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[参考译文] INA195:设备故障

Guru**** 1989765 points
Other Parts Discussed in Thread: INA195, OPA197
请注意,本文内容源自机器翻译,可能存在语法或其它翻译错误,仅供参考。如需获取准确内容,请参阅链接中的英语原文或自行翻译。

https://e2e.ti.com/support/amplifiers-group/amplifiers/f/amplifiers-forum/572429/ina195-device-failure

部件号:INA195
主题中讨论的其他部件: OPA197

在以下电路配置中,INA195存在一些问题(未显示INA195的100nF去耦电容器):

最初,电路按我的预期工作,我获得了大约20mA的系统2V输入电流。 作为测试的一部分,我会重复对输出进行短路,以确保电路可以容忍故障,但在发生过一次到10次短事件后,INA195设备出现故障,输出电压仅为0伏左右。 这最终使OPA197达到电流限制,因为它没有获得所需的反馈电压。 我可以更换INA195,系统可以再次运行。

有什么想法说明为什么会发生这种失败?

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    尊敬的Tim:

    您是否有机会向我们介绍该赛道的目的? 我们已尝试模拟您的结果,但在负载线中未达到预期的20mA (我们看到大约5nA,这导致INA195的输出约为3mV)。

    当您对设备进行短路时,您正在对哪个节点进行短路?  此配置中的输出短路可能会导致部件损坏。 INA19X系列只能承受注入任何引脚的5mA电流。 可能是因为短路导致瞬时电流超过5mA,最终会使零件受到压断。

    卡罗勒斯

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    你好,Carolus,

    抱歉,我忘记了说"出"符号是指短路的内容。

    在"正常"操作期间,"输出"与电流模式下的DMM短路,在此模式下,我读取20mA。 然后点击“输出”上的DMM探头,模拟有人意外断开并重新连接输出。 这是零件最终发生故障时,尽管电流流经R138,但INA195的输出仍保持在0V左右。

    我还尝试了与数字万用表串联100欧姆的相同测试,结果相同。

    谢谢!
    蒂姆
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    Carolus,

    该电路的目的是生成与U19上的输入电压成比例的输出电流。 我用过的配置可能有点奇怪,但电路的有些部分我没有展示。 到U19的反馈路径实际上通过一个模拟开关来选择直接从U19反馈电压输出(只是电压随动件)和我显示的电路。 这使我可以获得电流或电压输出。 我没有展示电路的这些部件,因为在这些测试中它们没有被切换/更换,我相信我可以将它们视为不存在。

    蒂姆
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    Carolus,

    我有没有办法在我的那端测试任何怀疑? 我渴望在这里找到一个解决方案,我对可能发生的事情有点心不在足。

    谢谢!
    蒂姆

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    尊敬的Tim:

    很抱歉,我们一直在讨论您的电路。您是否有任何方法可以为我们提供总电路,包括开关以及您的布局?

    我们遇到的一个问题是,您是否在未能查看问题是否是电路中某种形式的锁闭状态后尝试重新启动? 我们知道事件发生后反馈回路断开,但我们是否知道INA195在您的测试后损坏? 黄铜管:电路中发生的事情是否会损坏零件?

    至于您端的测试,您能否在 短路事件中获得INA输入引脚的范围快照? 我们推测在事件期间发生的情况是,超过5mA的瞬态电流通过部件,最终导致部件出现故障,因为这是 设备必须观察到的绝对最大值之一。 这很可能是由于OPA在  反馈回路断开时将负载线拉至10V。 如果是这种情况,可能的解决方法是将共模电容式滤波器放在INA的输入线路上,以帮助降低线路上的响应速度。 输入线路上的限流电阻 器也可以帮助缓解问题,但会导致部件的增益误差,这让我问:您需要系统的精确度是多少?

    卡罗勒斯

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    Carolus,

    是否有一种方法可以离线共享该信息?

    这是您对电路电源循环所说的有趣内容。 我没有特意将电路重启,看电路是否能够恢复。 您说得对,零件会返回,并且看起来没有实际损坏。

    我将为您获取一些示波器跟踪,但我现在无法获取。 我们这里只有一个示波器,直到周一才会开放。

    谢谢!
    蒂姆
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    尊敬的Tim:

    阐明您的测试方法,您说的是您的安培表接地,系统工作正常,但随后您将安培表的导线短接在一起,从接地开始拾取导线以执行此操作, 这是系统中断的时候? 因此,在卸载的情况下,系统会出现故障吗? 这是有意义的,因为没有电流流动路径,并联差分器将变为零,这会像您所说的那样使反馈变为零。

    但是,您说在将安培表导线接地后,您仍测量通过并联电阻器的电流,但在INA输出上看不到电压? 更换探头时,您看到的电流是多少? 您是否还能探测差分器并查看分流器上的电压?

