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https://e2e.ti.com/support/amplifiers-group/amplifiers/f/amplifiers-forum/1127976/ina226-how-to-calculate-the-accuracy-of-ina226
大家好、
我的客户希望使用 INA226以0.1%的精度监控0~90A 电流。 我是否可以知道如何计算 INA226的精度？ 谢谢。
B.R.
Zhizhao
添加两个问题、如下所示。 分流偏移电压和总线偏移电压之间的区别是什么？ 分流电压增益误差和总线电压增益误差？
如果客户电路板无法提供用于增益校准的精确电流源。 我认为增益误差是系统的主要误差。 是否有其他方法可以消除它？
谢谢。
您好、Zhizhao、
INA226 (和其他数字功率监控器)测量差分分流电压(Vshunt)和单端总线电压(VBUS)。 Vshunt 成比例表示流经总线的电流、因此器件可以在内部将电流和电压相乘以计算总线的功率。 由于它们是两种基本不同的测量、因此它们需要不同的偏移和增益误差规格值。
至于校准、是的、如果您想要校准增益误差、这需要至少两个数据点的数据。 一个可以简单地是当 load=0A (关闭)时、而另一个数据点需要一些已知值的非常精确的电流源。 通过使用这两个点、您可以求解线性增益公式以及失调电压(y=mx+b、其中 m =增益、b =失调电压)。
只需一个基准点(例如、load=0A、off)即可校准器件偏移。 但是、将保留增益误差(来自器件和来自分流电阻器容差)、除了我在上面描述的两点校准过程之外、没有其他方法可以消除这种误差。
最小电流感测电平所需的最大误差是否为0.1%？ 这是什么最小电流感应电平？ 在测量较小的电流时、失调电压误差开始主导误差、因此定义这些参数很重要。 此外、当在较大动态范围内感测电流时、可能需要执行偏移校准。
遗憾的是、如果没有2点增益校准、即使在25°C 下指定了0.1%的增益误差、INA226在技术上也不会在整个温度范围内实现0.1%的最大误差 首先、明显的原因是在25°C 下指定了±0.1%的增益误差 随着温度的变化、增益误差漂移(±50ppm/°C 最大值)将扩大可能的增益误差。 第二个原因是、如果偏移校准仅在一个温度(例如25°C)下完成、那么偏移误差将根据 Vos_drfit = 0.1µV μ V/°C max 的温度变化而产生 0.1µV 温度(TA)达到125°C 时产生的最大偏移为(125°C-25°C)*μ V/°C =±10µV μ V、因此这可能会在感测低电流和高温时增加电路误差。
如果不进行增益校准、0.1%增益误差可能无法实现的最后一个原因只是分流电阻器的容差。 您至少需要容差小于0.1%且温度系数较低的 Rshunt。
如果我进行设计、我将使用 目前最精确的器件、即 INA229 (最大增益误差为0.05%)。 如果可能、我会将 Rshunt 容差选择为=< 0.075%。 该器件的一个好处是它具有非常低的失调电压、失调电压漂移和增益误差漂移、因此您甚至可能不必执行失调电压校准或担心温度范围内产生的误差。 此外、它还具有内部温度传感器、可用于帮助执行分流电阻温度漂移补偿(请参阅第7.3.5节)。 因此、我将开发一个板来确定 INA229裸片和分流电阻器之间的热耦合、并尝试使耦合尽可能接近1：1。
通常、要计算误差、您需要首先确定最大偏移量。 如果要在单个温度下校准偏移、则只需确定从校准温度到最高系统温度的最大偏移漂移。 您只需考虑工作温度的最大变化、不一定是最大绝对温度。 E_Vos_max = Vos_max/Vshunt_min，其中 Vshunt_min = imin_rshun.
接下来、您需要计算最坏情况下的增益误差、即器件增益误差(INA229最大为0.05%)、增益误差漂移(ppm*温度变化)、分流电阻器容差和分流电阻器漂移的 RSS (平方和根)。 最终总误差是最低电流电平下 Vos_TOTAL 和 GainError_TOTAL 的 RSS。
如上所述、使用 INA229时、只需使用 Rshunt 温度系数对 INA229进行编程、即可校准 Rshunt 温度系数。
以下是一些有助于缩放 Rshunt 和计算 CSA 误差的链接。
https://www.ti.com/lit/an/sboa511a/sboa511a.pdf?ts=1661192197320&ref_url=https%253A%252F%252Fwww.ti.com%252Fproduct%252FINA226
https://training.ti.com/ti-precision-labs-current-sense-amplifiers-gain-error?context=1139747-1139745-1138708-1139852-1140045
此致、
Peter
尊敬的 Peter：
感谢您的帮助！！ 最小电流值约为0.1A。 我想区分电流阶跃 in10mA 步进。 我对此有疑问。 因为我们无法在客户电路板上进行增益校准。 因此、如果仍然使用 INA226、则最佳情况增益误差为0.1%。 我选择 Rshunt=0.5m Ω。 电流为90A 时、最大值约为45mV。 增益误差导致的误差为45uV。 但10mA 阶跃对应于10mA*0.5mohm=5uV。 增益误差远远大于10mA 步长。
这样、我认为我可以接受的最大增益误差应该小于0.01%、对吧？
这不是为了纠正考虑最小步长和分辨率的方法。 分辨率取决于数字化信号和 LSB 的噪声。 LSB 为2.5uV、因此采用0.5m Ω 分流器的10mA 步长实际上是两个数字代码或位的步长。
为了能够解决此问题、设计人员将希望使用输入滤波器来保持分流电压干净、增加转换时间并增加平均值数量、从而尽可能减少信号带宽。
根据图20、为了解决5uV (两个代码)阶跃问题、可能需要将转换时间增加至1.1ms。
希望这对您有所帮助。
