DE10108640A1 - Sensoranordnung zur kontaktlosen Strommessung - Google Patents

Abstract

Es ist eine Sensoranordnung zur kontaktlosen Strommessung mit zwei gegensinnig stromdurchflossenen Leiterabschnitten (L1, L2) angegeben und mit zwei Sensoren (S1, S2), welche bevorzugt in einem gemeinsamen Chip (IC) parallel zur Leiterebene angeordnet sind. In einer Auswerteschaltung (SK, FK) wird ein durch Verknüpfung der Meßwerte (M1, M2) der Sensoren (S1, S2) gebildetes Meßsignal bereitgestellt. Die Sensoren (S1, S2) sind dabei so ausgebildet, daß jeweils eine Magnetfeldkomponente, welche vom zu messenden Strom (I1, I1') hervorgerufen ist, in der von den Leiterabschnitten aufgespannten Ebene (xz) erfaßt wird. Die beschriebene Schaltung ist einfach aufbaubar und weist eine geringe Empfindlichkeit gegenüber fertigungsbedingten Positionstoleranzen auf.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Sensoranordnung zur kontaktlosen Strommessung.

Die Messung eines Stromes mittels des Magnetfeldes, welches von einem stromdurchflossenen Leiter hervorgerufen wird, ist hinreichend bekannt. Dabei wird der zu messende Strom kon­ taktlos mit einem Magnetfeldsensor, beispielsweise einem Hall-Element oder einer Feldplatte, erfaßt. Bei dieser Metho­ de ist es nicht erforderlich, den Stromkreis zur Messung zu öffnen. Somit entfallen Kontaktierungsprobleme. Da der Meß­ kreis vom zu messenden Strom galvanisch getrennt ist, können auch Messungen an hohen Spannungen gefahrlos durchgeführt werden. Weiterhin ist die Strommessung mit der beschriebenen Methode praktisch verlustleistungs- und rückwirkungsfrei.

Den beschriebenen Vorteilen der kontaktlosen Strommessung stehen jedoch in der Praxis gravierende Nachteile gegenüber. Insbesondere bei kleinen und mittleren Stromstärken ist das den stromdurchflossenen Leiter umgebende Magnetfeld verhält­ nismäßig klein. Ein Strom von 10 A durch einen kreisrunden Leiter beispielsweise bewirkt im Abstand 2 mm von der Leiter­ achse ein Feld von 1 mT. Daraus ergibt sich die Forderung, daß ein Magnetfeldsensor möglichst nahe am Leiter anzuordnen ist.

In praktischen Anwendungen können Meßfehler mit dem beschrie­ benen Meßprinzip beispielsweise dadurch entstehen, daß die Relativposition des Sensors zum Leiter, genauer zur Leiter­ achse, Schwankungen unterworfen ist, beispielsweise aufgrund von Fertigungstoleranzen. Das Magnetfeld um einen stromdurch­ flossenen Leiter ist proportional zum Kehrwert des Abstands des Sensors zur Leiterachse. So führt eine Lageabweichung in radialer Richtung vom Leiter von 0,1 mm im obigen Zahlenbeispiel bereits zu einem relativen Meßfehler von 4,8%. Neben fertigungsbedingten Fehlern, welche noch verhältnismäßig ein­ fach herauskalibrierbar sind, können weitere Meßfehler durch thermische Effekte, Verdunstungen von Weichmachern in Plasto­ meren oder Aufquellen durch Absorption von Wasserdampf auf­ treten. Eine weitere Fehlerquelle der beschriebenen Strommeß- Methode sind Hintergrundfelder, beispielsweise das Erdfeld, remanente Felder nahegelegener Eisenteile sowie transiente Störimpulse bedingt durch Zündspulen, Bürstenfeuer etc., wel­ che alle zu einer Verfälschung eines Meßergebnisses beitragen können. Es ist bekannt, durch Hintergrundfelder bedingte Meß­ fehler beispielsweise durch Mu-Metall-Schirme oder durch dif­ ferentielle Messungen mittels einer S-förmigen Leiterschleife zu vermeiden. Weiterhin können zur Vermeidung von Positi­ onstoleranzfehlern mit Trafoblechen oder Magnetkeramiken ein konzentrierter magnetischer Fluß sowie ein Luftspalt erzeugt werden, in dem das Feld nahezu homogen ist. Praktische Reali­ sierungen dieser beschriebenen Meßvorrichtungen haben jedoch den Nachteil, daß sie von Temperaturkennlinien der Magnet­ werkstoffe abhängig sowie mit hohem Gewicht und hohen Her­ stellungskosten verbunden sind.

In dem Dokument "Non-plate-like Hall magnetic sensors and their applications" von R. S. Popovic, Sensors and Actuators 85 (2000) 9-17, ist ein vertikaler Hall-Sensor angegeben, welcher ein Magnetfeld erfassen kann, das parallel zur Chip- Oberfläche des Hall-Sensors besteht.

Herleitungen zur analytischen Feldberechnung von Magnetfel­ dern um rechteckförmige Leiter können beispielsweise dem Do­ kument "Electrodynamics of Electrical Machines", Milos Stafl, Czechoslovak Academy of Sciences, 1967, Seiten 65 ff. entnom­ men werden.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Sensoranord­ nung zur kontaktlosen Messung eines Stroms anzugeben, welche bei einfachem Aufbau unempfindlich gegenüber Fertigungstole­ ranzen ist.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe mit einer Sensoranordnung zur kontaktlosen Strommessung gelöst, aufweisend

• - einen ersten Leiterabschnitt zum Führen eines zu messenden Stroms,
• - einen zweiten Leiterabschnitt, der in gleicher Erstrec­ kungsrichtung wie der erste Leiterabschnitt und von diesem beabstandet angeordnet ist, zum Führen des zu messenden Stroms in bezüglich erstem Leiterabschnitt gegensinniger Stromrichtung,
• - einen ersten Sensor zum Erfassen einer vom zu messenden Strom hervorgerufenen Magnetfeldkomponente parallel zu der von den Leiterabschnitten aufgespannten Ebene, der einen er­ sten Meßwert bereitstellt,
• - einen zweiten Sensor zum Erfassen einer vom zu messenden Strom hervorgerufenen Magnetfeldkomponente, parallel zu der von den Leiterabschnitten aufgespannten Ebene, der einen zweiten Meßwert bereitstellt, und
• - eine Auswerteschaltung, die zur Übermittlung von erstem und zweitem Meßwert mit erstem und zweitem Sensor gekoppelt ist, und die ausgangsseitig ein durch Verknüpfung von erstem und zweitem Meßwert gebildetes Meßsignal bereitstellt.

