), 

Tel: +49 (0) 8191 125-830, 

E-Mail: hans.jaschinski@huethig.de 

Redaktion: 

Dipl.-Ing. Andrea Hackbarth (ah), Tel: +49 (0) 8191 125-243, 

E-Mail: andrea.hackbarth@huethig.de 

Dipl.-Ing. Alfred Vollmer (av), freier Mitarbeiter 

Tel: +49 (0) 89 60 66 85 79, E-Mail: ei@avollmer.de 

Redaktion all-electronics: 

Hilmar Beine (hb), Tel.: +49 (0) 6221 489-360, 

Melanie Feldmann (mf), Tel.: +49 (0) 6221 489-463 

Stefan Kuppinger (sk), Tel.: +49 (0) 6221 489-463 

Dr. Achim Leitner (lei), Tel.: +49 (0) 8191 125-403 

Ina Susanne Rao (rao), Tel.: +49 (0) 8191 125 494 

Office Manager und Sonderdruckservice: 

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

E-Mail: waltraud.mueller@huethig.de 

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 

Zur Zeit gilt die Anzeigenpreisliste Nr. 42 vom 01.10.2012 

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-und Leser-Service: 

Tel: +49 (0) 6123 9238-201, Fax: +49 (0) 6123 9238-244, 

E-Mail: leserservice@huethig.de 

Leitung Herstellung: Horst Althammer 

Art Director: Jürgen Claus 

Layout und Druckvorstufe: 

Vera Fassbender 

Druck: pva GmbH, Landau 

ISSN-Nummer: 0174-5522 

Jahrgang/Jahr: 44. Jahrgang 2013 

Erscheinungsweise: 11 Ausgaben jährlich 

Bezugsbedingungen/Bezugspreise 2013 (unverbindliche 

Preisempfehlung): 

Jahresabonnement (inkl. Versandkosten) Inland € 178,00; 

Ausland € 188,00. 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 2013, Heidelberg. 

Eine Haftung für die Richtigkeit der Veröffentlichung kann trotz 

sorgfältiger Prüfung durch die Redaktion, vom Ver leger und 

Herausgeber nicht übernommen werden. Die Zeitschriften, alle 

in ihr enthaltenen Beiträge und Abbildungen, sind urheberrechtlich 

geschützt. Jede Verwertung außerhalb der engen 

Grenzen des Urheberrechtsgesetzes ist ohne Zustimmung des 

Verlages unzulässig und strafbar. Dies gilt insbesondere für 

Vervielfältigungen, Übersetzungen, Mikroverfilmungen und die 

Einspeicherung und Bearbeitung in elektronischen Systemen. 

Mit der Annahme des Manuskripts und seiner Veröffent lichung 

in dieser Zeitschrift geht das umfassende, ausschließliche, 

räumlich, zeitlich und inhaltlich unbeschränkte Nutzungsrecht 

auf den Verlag über. Dies umfasst insbesondere das Printmediarecht 

zur Veröffentlichung in Printmedien aller Art sowie 

entsprechender Vervielfältigung und Verbreitung, das Recht 

zur Bearbeitung, Umgestaltung und Übersetzung, das Recht 

zur Nutzung für eigene Werbezwecke, das Recht zur elektronischen/digitalen 

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 

von Gebrauchsnamen, Handelsnamen, Warenbezeichnungen 

und dergleichen in dieser Zeitschrift berechtigt auch ohne 

besondere Kennzeichnung nicht zur Annahme, dass solche 

Namen im Sinne des Warenzeichen- und Markenschutzgesetzgebung 

als frei zu betrachten wären und daher von jedermann 

benutzt werden dürfen. 

Für unverlangt eingesandte Manuskripte wird keine Haftung 

übernommen. Mit Namen oder Zeichen des Verfassers gekennzeichnete 

Beiträge stellen nicht unbedingt 

die Meinung der Redaktion dar. Es gelten die allgemeinen 

Geschäftsbedingungen für Autorenbeiträge. 

Auslandsvertretungen 

Schweiz, Liechtenstein: 

Holger Wald, Hüthig GmbH, Im Weiher 10, 69121 Heidelberg 

Tel.: +49 (0) 6221 489-206, Fax: +49 (0) 6221 489-482 

E-Mail: holger.wald@huethig.de 

Österreich, Großbritannien, USA, Kanada: 

Marion Taylor-Hauser, Max-Böhm-Ring 3, 95488 Eckersdorf, 

Tel.: +49 (0) 921 316 63, Fax: +49 (0) 921 328 75, 

E-Mail: taylor.m@t-online.de 

Angeschlossen der Informationsgemeinschaft zur 

Feststellung der Verbreitung von Werbeträgern (IVW), 

(Printed in Germany) 

Datenschutz 

Ihre Angaben werden von uns für die Vertragsabwicklung und für 

interne Marktforschung gespeichert, verarbeitet und genutzt und 

um von uns und per Post von unseren Kooperationspartnern über 

Produkte und Dienstleistungen informiert zu werden. Wenn Sie 

dies nicht mehr wünschen können Sie dem jederzeit mit Wirkung 

für die Zukunft unter leserservice@huethig.de widersprechen. 



„Heben Sie ab, z.B. mit einem 

besseren Betriebsergebnis 

als Ihre Konkurrenz.“ 

Schutzverpackungen mit Verstand 

müssen sich „flexibel“ den ändernden Prozessen 

des globalen Wirtschaftsmarktes anpassen. 

- Extrem schneller Verpackungsvorgang 

- Präzise Kalkulation der Prozesskosten 

- Reduzierung der Verpackungsvielfalt 

um bis zu 90% 

- Verpacken in chaotischer Reihenfolge möglich 

- Kein zusätzliches Füllmaterial (z.B. Schaum, etc.) 

- Umweltfreundlich, da ungetrennt zum Altpapier 

- Wiederverwendbar 

Jetzt informieren und mit unseren Verpackungen 

Prozesskosten reduzieren. 

www.emba-protec.de 

Emba-Protec GmbH & Co. KG 

Telefon +49 (0) 57 31 30 888-0 

info@emba-protec.de

® 

m 

Mehr Infos unter 

www.mathworks.de/accelerate 

Technisches Informationsmaterial 

Demo-Videos 

Testversion 

GENERIEREN SIE 

AUTOMATISCH 

HDL CODE 

aus 

MATLAB 

und 

Simulink 

matlabexpo.de 

Die größte MATLAB & Simulink Konferenz 

im deutschsprachigen Raum 

2. Juli 2013 - München 

©2012 The MathWorks, Inc. 

HDL CODER konvertiert automatisch 

Simulink-Modelle und MATLAB-Algorithmen 

in Verilog und VHDL Code für FPGAs oder 

ASIC-Designs. Der Code ist sowohl Bit- und Zyklen-genau 

als auch synthetisierbar. 

® 

®

PDF-Ausgabe herunterladen (28.7 MB) - elektronik industrie

Erfolgreiche ePaper selbst erstellen

Template löschen?

Als Template speichern?