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[参考译文] INA250:使用INA250放大器获得电机电流

Guru**** 657930 points
Other Parts Discussed in Thread: INA250, INA210, INA302, INA240, INA180, INA212, INA139, LMP8645, INA282, INA270
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/634173/ina250-mesuring-motor-current-with-ina250-amplifier

部件号:INA250
主题中讨论的其他部分: INA210INA302INA240INA180INA212INA139LMP8645INA282INA270

早上好,

我想测量2种电 机电流  

额定电流:10A

待机电流:50mA

我选择INA250电流感应放大器来测量这2个电流。  

此电路是否可以测量50mA电流?

我的电机的峰值启动电流约为55A,INA250放大器是否支持此峰值电流?  

谢谢!

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    Achref您好!

     

    我将了解50mA的操作,但总的来说,我不建议使用峰值负载电流为55A的INA250,原因如下:

     

    1.我们无法保证55A负载电流的规格 ,因为我们指定的绝对最大负载电流为+-15A。

    2.应用图(数据表中的图31)不是 我们可以保证的规范或行为,也是从室温(25C)运行。 如果零件已通过15A负载电流加热,则55A的1秒持续时间将缩短。 此外,如果此55A峰在短时间内自我重复,并且零件没有机会从第一个峰产生的热量中冷却下来,则1秒的持续时间也会减少。

     

     

    3.高于ABS最大值的运行负载电流会影响内部分流电阻器的容差。 我们在我们的数据表电气特性表中将其与其他并联电阻器类似,如下所示。 因此,您还面临着随着时间推移而改变分流电阻的风险。

      

     

    ---

     

    您是否正在考虑使用PWM并将其作为直列? 也不建议这样做,您可以在此处进行此操作:

     

     

    如果您可以增加板空间,则可以将INA240和外部分流器视为直插式配置。 INA210,INA302和INA180也是低侧配置的选项。

     

    下面是一些更多链接,在我处理更具体建议的同时,提供更多信息。

    www.ti.com/.../TIDA-0.0171万 当前反馈&tisearch=Search-EN-Everything

     

     

     

     

     

    Peter Iliya

    电流感应应用

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    另外,请注意,如果您要使用INA250测量50mA的电流,您只能使用INA250的A3或A4增益变体,并且您的电压需要分别至少>=8V或>=20V。 这可以通过使用IOS (输入偏移电流)来确定,这是我们如何代表零件的Vos (输入偏移电压)。 以下分析显示 ,使用INA250测量50mA时  ,您将立即出现~μ A 50 % 误差(不考虑CMRR,PSRR,并联容差,增益误差和噪声)。

    INA250A3:

    • ios_max =+-30mA
    • 增益= 0.8V/A
    • Vout =(IL +- IOS_max)*增益
    • 对于IL = 50mA,输出电压= 40mV +/- 24mV
    • 对于IL = 10A,输出电压= 8V +- 24mV

    INA250A4:

    • ios_max =+-20mA
    • 增益= 2V/A
    • Vout =(IL +- IOS_max)*增益
    • 如果IL = 50mA,输出电压= 100mV +/- 40mV
    • 对于IL = 10A,输出电压= 20V +- 40mV

    Peter Iliya

    电流感应应用

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    您好Peter,

    感谢您的非常有帮助的回复。

    是的,我是否可以使用外部并联电阻器。

    是否可以使用INA240电流感应放大器测量工作电流10A,待机电流50mA和峰值启动电流55A?

    请您帮我选择一个能够支持所有这些电流的外部并联电阻器吗?

    谢谢! 祝你度过美好的一天!
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    Achref,

    在直插式应用中使用一个INA240来测量所有三种电流是不可能的。 如果您只是想测量50mA到10A的电流,您最好的选择是选择4.9mOhm的并联电阻器和INA240A3 (增益= 100V/V),该器件参考接地。 这将为您提供一个24.5mV - 4.9V的输出电压范围,用于50mA - 10A的连续电流。

    这是有风险的,因为INA240推荐的电源如果是5V,并且在额定10A驱动电压输出的情况下,电压输出非常接近您的电源轨,每次驱动电机的PWM电压信号跳转时,INA设备的VCM也会跳转。 虽然INA240对这些VCM瞬变具有良好的抑制能力,但Vout上仍会产生瞬态电压,这将使INA240输出饱和,因为它在4.9V下已经非常接近。 一旦输出电压饱和,零件的输出阶段将不会处于线性操作模式,在此操作模式下,我们无法再保证我们的规格。 这就是为什么我们建议将该零件参考为2.5V的原因。 您可以尝试在您的系统中测试此配置,并查看Vout是否饱和,但考虑到所有其他漂移和错误来源,这不是一个可靠的解决方案。 您可以在此处阅读有关直插式电动机感应应用中的PWM抑制的信息:

    www.ti.com/.../sboa172.pdf

    如果绝对需要测量50mA的电流,您可能需要考虑使用两个电流感应放大器,其中一个位于低侧或高侧,仅用于测量50mA。

    Peter Iliya
    电流感应应用

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    早上好,Peter,

    非常感谢您的回复。

    在我的应用中,绝对需要获得50mA和10A的电流。
    你是对的,我认为最好的解决办法是提供两个电路,一个是用来测量10A,另一个是用来测量50mA。
    ...
    我检查了您的所有数据表,但从未找到每条电路的输入电流范围,因此很难为我的应用选择最佳电路。

    1——请你帮我,我提供哪条电路用于10安电流,哪条电路用于50毫安电流电流电流?