Der erste und der zweite Leiterabschnitt können parallel ne­ beneinander angeordnet sein. Soweit im Rahmen immer unver­ meidlicher Leiterverluste möglich, kann der Strombetrag im ersten Leiterabschnitt gleich dem Strombetrag im zweiten Lei­ terabschnitt sein.

Die Sensoren sind zum Erreichen einer guten Paarung bevorzugt gleichartig ausgeführt und weisen insbesondere gleiche Emp­ findlichkeit auf.

Sind die Sensoren als Hall-Sensoren ausgebildet, so erfolgt die Bereitstellung des Meßsignals mittels der Auswertschaltung durch Differenzbildung, wenn die Sensoren beispielsweise gleiche Orientierung haben und in gleicher Richtung von einem Erregerstrom oder Primärstrom durchflossen sind. Bei ver­ schiedener Stromrichtung oder verschiedener Ausrichtung oder Orientierung der Sensoren ist sinngemäß eine Anpassung der Auswerteschaltung, insbesondere der Verknüpfung von erstem und zweitem Meßwert, vorzunehmen.

Das beschriebene, differentiell arbeitende Meßsystem ist weitgehend unabhängig von der exakten lateralen Position der Sensoren bezüglich der Leiterabschnitte, und praktisch unab­ hängig von homogenen magnetischen Hintergrundfeldern.

Die Sensoren sind dabei bevorzugt gemeinsam in einer Ebene angeordnet, welche senkrecht auf der Vorzugsrichtung der Lei­ terabschnitte steht.

Das in der Auswerteschaltung gewonnene Meßsignal ist ein hochgenaues Abbild der Stromstärke und der Richtung des Stroms durch beide Leiterabschnitte und kann somit zur berüh­ rungslosen Strommessung mit allen bereits eingangs genannten Vorteilen, wie Verlustfreiheit, Rückwirkungsfreiheit, galva­ nische Trennung, gefahrlose Messung hoher Spannungen sowie Verzicht auf Öffnung des Stromkreises zur Messung herangezo­ gen werden.

Insbesondere ist die beschriebene Sensoranordnung gut inte­ grierbar, da die Leiterabschnitte beispielsweise Leiterbahnen einer gedruckten Schaltung sein können, auf die ein Chip auf­ gelötet ist, welcher die beiden Sensoren umfaßt.

Zusätzlich zu den beschriebenen, zwei Sensoren können auch weitere Sensoren, beispielsweise zur weiter verbesserten Un­ terdrückung homogener Hintergrundfelder, vorgesehen sein.

In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfin­ dung sind die Sensoren in einem gemeinsamen Application Specific Integrated Circuit, ASIC, integriert. Der Chip bezie­ hungsweise das ASIC ist dabei bevorzugt parallel zu der von den Leiterabschnitten aufgespannten Ebene angeordnet. Die Sensoren sind dabei bevorzugt auf einer gemeinsamen Hauptflä­ che des Chips angeordnet.

In einer weiteren, bevorzugten Ausführungsform der vorliegen­ den Erfindung sind die Sensoren Hall-Elemente. Hall-Elemente weisen neben einer sehr guten Integrierbarkeit eine hohe Meß­ genauigkeit auf.

In einer weiteren, bevorzugten Ausführungsform der vorliegen­ den Erfindung sind die Sensoren als vertikale Hall-Elemente ausgebildet zur Erfassung von Magnetfeldkomponenten parallel zu einer Hauptfläche des ASIC. Demnach messen die Sensoren jeweils eine Komponente des Magnetfeldes, welche zum einen in der Chip-Ebene liegt, das heißt parallel zur Hauptfläche des Chips und parallel zu den Leiterzweigen und zum anderen nor­ mal oder senkrecht zur Richtung des Stromflusses angeordnet ist.

Vertikale Hall-Sonden weisen insbesondere eine gute Lang­ zeitstabilität auf, so daß, falls überhaupt ein Abgleich oder eine Kalibrierung erforderlich ist, eine einmalige Kalibrie­ rung nach der Fertigung ausreicht. Zudem weisen Hall-Sensoren eine geringe Empfindlichkeit bezüglich homogener Hintergrund­ felder auf.

In einer weiteren, bevorzugten Ausführungsform der vorliegen­ den Erfindung haben die Leiterabschnitte jeweils einen recht­ eckförmigen Querschnitt. Der rechteckförmige Querschnitt der Leiterabschnitte bietet zum einen eine gute Feldhomogenität und zum anderen besitzt eine derartige Sensoranordnung eine geringe Empfindlichkeit gegenüber fertigungsbedingten oder zeitstabilitätsbedingten Positionstoleranzen zwischen den Sensoren und den Leiterabschnitten. Zusätzlich können recht­ eckförmige Leiterquerschnitte beispielsweise dann problemlos vorgesehen sein, wenn die Leiterabschnitte Leiterbahnen oder Kupferbahnen oder Aluminiumbahnen gedruckter Schaltungen in einer Verdrahtungsebene, beispielsweise auf einer Leiterpla­ tine, PCB(Printed Circuit Board), sind.

In einer weiteren, bevorzugten Ausführungsform der vorliegen­ den Erfindung ist die von den Leiterabschnitten aufgespannte Ebene parallel zu einer Hauptfläche des ASIC angeordnet und eine von den Leiterabschnitten gebildete Symmetrieebene ist zugleich eine Symmetrieebene bezüglich der Anordnung der Sen­ soren im ASIC. Eine hohe Symmetrie der Anordnung gewährlei­ stet zum einen die Möglichkeit exakter Messungen und zum an­ deren eine gute Integrierbarkeit der Anordnungen. Sollte die Symmetrieebene der Sensoren in einer Richtung senkrecht zur Stromrichtung, beispielsweise parallel zu den Leiterabschnit­ ten und zu einer Hauptfläche des ASIC um einen bestimmten Be­ trag abweichen, so weist die vorliegende Sensoranordnung le­ diglich, wie bereits beschrieben, eine verhältnismäßig gerin­ ge Empfindlichkeit gegenüber derartigen Lagetoleranzen auf.

