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[参考译文] 电流测量中有噪音

Guru**** 651100 points
Other Parts Discussed in Thread: DRV8300, INA286, INA281, INA240, INA293
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/1103739/noise-in-current-measurement

部件号:INA286-Q1
主题中讨论的其他部件:DRV8300INA286INA281INA241INA240尼加拉瓜293.

您好,

我正在尝试使用C2000 UC构建自定义电机控制板。

作为驱动器IC,我使用DRV8300,而对于电流测量,我使用INA286 (因为我可以很容易地找到它,以低于100V/V的增益进行任何增益都很难获得)。

现在,所有信号(Vsupply,VA,Vb,VC,IA, IB,IC)可以进行测量,但我注意到,当我启动控制器PWM (此时没有电机)时,我立即在电流测量中得到真正高的噪声峰值,我真的不知道它们是如何发生的。 我对设计很仔细,但似乎我做了一些错误,或者INA286的低分流器是不可操作的。 我将尝试去除差速器输入端的盖子,也许这可能是问题所在?  

IC的3.3V电源没有噪音,因此这不是噪音源。

以下是带电流测量路径的相位A的示意图:

布局顶部:

布局接地:

布局VCC_SIG:

布局BOT:

OSCi INA286 OUT (峰值超大):

那么,您是否能在这里看到真正错误的东西,或者IC是否真的不是专门用于电机控制? 当我测量分流器的高侧时,分流器本身上没有峰值。

所以它确实是以某种方式与测量IC相结合的。

编辑

我还测量了高侧分流器和INA286输出。 我不能使用旋转探头,这就是为什么您看到PWM信号,但我认为这使捕获更有价值。

看来,这种过冲的开始是由PWM信号触发的,我真的不能解释这种行为

编辑2:

INA281具有以下开关电容器结构:

这可能是一个问题吗?

编辑3:

脉冲似乎总是在PWM信号后的3-4US左右出现:

脉冲似乎很随机:

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    Sebastian,  

    您最可能看到的是INA286的共模响应。 请查看以下内容:

    如果您正在测量电机电流,则分流器也会受到电动机PWM的影响,这会导致INA286的共模电压在脉冲的V_HI和GND之间快速超越。 即使存在共模抑制,放大器在这些瞬变中工作时仍会出现小脉冲,这很可能是您在示波器上看到的情况。  如果您将PWM置于您范围的另一个通道上,则很可能是PWM的上下斜坡与上述图像对齐。  

    对于此类应用,我建议查看INA240或新的INA241,因为这些设备专为此类应用而设计,此处显示的响应要小得多。 注意图形的差异不仅包括峰值大小,还包括时间分割:

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    Sebastian,  

    我刚刚看到了您的示意图。 你实际上处于低点。 很有趣 让我更深入地了解一下,并提出补充意见。 这可能还有更多。  

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    Sebastian,  

    我在这里看到的唯一的另一件事是设备输出上有相当大的电容, 您是否尝试过增加输出电阻R12? INA286可持续的最大输出电容为1nF,并且线路上存在2.2nF。 56ΩΩ 不是大量的隔离电阻。 我们在这里看到的只是输出的轻微不稳定吗?  

    是否可以通过输出获得您之前提到的示波器分流测量的高侧?

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    Carolus,您好!

    感谢您的回答。 是的,我只在低边,所以我也不理解。 所有3个放大器上的噪声完全相同。

    嗯,关于最大负载电容的有趣之处,我在设计电路时没有见过这一点,但由于我无法真正检测到放大器的任何输入噪音,所以必须与之相关。 我接下来将努力提高这一比例。 但这种负载电容是否仅用于输出电阻为0欧姆?