    仅供参考,我正在使用工作电流为10A的直流无刷电机。


    2-最后一个问题,您认为是否可以为两个电路使用相同的并联电阻器?

    谢谢,祝你度过美好的一天。
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    Achref,

    您是如何驾驶这款电机的? 待机电流的确切含义是什么? 您是否使用脉宽调制信号来驱动电机,如果是,信号的频率是多少? 您是否使用这些测量值进行故障模式检测或速度控制? 您可以为放大器提供哪些电源。

    您可以考虑使用一个高侧分流电阻器(22.5mOhm)和两个增益不同的放大器来测量同一分流电阻器上的相同差动电压。 如果您有INA240 (增益为20V/V)和INA212 (增益为1000V/V)并为其提供5V电源并将其参考接地,则ILOAD = 10A时INA240的输出电压为4.5V,ILOAD = 50mA时INA212的输出电压为1.125V。

    Peter Iliya
    电流感应应用
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    您好Peter,

    感谢您的提前回复。

    电动机由27V固定电源供电, 通过脉宽调制信号驱动。 关于信息,它是一个紧凑的系统,电动机+驱动电子板。我只能用外部应用程序更改PWM的占空比,(Pwm 0 % -- >电动机停止),(PWM 100 % -->电动机正在运行),并且无法将我的分流电阻器置于H桥上。  

    在我的应用中,当电机运行和停止时,我会被所有系统的吸收电流所占用。  电动机运转时,它消耗10A电流(这是额定电流)。 当电机处于停止(PWM占空比为零)时,它消耗 的电流介于10mA - 50mA之间,这是待机电流。

    我想要 在 两种操作模式下测量所有紧凑型系统(电机+其驱动电子板)的吸收电流。

    所有这些测量都是针对故障模式检测完成的。

    关于功放的电源,我没有任何限制,我可以自由选择最佳电源。

    您如何看待我的电子电路?  我想 知道 2个放大器INA240和INA212是否支持起始电流(55A),作为参考,我不会测量起始电流,我只想测量标称电流10A和待机电流50mA。

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    Achref,

    使用27V共模时,INA212将不工作,因为其最大VCM为26V。 有三个符合VCM>27V且增益为1000x的备用部件:INA139,INA282和LMP8645。 INA139和LMP8645具有可调节增益,但其输入偏移电压为1mV,这将不起作用,因为您正在尝试感应100 uV中的某些东西。INA282的Vos_max为+-70uV,因此这足够有效。 在原理图中,参考销也是浮动的。 您需要将这些连接到接地或中间电源。 在我的以下备选解决方案中,您可以将两个部件都参考到地面。

    注:我不确定速度(占空比)的变化程度,但如果您的系统要求它是其他的,并且是100 % 或0 % ,那么知道这一点很重要,并且可能会更改我的建议。 我假设两个部件的电源都来自5V导轨。

    解决方案0:
    -这是您当前的示意图,但INA212替换为INA282除外。
    -分流器= 22.5 m Ω。
    -参考INA282至接地或中间电源。
    —参考INA240接地。

    解决方案1:
    -类似于解决方案0,但使用Rshunt = 32 mOhm。
    -使用INA282 (增益1000V/V)感应10mA至50mA -->输出电压={320mV - 1.6V}。
    -参考INA282至接地或中间电源。
    -使用INA270 (14V/V增益)感应10A电流-->输出电压=4.48V。
    —参考INA270接地。

    解决方案2.
    -类似于解决方案0,但使用Rshunt = 50 mOhm。
    -使用INA282 (增益1000V/V)感应10mA至50mA -->输出电压={500mV - 2.5V}。
    -使用INA139 (1000uA/V增益)感应10A电流。 这是一个电流输出设备,如果使用5V电源供电,Vout_max = 5V - 0.7 - Vdiff = 5V - 1.2V = 3.8V。 使用负载电阻器(RL = 7.6 kOhm)将输出电压转换为输出电压。
    -因此,对于ILOAD = 10A,VOUT_INA139 = 10A * 50 mOhm * 1000uA/V * 7.6 kOhm = 3.8V。
    -将两个零件接地。

    -------------------

    为了在启动时承受55A峰值,您需要做的只是确保设备的Rsun*55A >绝对最大差动输入,对于列出的所有可能的设备,这看起来都是正确的。

    Peter Iliya
    电流感应应用
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    您好Peter,

    谢谢,我认为这是我的问题,我将测试三个解决方案,我将向您通报最新情况。

    谢谢!