In einer weiteren, bevorzugten Ausführungsform der vorliegen­ den Erfindung ist eine U-förmige Leiterschleife vorgesehen, deren Schenkel je einen der beiden Leiterabschnitte umfassen. Die Leiterschleife, insbesondere derjenige Teil, welcher die beiden Leiterabschnitte miteinander verbindet, ist dabei in hinreichendem Abstand zum Sensor-ASIC vorzusehen, um das Mag­ netfeld im Bereich der Sensoren nicht unzulässig zu verfäl­ schen. Eine derartige Leiterschleife hat weiterhin den Vor­ teil, daß sie einfach herstellbar ist und daß die Leiterab­ schnitte nahezu auf gleichem Potential sind. Hierdurch kann beispielsweise der Abstand der Leiterabschnitte voneinander verringert sein. Ein marginaler Spannungsabfall zwischen den beiden Leiterabschnitten ist üblicherweise unvermeidlich, aber zeigt keine relevanten negativen Auswirkungen bei be­ schriebener Schaltungsanordnung.

In einer weiteren, bevorzugten Ausführungsform der vorliegen­ den Erfindung sind die Leiterabschnitte von Leiterbahnen auf einer Platine umfaßt, auf der das ASIC befestigt ist.

Die Leiterabschnitte L1, L2, beziehungsweise die U-förmige Leiterschleife können auch vorteilhaft als Metallbahnen di­ rekt auf der IC-Oberfläche oder als speziell ausgestaltetes Leadframe des ASIC ausgebildet sein.

Dabei kann das ASIC unmittelbar, beispielsweise mit seinen Versorgungspins, auf den Leiterabschnitten verlötet sein. Die Leiterabschnitte können beispielsweise ein Teil eines Zulei­ tungspaares zur Spannungsversorgung einer weiteren Bauteil­ gruppe sein. In diesem Fall kann mit der Sensoranordnung be­ sonders vorteilhaft der Strombedarf der weiteren Bauteilgrup­ pe ermittelt werden. Ein zusätzlicher Vorteil ergibt sich da­ durch, daß die zum Betrieb der Sensoranordnung erforderliche Versorgungsspannung unmittelbar aus den Leiterbahnen, welche die Leiterabschnitte umfassen, bezogen werden kann. Selbst­ verständlich kann bei derartiger Ausführung der Sensoranord­ nung aufgrund der hier erforderlichen Potentialdifferenz zwi­ schen den Leiterzweigen keine Leiterschleife in U-Form, wie im vorherigen Abschnitt beschrieben, vorgesehen sein.

Der erste Leiterabschnitt kann Teil einer Leiterbahn sein, der die Versorgungsspannung eines Schaltungsblockes führt, und der zweite Leiterabschnitt kann von einer Leiterbahn um­ faßt sein, welche das Massepotential zur Versorgung eines Schaltungsblockes führt.

In einer weiteren, bevorzugten Ausführungsform der vorliegen­ den Erfindung ist die laterale Ausdehnung des Querschnitts durch einen der beiden Leiterabschnitte in der von diesen aufgespannten Ebene groß gegenüber der Summe aus dem Abstand der Leiterabschnitte voneinander und dem Abstand zwischen den Sensoren und den Leiterabschnitten. Die Summe aus dem Abstand der Leiterabschnitte voneinander und dem Abstand zwischen den Sensoren und den Leiterabschnitten kann durch Produktbildung dieses Zwischenergebnisses mit einem Sicherheitsfaktor grö­ ßer 1 erhöht sein. Gegenüber dieser vergrößerten Zahl kann die laterale Ausdehnung des Querschnitts durch die beiden Leiterabschnitte in der von diesen aufgespannten Ebene groß sein. Dabei ist jedoch zu beachten, daß die laterale Ausdeh­ nung des Querschnitts durch die beiden Leiterabschnitte in der von diesen aufgespannten Ebene nach oben dadurch begrenzt ist, daß die zu messende Feldkomponente mit zunehmender late­ raler Ausdehnung abnimmt und somit die Gesamtempfindlichkeit und damit die Auflösung der Strommessung sinkt. Der Abstand der Leiterabschnitte voneinander hingegen ist nach unten durch die Spannungsfestigkeit zwischen den beiden Leiterab­ schnitten begrenzt. Es kann von Vorteil sein, in einen zwi­ schen den Leiterabschnitten gebildeten Zwischenraum zur Erhö­ hung der Durchschlagfestigkeit einen Isolierstoff einzubrin­ gen, welcher genau definierte Durchschlageigenschaften hat. Die Umgebungsluft ist als ein solcher Isolierstoff schlecht geeignet, da ihre Durchschlagfestigkeit unter anderem vom Schwankungen unterworfenen Feuchtegehalt der Luft abhängt. Einzubringende Isolierstoffe können beispielsweise ein Iso­ lierlack oder eine Vergußmasse sein.

Der Abstand zwischen den Sensoren und den Leiterabschnitten sollte möglichst gering gewählt werden. Hierdurch wird eine geringstmögliche Empfindlichkeit gegenüber Fehlpositionierun­ gen der Symmetrieebene der Sensoren bezüglich der Symmetriee­ bene der Leiterabschnitte zueinander erzielt.

In einer weiteren, bevorzugten Ausführungsform der vorliegen­ den Erfindung umfaßt die Auswerteschaltung einen Differenz­ bildner, mit einem Plus-Eingang, der mit dem ersten Sensor gekoppelt ist, und mit einem Minus-Eingang, der mit dem zwei­ ten Sensor gekoppelt ist, und mit einem Ausgang, der mit dem Eingang eines Schwellwertdetektors verbunden ist und das Meß­ signal mit einem vorgebbaren Schwellwert vergleicht. Je nach Orientierung der Sensoren sowie in Abhängigkeit vom Erregerstrom, wenn es sich um Hall-Sensoren handelt, kann anstelle der Differenzbildung auch eine Summenbildung erforderlich sein.

Dem Differenzbildner kann eine Verstärkerstufe nachgeschaltet sein. Bei Überschreitung eines oberen Schwellwertes oder bei Unterschreiten eines unteren Schwellwertes kann von der Aus­ werteschaltung beispielsweise ein Fehlersignal generiert wer­ den, welches beispielsweise ein Detektieren eines Kurzschlus­ ses in einem Schaltkreis ermöglicht. In diesem Fall kann bei­ spielsweise ein Schalter von der Auswerteschaltung angesteu­ ert werden, der die Stromzuführung unterbricht. Alle be­ schriebenen und für eine derartige Auswerteschaltung erfor­ derlichen Schaltungsteile können extern vorgesehen oder alle in einem ASIC integriert sein.

Weitere Einzelheiten der Erfindung sind Gegenstand der Un­ teransprüche.