    当我打开PWM时,我只能看到噪声峰值,因此当我只转动电机而不使用PWM时(当DRV8300 PWM引脚较低时,所有相位都短路),我可以测量相当精确的电流(+-200mA @+-55A范围)。

    分流器的高压侧不显示任何峰值(使用弹簧探针测量)。 我可以尝试 同时捕获它们,但似乎并非在每个PWM期间都发生(您可以在我上传的捕获中看到这一点)。

    BTW:PWM频率为20kHz

    编辑:使用感应放大器(100V/V)进行低侧PWM测量可能是一个问题? 通常,我总是使用10V/V或20V/V之类的产品,我从未遇到过任何问题。

    此致,

    Sebastian

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    Sebastian,  

    请告诉我这对行为是否有任何影响。 此外,根据原理图,它们似乎是相同的,但只是为了验证:INA286的接地和IN-的参考是相同的GND,正确吗? GND是否有任何变化的可能性?

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    我移除了R12 (56欧姆电阻器),现在它更糟了。 INA286 GND连接到In-(开氏连接),我只是在输出上提供PWM信号,没有电流流动,可能导致GND变化。 我真的很难理解这一点。 我也看不出INA286输出线应该如何连接,因为它在第三层上,GND层在中间,顶部和底部没有平行线。

    编辑:我现在剪切INA286的引脚,我测量的完全相同,没有任何输出连接。 输出轨迹本身是无噪声的,因此从PWM门信号耦合到它肯定不是问题。 我也在IN+和IN-之间脱色了1nF盖,但没有任何区别。 它只是放大器和分流器。 我真的看不出这应该是从哪里来的。

    编辑2:所以我有一个第二板,它带有INA293 (我在第一次迭代中意外选择了一个单向放大器),它的布局完全相同,当我使用完全相同的并联和输出滤波器激活PWM信号时,输出上没有任何峰值。 我认为INA286确实不适用于PWM应用,而只适用于电池应用中的慢速转换速率。 您是否可以推荐具有相同外壳(SOIC8)和相同引脚输出的双向电流测量IC?

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    我移除了R12 (56欧姆电阻器),现在它更糟了。 INA286 GND连接到In-(开氏连接),我只是在输出上提供PWM信号,没有电流流动,可能导致GND变化。 我真的很难理解这一点。 我也看不出INA286输出线应该如何连接,因为它在第三层上,GND层在中间,顶部和底部没有平行线。

    编辑:我现在剪切INA286的引脚,我测量的完全相同,没有任何输出连接。 输出轨迹本身是无噪声的,因此从PWM门信号耦合到它肯定不是问题。 我也在IN+和IN-之间脱色了1nF盖,但没有任何区别。 它只是放大器和分流器。 我真的看不出这应该是从哪里来的。

    编辑2:所以我有一个第二板,它带有INA293 (我在第一次迭代中意外选择了一个单向放大器),它的布局完全相同,当我使用完全相同的并联和输出滤波器激活PWM信号时,输出上没有任何峰值。 我认为INA286确实不适用于PWM应用,而只适用于电池应用中的慢速转换速率。 您是否可以推荐具有相同外壳(SOIC8)和相同引脚输出的双向电流测量IC?

    编辑3: 我也对R11和D3脱焊了,因为它们耦合到高侧分流器中,但仍然没有成功。 我真的帮不上我这个问题的来源

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    Sebastian,

    在输出测试中,当您删除R12时,是否用另一个值替换它? 我提出的建议是增加电流和电容器之间的电阻,以进一步将电容与输出节点隔离,而不是降低电容。 或者您是否在移除电阻器后在浮动节点上进行测试?  

    鉴于这是一个开关电容器前端,我同意您的观点,认为可能有更适合此应用的方法。 我上面提到的INA240采用SOIC-8封装,这里是INA286引脚。  

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    我只是在浮动节点上进行测试,我知道应该增加它。 我将尝试INA240,我现在95%确信,开关电容器输入级会造成问题。 如果您可以在内部验证这一点,并将其写入数据表,这将是非常好的。

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    Sebastian,  

    已理解。 我会看一下,如果有时间,我是否可以在长凳上复制这种情况。 请告诉我如何使用INA240进行测试。