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INA280: 为什么用INA280采电感电流时在电感电流较小的阶段输出失真,是什么导致的?

Part Number: INA280

我在用INA280采buck电路(浮地型Buck)电感电流时,电感电流DCM,电流采样出现了下图的情况,采经过输出电容的电流(即输出电流)的话是没有问题的,是一个平均量,不带纹波,但因为想得到纹波的信息,所以将100毫欧的采样电阻和电感串联采电感电流,采样电路就是按照INA280验证板电路搭建的,采样输出前半段不太正常,后半段正常,而且起点也跟电感电流起点差的比较多。看数据手册slew rate 2V/us 应该是可以跟上的才对,手册中的正弦波效果是很好的,不知道为什么我这个不太行。希望有了解的大佬可以解答一下,十分感谢!

  • 测试波形为INA280 1脚输出,没有经过RC

  • 您好,

    您可以用示波器测一下采样电阻上本来的波形是怎样的吗?因为我不懂浮地型Buck电路,不知道您要采样的具体电流波形是怎样的

    另外,所附示波器波形中 2、3、4通道波形是测得哪里的信号?

  • 您好,图中最上面的波形是开关管的驱动信号,中间是电感电流波形,最下面的是INA280 1脚的输出。因为采样电阻是和电感串联的,所以采样电阻上的波形和这个波形应该是一样的,采样电阻我用的100毫欧,正常来说INA280的输出(图中2通道)应该跟随电感电流波形(4通道)的,但是在前半段的时候会有问题。(4通道波形中在断续时的振荡可以不管,是这个拓扑的原因)

  • 也就是说下图中红色框内异常,是吧

    被测信号电路是否与INA280共地?被测信号的共模电压是多少?满足INA280的共模输入范围吗?

  • 您好,对的,是红色框中有异常,那里采样输出没有跟随上电感电流,采样电路和主电路的地是共起来的,就是之前图中的PGND和采样的GND是共起来的,共模输入电压大致在20V左右,应该是满足INA280共模输入范围的

  • 您好,请问您用的INA280的增益是20V/V对吗? C19,R21,R22在实际测试中是焊接了么?电阻/电容值是多少?

    我觉得您这个红框内的波形异常的原因可能是:1. 从电感电流为0到上管开启电感电流增加,经过采样电阻的电流会给C19充电,导致INA280有一段是0;因为电容上的电压是慢慢增加的。2. 电感电流为0的这段时间,实际的电感电流如测试是震荡的,震荡会导致INA280的输入出现负输入,此时INA280是需要一段时间恢复的。这也有可能导致图中的情况。3. INA280的输入滤波会使增益误差恶化,导致在输入信号很小的时候非线性很明显。

    我认为您可以尝试:

    1. 增加buck电路的负载,使buck工作在CCM模式,即电感电流始终为正,测试一下INA280的输出是否正常;

    2. 您也可以尝试去掉C19,R21和R22(一般不推荐在这里加输入滤波),看一下是否有改善。

  • 您好,我使用的INA280增益是20V/V的,我把滤波电路全部拆掉了,R21 R22都是0欧,电容C19拆掉了,输出的滤波电路也没加直接测了1脚输出,我把电流调到了CCM,测得的波形去下,其实这个问题还是存在的,只是纹波大了之后那个阶段显得不是那么明显了,跟INA280的setting time有关系吗?我其实不太明白这个参数的含义。比较好奇为什么只发生在输入为上升的阶段,理论的压摆率感觉是足以跟随这个信号的。

  • Settling time的意思是输入一个阶跃信号,当输出达到指定误差范围内的时间;这个时间主要受压摆率影响。

    您用示波器测一下采样电阻上的电压变化(INA280的输入端),看一下这个现象是不是出现在INA280这一级。 

    从仿真结果看输入电压就会有一些变形。

  • 下图是datasheet截图,从figure6-24看输入阶跃信号对应的输出信号,在上升沿会受一点影响的

    但在您的应用中,应该不是受压摆率的影响造成的。看开关管驱动信号的下降沿对应的输入信号部分,它是与这块(上图红色圈内)应该是有一样的变化率,但开关管驱动信号下降沿对应的那部分信号是正常的,并没有失真。

    看下面截图figure6-23,它会受输入共模电压变化的影响,看图figure6-2,共模电压的频率越高,共模抑制比越低,受其影响越大,所以建议示波器测量下输入共模电压的波形,看是怎样的

  • 您好,我测试了INA280的输入引脚间的电压波形(下图1),通道2是280输入引脚间的电压,通道4是电感电流,是正常的,采样的输出如第二幅图,通道2是INA280输出引脚波形,和之前一样还是有点问题,这是DCM的情况,输入电压60V,负载电压42V,INA280输入引脚共模电压如第三幅图,共模电压在18V左右

    CCM的时候INA280的输入引脚间的电压波形如下第一幅图的通道2,通道4是电感电流,毛刺应该是我测量引入的,INA280的输出引脚波形为下面第二幅图,开始阶段略微有点失真,共模电压如下面第三个图,CCM测量时输入电压50V左右,因为是开环侧的,加到60V的时候电流比较大,负载是LED,担心烧灯就没有加到60,但是效果是一样的,不知道这个共模电压波动会不会影响到采样,波动的幅度不是很大,但是有一点。十分感谢TI工程师的耐心解答,虽然可能是这个拓扑带来的问题,但因为还是学生,想弄明白造成采样失真的原因,不想糊里糊涂过去才问了这么多哈哈。

  • 在CCM模式下,我认为输出的异常很可能是输入共模电压造成的,输入共模电压上噪声频率越高,对输出的影响越严重;

    在DCM模式下,在18V共模偏置下,输入和输出都在INA280范围内,不确定是什么原因导致的异常,您可以对下面3点进行答复吗?

    1、您测试时,INA280输出端是悬空时测量的输出信号吗?

    2、您可以让INA280采集其他类似频率、类似共模电压的锯齿波信号吗?看INA280输出是怎样的?

    3、还有我发现,您在DCM模式下测量的信号(除了共模电压信号)都在没有直流成分的,而在CCM模式下,为什么测量的信号都含有直流成分,这两种模式下,您的测量方法不一样吗?

  • 您好,回答您的三个问题:

    1.我测量时INA280输出引脚是悬空的

    2.目前还没有条件用它来测试另外一个类似的波形,我想办法看能不能测试一下,确实这有助于排出是否是这个拓扑的原因

    3.DCM时没有直流分量是因为电感电流降到0了,所以不会有直流分量,CCM的时候电感电流降不到0就会叠加有直流分量,测试的方法是一样的,只是电流平均值大小的问题

  • INA280对最小差分输入电压是有一个要求,即要大于25mV/gain=25mV/20=1.25mV,但是我看到您的输出从0~1V都是异常的,从0~25mV异常还可以理解,但是到1V就无法解释了

    您多测几块板子看是否都是同样的现象?

    还是建议输入一个其他的类型波形,输入差分电压包含1~50mV的幅值(对应输出20mV~1V),看输出是怎样的?

    ...