Die Erfindung wird nachfolgend an mehreren Ausführungsbei­ spielen anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine erste, beispielhafte Ausführungsform einer er­ findungsgemäßen Sensoranordnung in einem Quer­ schnitt,

Fig. 2 die Feldkomponente der magnetischen Induktion gemäß Fig. 1 in x-Richtung auf der Chipoberfläche,

Fig. 3 die Differenz der Magnetfeldkomponenten an den Sen­ soren der Anordnung gemäß Fig. 1 in x-Richtung in Abhängigkeit von einer Lagetoleranz der Meßanordnung sowie für verschiedene Parameterwerte der Abstände der Sensoren voneinander,

Fig. 4 den relativen Meßfehler der Anordnung in Abhängig­ keit von einer Lagetoleranz für verschiedene Parame­ terwerte des Abstands der Sensoren voneinander,

Fig. 5 eine beispielhafte Weiterbildung der Meßanordnung gemäß Fig. 1 mit einer Leiterschleife in U-Form,

Fig. 6 eine weitere, beispielhafte Weiterbildung der Meß­ anordnung gemäß Fig. 1 zur Messung des Versorgungs­ stromes eines Schaltblockes und

Fig. 7 eine beispielhafte Auswerteschaltung der Sensor- Meßwerte mit Schwellwertdetektion.

Als Chipoberfläche oder Hauptfläche des Chip ist im folgenden jene Oberfläche des integrierten Schaltkreises bezeichnet, an der die Struktur der Schaltung beispielsweise mittels Photo­ lithographie, Ätztechnik, Implantationsschritten, Diffusions­ schritten und Oxidationsschritten aufgebracht wird. Dabei be­ finden sich die aktiven Elemente, wie beispielsweise die Hall-Sonden, in einer geringen Tiefe von einigen Mikrometern unter der festen Oberfläche des integrierten Schaltkreises. Diese geringe Tiefe findet in der weiteren Betrachtung aus Gründen der einfacheren und übersichtlicheren Darstellung keine Berücksichtigung.

Fig. 1 zeigt eine Sensoranordnung zur kontaktlosen Strommes­ sung in einem Querschnitt durch einen rechteckförmigen ersten Leiterabschnitt L1 und einen rechteckförmigen zweiten Leiter­ abschnitt L2, welche parallel verlaufen und gegensinnig von einem betragsmäßig gleichen Strom durchflossen sind. Der Strom im ersten Leiterabschnitt L1 ist dabei mit I1, der Strom im zweiten Leiterabschnitt L2 mit I1' bezeichnet. Die Leiterabschnitte L1, L2 sind parallel und voneinander beab­ standet angeordnet und verlaufen nebeneinander in einer Ebe­ ne. Im in Fig. 1 eingezeichneten, kartesischen Koordinaten­ system ist diese Ebene die xz-Ebene. Parallel zu dieser von den Leiterabschnitten L1, L2 aufgespannten und an deren Ober­ flächen entlang verlaufenden Ebene ist in einem Abstand h ein integrierter Schaltkreis IC, welcher als Application Specific Integrated Circuit, ASIC, ausgeführt ist, angeordnet. Dieser weist auf einer den Leiterabschnitten L1, L2 zugewandten Hauptseite Lic einen ersten Sensor S1 sowie einen auf dem ASIC symmetrisch zum ersten angeordneten zweiten Sensor S2 auf.

In Fig. 1 ist die Sensoranordnung nicht in idealsymmetri­ schen Verhältnissen dargestellt, sondern mit einer überzeich­ net dargestellten Positionstoleranz eps, welche fertigungsbe­ dingt sein kann und welche den Abstand der Symmetrieachse des integrierten Schaltkreises IC bezüglich der Sensoren S1, S2 von der Symmetrieachse der Leiterabschnitte L1, L2 bezeich­ net, die im gezeigten Querschnitt gerade die y-Achse des ein­ gezeichneten Koordinatensystems ist. Der Abstand der Sensor­ mitten der Sensoren S1, S2 von der Symmetrieachse des inte­ grierten Schaltkreises IC ist jeweils mit ds/2 bezeichnet. Die Leiterabschnitte L1, L2 weisen jeweils einen Abstand d von ihrer Symmetrieebene auf, welche in vorliegender Darstel­ lung die yz-Ebene ist. Daraus ergibt sich, daß die Leiterab­ schnitte L1, L2 insgesamt einen Abstand 2d voneinander auf­ weisen. Die Abmessung der Leiterabschnitte L1, L2, welche symmetrisch zueinander ausgebildet sind, in x-Richtung ist jeweils mit 2a bezeichnet, während die Ausdehnung der Leiter­ abschnitte in y-Richtung, also die Dicke der Leiterabschnitte L1, L2, mit 2b bezeichnet ist. Die Ebene schließlich, in wel­ cher sich die Hauptfläche des integrierten Schaltkreises, demnach die aktive Vorderseite des IC mit den integrierten Sensoren S1, S2 befindet, ist mit Lic bezeichnet.

Bei der Dimensionierung der Geometrie der beschriebenen Sen­ soranordnung gemäß Fig. 1 ist zu beachten, daß sich der in­ tegrierte Schaltkreis IC an jenen Kanten befindet, an der die beiden Leiterabschnitte den geringsten Abstand zueinander ha­ ben. Dort befindet sich der als ASIC ausgebildete, integrierte Schaltkreis IC direkt über dieser Kannte. Der integrierte Schaltkreis IC weist zumindest zwei Sensoren S1, S2 auf, wel­ che jeweils eine Magnetfeldkomponente erfassen können, die parallel zu der xz-Ebene, also der Ebene der Hauptfläche des integrierten Schaltkreises, liegt und zugleich senkrecht zur Richtung des Stromflusses I1, I1' angeordnet ist. Mit einer Auswerteelektronik, welche im integrierten Schaltkreis IC an­ geordnet sein kann oder extern vorgesehen sein kann, ist eine Erfassung der Meßwerte der Sensoren und deren Verknüpfung zu einem Meßsignal möglich. Ein derart gewonnenes Meßsignal ist ein hochgenaues Abbild der Stromstärke I1, I1' in den Leiter­ abschnitten L1, L2 und kann somit zur berührungslosen Strom­ messung verwendet sein.

Bezüglich der eingezeichneten Positionstoleranz eps zeigt die Meßanordnung gemäß Fig. 1 lediglich eine geringe Empfind­ lichkeit.

Die x-Komponente der magnetischen Induktion B, welche von den als vertikale Hall-Sensoren ausgebildeten Sensoren erfaßbar und von den Strömen I1, I1' hervorgerufen wird, ist im fol­ genden mit Bx bezeichnet.