    由于OPA中的反馈丢失,您可能在其中一个零件中看到延迟状态。 这导致该部分 通过其开环增益和导轨放大正输入至10V。 但是,我目前不知道最新的情况是在INA还是OPA中发生的。

    我还将与运算放大器小组联系,因为他们将能够帮助提供有关OPA167的额外支持。

    同时,我们的一位应用工程师建议您查看附加的模拟,因为它提供了一个电路,即使 在输出打开的情况下,也可以通过向放大器提供本地反馈来绕过您在此事件中看到的问题。 还建议您仍然查看共模盖,以帮助控制信号上升到INA。

    e2e.ti.com/.../switching_5F00_shunt_5F00_current.TSC

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    Carolus,

    是的,您对我的测试的描述是准确的。

    输出电流为~65 mA,差动电压为~65 mV,而INA的输出为0V。

    我将查看建议的电路并返回给您。

    谢谢!
    蒂姆

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    Carolus,

    我不确定我是否理解建议的电路的好处,除了它可以防止OPA开环。 通过开环,我们是否面临锁定的风险?

    我还应该提到,无论"出"负载如何,电路都需要输出与输入电压成比例的电流。 这将假设负载的电阻足够小,使OPA不会饱和在正极轨上。

    我很想让示波器回到办公室(必须等待星期一)来查看INA输入上的瞬变。 当时我也可以按照你向INA提出的建议,看看增加共模电容器和串联电阻,看看这是否能解决问题。

    谢谢!
    蒂姆
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    尊敬的Tim:

    我在电子邮件中向您发送了一个朋友请求。 您是否可以将您的示意图发送给我,以确保我们获得完整的信息? 我还在考虑获取所需的零部件,尝试在这里重现问题。

    电路I的优点是,当输出打开时,您可以控制步进响应的大小。 听起来,该部件无法将开环输出驱动至10V。

    最后,C80和R137的用途是什么? 它们是您反馈回路的一部分,还是输出线路上的过滤? 它可能不是闭锁型,可能是反馈中的稳定性问题。
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    Carolus,

    C80和R137用于通过OPA和INA稳定整体控制回路。 我今天在浏览数据表时确实注意到,我可能偶然发现电容大小会破坏INA的稳定性。 我一定要更仔细地探究范围,我以为在故障期间我在INA上有范围,但我不记得了。

    我现在要发送示意图。

    谢谢!
    蒂姆
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    Carolus,

    对我的原始帖子的一个更正,V_PWR实际上是15V,而不是10V,我很抱歉。

    今天上午我可以找到一些示波器的痕迹。

    图1. CH1 (黄色)位于INA +输入端,CH2 (蓝色)位于INA -输入端。 这是在我的故障测试期间发生的情况。

    第1节. OPA和INA按预期将输出电流调节为20 mA。

    第2节. 电流表探头向上提起。

    第3和第4节. 正在重新连接安培表探针。

    第5款. OPA和INA不再按预期进行调节,OPA处于电流限制。

    第一个图后面的三个图放大了各种事件的捕获。

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    我还做了一些其他的调查。 当我在R137和C80上稳定100欧姆和22 nF以稳定回路时,通过模拟完成,目的是在实际测试期间进行调整。 我认为删除这些组件并查看结果可能会很有趣。

    首先,我在 卸下组件之前,将输入的范围限定为OPA (CH1)和INA (CH2)的输出。

    然后,拆除部件时也要执行相同的操作:

    现在,有趣的是,我不能在这种配置中找出输出错误,这使我相信,我可能是用22 nF电容器过载INA输出。 我要调整我的组件,使电容更低,看看我能否同时做到:稳定回路和防止INA过载。

    如果您有任何其他建议,请告诉我。 但是,在这种情况下,我会推迟INA输入上限,除非你认为这仍然是问题所在。

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    尊敬的Tim:

    我倾向于同意您的观点。 由于INA的最大电容负载为10nF,因此可能会对这种情况产生一些影响。

     至于共模上限,它们 只是控制输入端的上升时间。 我想说,你正在使用反馈回路中的电容器,然后从那里开始。