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[参考译文] INA260:INA260设计帮助

Guru**** 1952840 points
Other Parts Discussed in Thread: INA260
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/994679/ina260-ina260-design-help

器件型号:INA260

大家好、

我设计了一个小型分线板、用于在同一 I2C 总线上测试多个 INA260电流监视器。 我从每个 INA260 IC 中都得到了波动很大且不准确的读数。 当不提供电流且提供3A 电流时、您可以从一个芯片上看到读数。 所有芯片都表现出相同的行为。
我注意到 I2C 信号上升时间非常慢(上升时间~1.1uS @ 100kHz)。 在下图中、黄色走线是 SCK、蓝色走线是 SDA。 这是否会导致读数错误? SDA/SCK 和接地之间的电容值异常大-~3.8uF (在具有四个 INA260的电路板上、如下所示)。 随后、我将上拉电阻器减半至1.5kOhm、上升时间降至~500ns、这应在100kHz 时钟的 I2C 规格范围内。 仍然出现问题。 我将包括一段示波器读数视频,我们可以清楚地看到 INA260发送的数据包的 LSB 波动。 这让我相信、除了 I2C 线路的高电容之外、还有另一个问题。 我仍然想解决这个问题,因为我需要尽可能低的功耗。

我对导致该电容的原因有损失。 探测时裸 PCB 不显示电容、一个 PCB 上组装了单个 INA260、其0.1uF 去耦电容器和引脚接头的读数为~2uF。 我甚至移除了去耦电容器来测量电容、找到了相同的值。 此时电路板上没有其他组件。
我已包括原理图和电路板设计的屏幕截图(以 SDA 跟踪为例)。

那么、第一个问题是、导致这种大电容的原因可能是什么? 第二个问题是、除了这个问题、还有什么可能导致读数波动?

e2e.ti.com/.../INA260_5F00_Fluctuating_5F00_Readings.zip

此致、

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    Zhonghui、您好!  

    我无法打开 HEIC 文件或.mov 文件。  从我可以看到的结果中、我也无法解释电容问题的原因。  数据表中每个数字引脚的典型值为3pF、因此这实际上毫无意义。 如果您可以以不同的格式为我提供图片。  我尝试下载阅读器。

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    Javier 好、

    很抱歉,这里有下载链接: https://drive.google.com/file/d/11hXiE4wHPUGCf-W06yPriBu3nhL58kmd/view?usp=sharing 

    请查看图片、

    此致、

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    我现在将对此进行研究。  我将很快向您提供更新。

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    Zhonghui、您好!

    我不知道这种设置会发生什么情况、但我认为这不是通信问题。

    我看到3A、但测量值在1.4A 范围内变化、依此类推。  您是否连接了2个视差?  系统中的变化是什么?  电流是否在变化?  电压是否在变化?  您是否能够使用另一仪器测量电流以进行验证?

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    Javier 好、

    是的、3A 通过两个并联的 INA260 (为了降低功耗)、因此它应该提供一个稳定且恒定的1.5A (+/-几%取决于两个并联 INA260的相对总分流电阻)。 在最后的应用中,我将对这两项进行求和,但这些截屏更能指示波动的结果(例如,1秒内从945mA 到1573mA)。 3A 为稳定直流电(通过良好的万用表验证)。 电源电压(3.3V)和总线电压均未变化。 我应该注意的是、我将 VBUS 引脚悬空、因为我不需要该测量。 这是否会以某种方式导致问题?

    非常感谢。

    此致、

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    Zhonghui、

    我不认为将总线电压悬空是一个问题。  

    我唯一能想到的是两个并联 INA260上的电流不平衡。  您是否曾尝试测量这两者并查看其是否正确累加?  是否仅尝试连接一个设备并进行验证?  如果电流由开关电源供电、并且没有足够的电容来保持电压稳定、则可能是开关噪声、并导致转换时间内出现一些电表无法检测到的尖峰。

    您是否尝试过不同的转换时间?

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    Javier 好、

    感谢您让我了解这个电压噪声。 当我在 INA260的 SHUNT +和-引脚上放置一个电容器时、读数会变得稳定和精确、这是应该的。 分流器上的峰间值为10mV。 我想知道这是否与电源必须提供3A 但没有太大负载(通过 INA260分流器并直接返回电源时仅为~90mW)这一事实有关,这可能会扰乱电源的输出滤波阶段。 建议在数据表中添加电容器作为一种良好做法可能是一个好主意。

    但是、I2C 线路上的高电容仍然存在。 对我可以尝试什么有任何想法?

    非常感谢!

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    Zhonghui、您好!

    我认为您的电容测量不准确。  我查看了您的时间常数和上升时间、并使用1.5kΩ 和2µF 提供3ms 的时间常数。  您的示波器照片显示、信号在大约2µS μ s 的时间内变为电压。   

    我认为电容远低于您的测量值。

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    Javier 好、

    很抱歉,我的回答很晚,我不得不在另一个板上工作。
    我想知道上升时间是否会因  电路中某处总线或芯片内部的某种串联电阻而变慢? 我认为、这也会导致万用表电容测量的时间常数缩短。 我将尝试查找其他 I2C 传感器板,以仔细检查微控制器是否会出现缓慢上升时间。
    谢谢、
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    Zhonghul、

    如果 INA260未导通或未通电、则可能会激活 ESD 单元、从而导致一些泄漏电流。  在进行电容测试时、请确保器件已开启、并且未连接任何其他元件。  这取决于电容测试仪驱动的电流。

    我还建议您断开所有其他连接并为器件供电以测量此情况。  

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    Javier 好、

    我尝试测量 SDA/SCL (它们没有转到任何地方并且没有上拉电阻)和 GND 之间的电容、而 INA260按照您的建议由3.3V 电压供电。 我的万用表无法读取此配置中的电容。

    我还尝试使用另一个开发板(最初是 Arduino,现在是 STM32 Nucleo)与 INA260通信,但我获得了相同的上升时间。 我们期望的典型上升时间是多少? 我知道该协议要求上升时间低于1000ns、但简单3.3V 嵌入式应用的典型情况是什么?
    谢谢、
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    Zhonghui、您好!

    这些规格将涵盖所有温度和其他可能的变化。  如果上升时间不低于该值、我不认为器件将不起作用、但这也是所有其他时序变化所致。

    对于您的电容、我计算出线路上的电容值约为228pF。  大多数示波器探头会增加大约10pF、而您的布局可能会增加其余的探头。  我使用 了模拟工程师计算器 、选择如下所示。  当信号达到最终值的约63.2%时、可以计算时间常数。

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