Bei der Dimensionierung der Geometrie der Meßanordnung gemäß Fig. 1 können nachfolgend erläuterte Angaben vorteilhaft sein: Eine große Leiterbreite 2a führt zu einer weiter ver­ besserten Unempfindlichkeit der Meßanordnung gegenüber Lage­ toleranzen eps. Der Feldverlauf der x-Komponente des Magnet­ feldes Bx an der interessierenden Position y = b + h führt da­ bei zu einer weitgehend konstanten Magnetfeldkomponente Bx über den Leiterabschnitten L1, L2, das heißt für x-Werte von -(d + a) bis -d und von +d bis +(d + a) und für y = b + h. Wird nun einer der beiden Sensoren S1 im Punkt

(x, y, z) = (d + a, b + h, z)

und der andere Sensor S2 im Punkt

(x, y, z) = (-d - a, b + h, z)

plaziert, so ist die Differenz der beiden Sensorsignale wei­ testgehend unabhängig von kleinen Lagetoleranzen eps des ge­ samten IC im Referenzsystem der Leiterabschnitte L1, L2, ins­ besondere dann, wenn die beiden Sensoren S1, S2 wie in der gezeigten Ausführungsform in einem gemeinsamen Bauelement IC integriert sind und deshalb eine genau definierte Entfer­ nung ds voneinander haben, welche dann Toleranzen in der Grö­ ßenordnung unter 1 µm unterworfen ist.

Die Sensoren S1, S2 sollten jeweils so angeordnet sein, daß die erste Ableitung der B-Feldkomponente in x-Richtung Bx ge­ rade verschwindet. Die exakte Position wird in der Praxis üb­ licherweise durch eine numerische Feldberechnung zu gewinnen sein. Eine besonders vorteilhafte Position des ersten Sensors S1 am Ort x1 und des zweiten Sensors S2 am Ort x2 ergibt sich aus den folgenden Bedingungen:

und aus Symmetriegründen

x2 = - x1.

In erster Näherung gilt jedoch für eine vorteilhafte Position des ersten Sensors S1:

x1 ≅ d + a.

Als besonders vorteilhaft für die beschriebene Unempfindlich­ keit gegen Positionstoleranzen sind Leiterbahnen mit einer Breite 2a, für die gilt:

2a » 2d + h.

Die Leiterbreite 2a ist dabei zu großen Werten hin dadurch begrenzt, daß das Feld Bx in der xz-Ebene oder einer dazu pa­ rallelen Ebene mit y = b + h mit zunehmendem Parameter a ab­ nimmt und damit die Empfindlichkeit und folglich auch die Auflösung der gesamten Strommeß-Anordnung sinkt.

Bei der Dimensionierung der Dicke 2b der Leiterabschnitte L1, L2 ist zu beachten, daß der Abstand der Sensoren zu den stromdurchflossenen Leiterabschnitten L1, L2 im Interesse ei­ ner hohen Meßauflösung möglichst gering sein sollte. Demnach sollte die Leiterdicke 2b verhältnismäßig klein sein und zu­ dem sollte der Abstand h der Sensoren S1, S2 von den Leiter­ abschnitten L1, L2 ebenfalls klein sein. Die Sensoren S1, S2 selbst können beispielsweise bis zu einer maximalen Tiefe von einigen µm in die Chip-Oberfläche Lic beziehungsweise dessen aktive Vorderseite eindiffundiert sein. Folglich ist die be­ schriebene Meßanordnung besonders gut für eine Montage unmit­ telbar auf einer Leiterplatte PCB, Printed Circuit Board, ge­ eignet, wobei die Leiterabschnitte L1, L2 als Leiterbahnen auf der Platinenoberseite ausgeführt sind, welche in diesem Fall eine Dicke 2b von beispielsweise 35 µm haben. Selbstver­ ständlich sind die Leiterbahnen L1, L2 auf derjenigen Plati­ nenoberseite angeordnet, auf der auch der integrierte Schalt­ kreis IC zu befestigen ist.

Zu kleinen Werten hin ist die Leiterdicke 2b selbstverständ­ lich von der maximal zulässigen Stromdichte im Leitermaterial bestimmt. Diese wiederum hängt ab von der Gestaltung von Kühlflächen, der Zuverlässigkeit und der Lebensdauer der Lei­ ter und der diese gegebenenfalls umgebenden Verbundmassen so­ wie von einem maximal zulässigen Spannungsabfall an den Lei­ tern L1, L2.

Für die Dimensionierung des Abstandes h zwischen der Hauptfläche Lic des integrierten Schaltkreises IC und den Leiterabschnitten L1, L2 gilt, daß der Abstand h zwar, wie bereits ausgeführt, prinzipiell möglichst gering sein sollte, zu kleinen Werten hin jedoch durch die Spannungsfestigkeit zwischen Leitern und Chip L1, L2, IC gegeben ist, wobei gege­ benenfalls die gesetzlich geforderten Isolationsklassen sowie sicherheitstechnische Aspekte zu beachten sind. Zu vermeiden ist dabei insbesondere, daß bei einem zu kleinen Wert des Ab­ standes h ein elektrischer Überschlag von einem der Leiterab­ schnitte L1, L2 auf den integrierten Schaltkreis IC erfolgt. Den minimal erforderlichen Abstand h kann man mit der Formel

U_max = E_max h_min s,

ermitteln; mit dem Produkt U_max gleich geforderte Spannungs­ festigkeit in Volt, E_max gleich Durchschlagfestigkeit des Isolators zwischen IC und Leiterbahn, abhängig von der Art des gewählten Isolators wie beispielsweise Luft, Isolierlack oder Vergußmasse und einem Sicherheitsfaktor s.

Bei der Dimensionierung der Leiterdicke 2b können auch Emp­ findlichkeitsaspekte der Sensoren eine Rolle spielen: Soll mit einem gegebenen Sensor S1, S2 ein größerer Strombereich erfaßt werden können, so kann dies durch eine Vergrößerung der Leiterdicke 2b erreichbar sein. Dabei kann vorteilhafter­ weise auch die Breite 2a der Leiterabschnitte L1, L2 vergrö­ ßert werden, was allerdings gegenüber der dann schlechteren Homogenität des Magnetfeldes im Bereich der Sensoren S1, S2 abzuwägen ist.

Soll im Bereich der Sensoren S1, S2 die Homogenität des Ma­ gnetfeldes weiter verbessert sein, so kann der Leiterquer­ schnitt nicht exakt rechteckig gewählt sein, sondern es kön­ nen im Bereich der halben Breite 2a der Leiterabschnitte L1, L2 Materialverjüngungen vorgesehen sein. Eine derartige fer­ tigungstechnische Maßnahme ist jedoch je nach Anwendungsfall gegenüber dem erforderlichen fertigungstechnischen Mehrauf­ wand abzuwägen.

Der Abstand 2d der beiden Leiterabschnitte L1, L2 voneinander sollte vorteilhafterweise möglichst gering sein. Wie beim Ab­ stand h gilt auch hier, daß als untere Grenze die Spannungs­ festigkeit zwischen dem Potential am Leiterabschnitt L1 und dem Potential am Leiterabschnitt L2 einzuhalten ist. Bei kleinem Abstand 2d ergibt sich eine Kurve Bx(x, b + h, z) in Ab­ hängigkeit von der x-Koordinate, welche in Urspungsnähe des eingezeichneten Koordinatensystems eine betragsmäßig sehr große Steigung aufweist. Hierdurch ist es möglich, den Ab­ stand ds der beiden Sensoren S1, S2 voneinander klein zu hal­ ten, was wiederum eine Integration beider Sensoren S1, S2 auf einem gemeinsamen Chip IC ermöglicht. Selbstverständlich kann, falls erforderlich, auch in dem Zwischenraum der Lei­ terabschnitte L1, L2 ein anderer Isolator als Luft, bei­ spielsweise ein Isolierlack, eingebracht sein.

Bei der Dimensionierung der Sensoranordnung gemäß Fig. 1 ist weiterhin zu beachten, daß beide Sensoren S1, S2 exakt glei­ che Sensorempfindlichkeiten aufweisen, denn bei ungleicher Empfindlichkeit der Sensoren S1, S2 würde trotz Differenzbil­ dung der beiden gemessenen Feldkomponenten Bx in den beiden Sensoren S1, S2 ein homogenes Hintergrundfeld nicht mehr vollkommen unterdrückt. Aufgrund der guten Langzeitstabilität beim Einsatz vertikaler Hall-Sonden ist es möglich, diese auf Bausteinebene in einem Abschlußtest nach einer Fertigung ab­ zugleichen beziehungsweise zu kalibrieren, derart, daß sie minimale Empfindlichkeit hinsichtlich homogener Hintergrund­ felder haben.

Die Meßanordnung gemäß Fig. 1 weist vorteilhafterweise gute Symmetrieeigenschaften auf. Kleine Abweichungen von idealen Symmetrieeigenschaften, wie sie bei einer Massenfertigung üb­ licherweise unvermeidlich sind, können die Qualität des ge­ samten Meßsignals bei vorliegender Anordnung jedoch nicht we­ sentlich beeinflussen beziehungsweise können bei besonders hohen Anforderungen an die Genauigkeit durch Trimmen der Emp­ findlichkeiten der Sensoren S1, S2 herauskalibriert werden.

Neben den beschriebenen Vorteilen weist die Anordnung gemäß Fig. 1 alle Vorteile einer kontaktlosen Strommessung auf, wie keine Kontaktierungsprobleme, galvanische Trennung des empfindlichen Meßkreises vom zu messenden Stromkreis, die Möglichkeit der Messung auf hohem Gleichspannungspotential, kein Erfordernis eines Serienwiderstands im Primärkreis, so­ wie Verlustleistungsfreiheit und Rückwirkungsfreiheit der Messung. Aufwendige und teure Mu-Metall-Abschirmungen von Fremdfeldern oder Hintergrundfeldern können entfallen. Auch die fertigungstechnisch aufwendige Herstellung einer Leiter­ schleife in Form eines S ist nicht erforderlich. Schließlich weist die vorliegende Schaltung insgesamt einen geringen fer­ tigungstechnischen Aufwand, eine kostengünstige Herstellbar­ keit, die Eignung für Massenherstellungsverfahren sowie die Anwendbarkeit unmittelbar auf Leiterbahnen einer Platine auf.

Fig. 2 zeigt die Magnetfeldkomponente Bx der magnetischen Induktion in x-Richtung in der Einheit mT (Milli-Tesla) in Ab­ hängigkeit von x in der Einheit m (Meter) in der Höhe y = b + h, das heißt auf der Chipoberfläche.

Dabei sind für die Geometriedaten der Meßanordnung folgende Annahmen gemacht: 2a = 4 mm, 2b = 40 µm, 2d = 0,1 mm, h = 0,2 mm, I1 = -I1' = 10 A. Der Leiterabschnitt L1 erstreckt sich in x- Richtung von x = -0,0045 bis x = -0,0005, der Leiterabschnitt L2 von x = 0,0005 bis x = 0,0045. Die Leiterdicke 2b = 40 µm ist eine typische Dicke einer Kupferschicht, wie sie als Lei­ terbahn auf PCBs, Printed Circuit Boards, üblicherweise vor­ gesehen ist. Die Leiterabschnitte L1, L2 verlaufen parallel in z-Richtung und die benachbarten Kanten der Leiterabschnit­ te sind voneinander um 2d = 0,1 mm beabstandet. Die aktive Oberfläche des integrierten Schaltkreises IC befindet sich 0,2 mm über der Oberfläche der Leiterabschnitte. Beide Leiter­ abschnitte L1, L2 führen jeweils einen Strom von 10 A, jedoch in gegensätzliche Stromrichtungen. Hierdurch ist eine Magne­ tische Flußdichte von ungefähr 1,5 mT an jedem der beiden Sensoren S1, S2 bewirkt, das heißt ein Differenzfeld von 3 mT. Das Profil der Anordnung weist zwei flache Plateaus auf, ei­ nes um x = -0,002 und ein weiteres um x = 0,002, derart, daß verhältnismäßig kleine Positionsabweichungen eps in x- Richtung das Meßergebnis nicht signifikant verfälschen.

Man erkennt, daß die Induktion Bx direkt über den Leitern L1, L2 jeweils vorwiegend konstant bezüglich x, und über L2 nega­ tiv, jedoch über L1 positiv ist. Beinhaltet der integrierte Schaltkreis IC zwei Sonden S1, S2, die auf die x-Komponente der Induktion reagieren, und wird durch eine Signalverarbei­ tung im IC die Differenz der beiden Sondensignale ermittelt, so ergeben sich Kurven, wie sie in Fig. 3 gezeigt sind.

Fig. 3 zeigt eine Kurvenschar des Differenz-Magnetfeldes, jeweils als x-Feldkomponente, an den Sensorpositionen S1, S2 in Millitesla in Abhängigkeit von einer Lagetoleranz eps in x-Richtung. Als Scharparameter ist dabei der Abstand ds der beiden Sensoren S1, S2 voneinander gewählt. Gezeichnet sind die Kurven für ds = 1 mm, ds = 2 mm, ds = 4 mm und ds = 6 mm. Es wurde ein Strom von 10 A angenommen. Weiterhin wurde die Leiterbreite 2a zu 4 mm, die Leiterdicke 2b zu 40 µm und der Abstand der Leiterabschnitte voneinander zu 2d = 0,1 mm ange­ nommen, während der Abstand der Sensoren von den Leiterab­ schnitten mit 0,2 mm festgelegt ist. Die Geometriedaten der Anordnung sind demnach identisch mit denen von Fig. 2. Es ist klar erkennbar, daß das Meßergebnis am wenigsten empfind­ lich bezüglich Positionsabweichungen eps in x-Richtung genau dann ist, wenn die Sensoren S1, S2 ungefähr den gleichen Ab­ stand voneinander aufweisen wie die Mitten der beiden Leiter­ abschnitte L1, L2, in diesem Fall ds = 4,1 mm. Alle Kurven, deren Abstand der Sensoren kleiner als der Abstand der Lei­ termitten ist, das heißt die Kurven für ds = 1 bis ds = 4 mm, haben gemeinsame Nullpunkte, während diejenigen Kurven, bei denen der Sensorabstand ds größer als der Abstand der Leiter­ mitten L1, L2 voneinander ist, jeweils individuelle Nullpunk­ te haben. Folglich kann das Kurvenplateau, welches sich in Ursprungsnähe ergibt, durch geeignete Wahl des Sensorabstan­ des ds sehr flach ausgeformt sein, so daß sich eine gute Un­ empfindlichkeit der Meßergebnisse gegenüber Positionstoleran­ zen eps in x-Richtung ergibt.

Aus Fig. 3 ergibt sich weiter, daß am Ort des gemeinsamen Nullpunktes für kleine Sensorabstände ds ein dritter und vierter Sensor im integrierten Schaltkreis IC eingesetzt wer­ den kann, welcher genau am Ort der gemeinsamen Nullpunkte zu positionieren ist und eine Messung des inhomogenen Anteils eines Hintergrundfeldes ermöglicht. Das Differenzsignal der ersten und zweiten Sensoren S1, S2 kann so in einfacher Weise mit einer nachgeschalteten Auswerteelektronik um den Meßwert dieses Hintergrundfeldes bereinigt werden.

Fig. 4 zeigt den relativen Meßfehler des Meßsignals bei vor­ liegender Sensoranordnung gemäß Fig. 1 in Abhängigkeit von einer Positionsabweichung eps. Als Scharparameter ist wieder­ um der Abstand ds der Sensoren S1, S2 voneinander angegeben. Die Geometrieparameter 2a, 2b, 2d, h, sowie die Stromstärken I, I' sind gleich wie bei Fig. 2 und 3. Es ist klar er­ kennbar, daß das Meßergebnis am unempfindlichsten bezüglich Positionsabweichungen eps dann ist, wenn der Abstand der Sen­ soren ds voneinander ungefähr dem Abstand der Leitermitten der Leiterabschnitte L1, L2 entspricht. Die beste Unempfind­ lichkeit ergibt sich gemäß vorliegendem Schaubild für ds = 4,1 mm. Sollen kleinere Sensorabstände zur Chipflächenerspar­ nis oder zur Herstellung kleinerer Chips oder ASICs verwendet werden, so ergibt sich beispielsweise für einen Sensorabstand ds von 2,5 mm bei der angegebenen Leitergeometrie ein relati­ ver Meß-Fehler von lediglich 0,5% bei einer Positionsabwei­ chung von 0,25 mm.

Fig. 5 zeigt eine U-förmige Leiterschleife, deren Schenkel die Leiterabschnitte L1, L2 umfassen. Der integrierte Schalt­ kreis IC ist dabei in hinreichendem Abstand zur eigentlichen Schleife anzuordnen, um das Magnetfeld der Leiterschleife am Ort der Sensoren S1, S2 nicht zu verfälschen. Vorteilhafter­ weise ist bei der Ausführung gemäß Fig. 5, welche einen, ab­ gesehen von der Lagetoleranz eps, wie in Fig. 1 beschriebe­ nen Querschnitt aufweist, das elektrische Potential des Lei­ terabschnitts L1 praktisch gleich dem elektrischen Potential des Leiterabschnitts L2, wodurch ein besonders geringer Ab­ stand 2d zwischen den Leiterabschnitten L1, L2 ermöglicht ist.

Fig. 6 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung, welches eine Weiterbildung der Anordnung gemäß Fig. 1 ist. Dabei ist ein integrierter Schaltkreis IC mit zwei Sensoren S1, S2, wie in Fig. 1 beschrieben, oberhalb zweier Leiterab­ schnitte L1, L2 angeordnet, welche jedoch bei der Ausführung gemäß Fig. 6 zum Führen einer elektrischen Versorgungsspan­ nung VCC, GND zu einem Schaltblock SB geeignet sind. Dabei führt der erste Leiterabschnitt L1 ein Versorgungspotential VCC und der zweite Leiterabschnitt L2 ein Bezugspotential GND. Der Schaltungsblock SB ist zu seiner Stromversorgung mit jeweils einem Anschlußbeinchen PIN0, PIN1 auf jeweils einem als Leiterbahn ausgeführten Leiterabschnitt L1, L2 aufgelö­ tet. Auch der integrierte Schaltkreis IC selbst ist zu seiner eigenen Stromversorgung über je ein Anschlußbeinchen PIN2, PIN3 mit je einem als Leiterbahn ausgebildeten Leiterab­ schnitt L1, L2, deren Stromfluß mit dem integrierten Schalt­ kreis IC meßbar ist, durch Löten verbunden.

Sind die beiden Leiterabschnitte L1, L2 identisch mit den Versorgungsleitungen eines Schaltungsblockes SB, so ist der Potentialunterschied zwischen den beiden Leiterabschnitten L1, L2 identisch mit der Versorgungsspannung des Schaltbloc­ kes und es ist sogar möglich, den integrierten Schaltkreis IC mit derselben Versorgungsspannung zu betreiben, indem die Versorgungspins PIN2, PIN3 direkt auf die Leiterbahnen L1, L2 aufgelötet sind. Hierdurch ergibt sich eine besonders platz­ sparende und effiziente Meßanordnung zur Erfassung des Strom­ verbrauchs eines Schaltblockes SB. Beispielsweise mit einer Auswerteschaltung, die einen Schwellwertdetektor zur Kurz­ schlußerfassung umfaßt, kann zudem in einfacher Weise eine Schutzbeschaltung für den Schaltungsblock SB realisiert sein.

Fig. 7 schließlich zeigt eine Auswerteschaltung, welche die ausgangsseitig an den Sensoren S1, S2 ableitbaren Meßwerte M1, M2 miteinander in einer Differenzbildung verknüpft. Hier­ zu ist ein Summierknoten SK vorgesehen, dem der erste Meßwert M1 unverändert und der zweite Meßwert M2 invertiert zugeführt wird. Der Ausgang des Summierknotens SK ist an den Eingang eines Fensterkomparators FK angeschlossen, der die am Ausgang des Summierknotens bereitgestellte Meßsignaldifferenz mit ei­ ner oberen und mit einer unteren Schwellwertgrenze MAX, MIN vergleicht. Beispielsweise beim Detektieren eines Kurzschlus­ ses kann mittels des Fensterkomparators FK ein entsprechendes Fehlersignal generiert werden.

In einer verallgemeinerten Form der bisher beschriebenen Aus­ führungsbeispiele wäre es auch möglich, eine beliebige Line­ arkombination zweier Ströme I1, I2 zu messen, wobei ein er­ ster Strom I1 durch den Leiter L1 fließt, ein zweiter Strom I2 durch den Leiter L2 fließt und die Koeffizienten der Line­ arkombination durch die Empfindlichkeiten E1, E2 der beiden Sensoren S1, S2 gebildet werden, gemäß E1 × I1 + E2 × I2. In diesem Fall stehen die Ströme I1, I2 unter Umständen in kei­ nem ursächlichen Zusammenhang miteinander. Auch die Potentia­ le der Leiterabschnitte L1, L2 sind durch den Sensor selbst nicht näher bestimmt. Ein Vorteil einer derartigen Anordnung ist, daß beide Ströme I1, I2 miteinander verrechnet werden können, unabhängig von einem eventuell hohen und schlecht de­ finierten Potentialunterschied der stromführenden Leitertei­ le. Eine vollständige Kompensation homogener Hintergrundfel­ der wird allerdings nur für E1 = E2 erzielt.

Alle beschriebenen Ausführungsbeispiele zur Strommessung sind unabhängig davon, ob es sich um Gleichstrom oder um Wechsel­ strom handelt, welcher zu erfassen ist. Sogar gemischte Varianten, beispielsweise Gleichstrom im Leiter L1 und Wechsel­ strom im Leiter L2 sind möglich.

Zur weiteren Verbesserung der Empfindlichkeit der Meßanord­ nung können hochpermeable Bleche, beispielsweise ein Mu- Metall-Blech, unterhalb der Leiterabschnitte, das heißt auf der dem Chip gegenüberliegenden Seite der Leiterabschnitte, angeordnet sein. Weiterhin kann zur Verbesserung der EMV(Elektromagnetische Verträglichkeit)-Festigkeit die Anord­ nung mit den Leiterabschnitten L1, L2 sowie dem integrierten Schaltkreis IC mit geerdeten, konduktiven Folien, beispiels­ weise Kupferfolie, umwickelt sein.

Claims (10)

1. Sensoranordnung zur kontaktlosen Strommessung, aufweisend

• - einen ersten Leiterabschnitt (L1) zum Führen eines zu mes­ senden Stroms (I1),
• - einen zweiten Leiterabschnitt (L2), der in gleicher Er­ streckungsrichtung (z) wie der erste Leiterabschnitt (L1) und von diesem beabstandet angeordnet ist, zum Führen des zu mes­ senden Stroms (I1') in bezüglich erstem Leiterabschnitt (L1) gegensinniger Stromrichtung,
• - einen ersten Sensor (S1) zum Erfassen einer vom zu messen­ den Strom (I1, I1') hervorgerufenen Magnetfeldkomponente (Bx) parallel zu der von den Leiterabschnitten (L1, L2) aufge­ spannten Ebene (x2), der einen ersten Meßwert (M1) bereit­ stellt,
• - einen zweiten Sensor (S2) zum Erfassen einer vom zu messen­ den Strom (I1, I1') hervorgerufenen Magnetfeldkomponente (Bx) parallel zu der von den Leiterabschnitten (L1, L2) aufge­ spannten Ebene (x2), der einen zweiten Meßwert (M2) bereit­ stellt und
• - eine Auswerteschaltung (SK, FK), die zur Übermittlung von erstem und zweitem Meßwert (M1, M2) mit erstem und zweitem Sensor (S1, S2) gekoppelt ist, und die ausgangsseitig ein durch Verknüpfung von erstem und zweitem Meßwert (M1, M2) ge­ bildetes Meßsignal bereitstellt.

2. Sensoranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensoren (S1, S2) in einer gemeinsamen integrierten Schaltung (IC), insbesondere einem Application Specific Inte­ grated Circuit, integriert sind.

3. Sensoranordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensoren (S1, S2) Hall-Elemente sind.

4. Sensoranordnung nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensoren (S1, S2) als vertikale Hall-Elemente ausgebildet sind zur Erfassung von Magnetfeldkomponenten (Bx) parallel zu einer Hauptfläche der integrierten Schaltung (IC).

5. Sensoranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiterabschnitte (L1, L2) jeweils einen rechteckförmigen Querschnitt aufweisen.

6. Sensoranordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die von den Leiterabschnitten (L1, L2) aufgespannte Ebene parallel zu einer Hauptfläche (Lic) der integrierten Schal­ tung (IC) angeordnet ist und daß eine von den Leiterabschnit­ ten (L1, L2) gebildete Symmetrieebene (yz) zugleich eine Sym­ metrieebene bezüglich der Anordnung der Sensoren (S1, S2) in der integrierten Schaltung (IC) ist.

7. Sensoranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine U-förmige Leiterschleife vorgesehen ist, deren Schenkel je einen der beiden Leiterabschnitte (L1, L2) umfassen.

8. Sensoranordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiterabschnitte (L1, L2) von Leiterbahnen auf einer Pla­ tine umfaßt sind, auf der die integrierte Schaltung (IC) be­ festigt ist.

9. Sensoranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die laterale Ausdehnung des Querschnitts (2a) der beiden Lei­ terabschnitte (L1, L2) in der von diesen aufgespannten Ebe­ ne (xz) groß ist gegenüber der Summe aus dem Abstand (2d) der Leiterabschnitte (L1, L2) voneinander und dem Abstand (h) zwischen den Sensoren (S1, S2) und den Leiterabschnitten (L1, L2).

10. Sensoranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerteschaltung (SK, FK) einen Differenzbildner (SK) umfaßt, mit einem Plus-Eingang, der mit dem ersten Sen­ sor (S1) gekoppelt ist, und mit einem Minus-Eingang, der mit dem zweiten Sensor (S2) gekoppelt ist, und mit einem Ausgang, der mit dem Eingang eines Schwellwertdetektors (FK) verbunden ist und das Meßsignal mit einem vorgebbaren Schwellwert (MIN, MAX) vergleicht.