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[参考译文] INA253:直列式电机电流测量的 CMRR 性能

Guru**** 668880 points
Other Parts Discussed in Thread: INA253, INA240
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/902948/ina253-cmrr-performance-on-inline-motor-current-measurement

器件型号:INA253
主题中讨论的其他器件: INA240

你(们)好

INA253的输出信号在有刷直流电机驱动桥电路上严重失真。 根据数据表、由于 CMRR 比高、因此不会出现这种情况。 连接 INA253来测量直列式电机电流。 在高侧(电路中的 CW 电机方向)上进行测量时、放大器输出失真。 在其他方向上、即低侧测量、放大器的行为符合预期(低侧测量-无共模电压)。 下面您可以找到电机驱动桥的原理图和实际原理图的 INA253部分。 该桥的驱动方式如下:
单极 PWM 驱动机制 f=25kHz
CW 方向
Q1:PWM
Q2:PWM-
Q3:关闭
Q4:开

CCW 方向
Q1:关闭
Q2:开
Q3:PWM
Q4:PWM-

INA253在 CW 方向上输出(放大器输出失真):

通道1:MOTOR_A
通道2:INA253输出(1.64V 偏移)
CH4:负载电流

INA253的输出在 CCW 方向上

通道1:MOTOR_B
通道2:INA253输出(1.64V 偏移)
CH4:负载电流

有人能不能解释为什么 CMRR 在此应用中非常弱。 CMRR 大于90dB 的器件具有更好的性能。

此致、

 Tero

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    尊敬的 Tero:

    请移除 C104和 C158、然后再次检查波形。 我想您会看到改进。

    此致、Guang

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    你(们)好

    C104和 C158从电路中移除。 现在干扰更小(尽管我现在对 EMI 性能的影响有点担心)。

    通道1:MOTOR_A
    通道2: INA253 输出(1.64V 偏移)
    CH4:负载电流

    这是我可以预期的 INA253的最佳性能吗? 解释是什么导致 PWM 边沿上的过冲/欠冲。

    BR、

     Tero

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    尊敬的 Tero:

    您可以保留 C104作为 EMI、必要时可以增大其值。 波形上不应有明显的影响。

    新的示波器快照是我期望看到的内容。 过冲/下冲是由 PWM 失真引起的,正如您所注意到的。 INA253专为处理和最小化这种失真而设计。 如果您使用另一个没有此功能的电流感应放大器、情况会更糟。

    此致、Guang

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    你(们)好

    我仅使用 C104进行了测量( 从电路中移除了 C158)。 失真实际上比原始电路中的失真要差得多(请注意、垂直 div 为500mV)。 这可能不是预期的结果。

    通道1:MOTOR_A
    通道2: INA253 输出(1.64V 偏移)
    CH4:负载电流

    在最佳情况下、24V/25kHz PWM 的预期失真水平是多少? 有哪些外部因素会对其产生影响? 我正在考虑它是否对温度、器件容差、其他组件容差等敏感?

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    尊敬的 Tero:

    通常会看到大约100mV 的过冲/下冲、输入电压为24V 时、持续几个人。

    为了最大限度地减少失真、最好不要在输入引脚上使用任何外部组件。 此外、应以差动方式路由输入轨道。

    导致失真恶化的最大外部因素是外部组件(R、C 等)。 是的、这些组件的不匹配情况会更糟。

    此致、Guang

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    您好、Teroa、

    [引用 user="Teroa"]可以解释导致 PWM 边沿上出现过冲/下冲的原因。

    REF1/2引脚(+3V3/GND)将253个输出中间电源分压? 为了消除下冲、也许可将 REF 与接地相连、单向电流测量。 我们使用 INA240低侧检测方法。 完全不熟悉 INA253A、但怀疑它具有通过 REF 引脚实现的类似电流方向控制。 然后、对于 ADC 单端输入、它应该检测从 B+到接地的正电流、并且输出上升与接地的线性度更高。   

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    我认为这些是一些常识。 从上面的波形来看,您提到的建议似乎很难改变这种现状。

    我希望大家能提出一些真正有用的解决方案和答案。

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    您好!

    是的、提供有用的解决方案是论坛的一个重要目标、感谢您的建议。

    此致、Guang

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    您好!

    如何生成+3.3V_REF_2电压?

    您是否尝试直接在电机触点使用电机滤波?

    输入滤波的问题是、即使是最小的不平衡也会破坏 INA253的出色共模抑制。 不要低估 INA253。 130dB 的共模抑制意味着0.00003%的不平衡。 这绝对是梦幻般的! 90dB 仍然意味着0.003%。 您的滤波元件是否精确到0.003%、包括所有涉及的杂散电容和漂移?

    共模输入滤波的另一个问题是、您会将共模噪声直接分流到电路的信号接地中。 这会污染您的信号接地并导致其他问题。

    因此、当涉及共模输入滤波时、有一条经验法则:"更少就是更多"。 或者换句话说、从选择一个极高的低通滤波器转角频率开始。 选择高度平衡的器件。 考虑到不均等的杂散电容。 安装与滤波电阻串联的铁氧体磁珠。 选择低电感以防止由谐振引起的峰值和振铃。 此外、重要的是、使用铁氧体钳位、您可以直接钳位到电机电缆上、从而提供共模滤波。 避免使用电机电缆形成回路回路。

    有人告诉过您、让这样的电机应用正常工作很简单吗? 嗯、他没有告诉过真相...

    Kai  

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     我的n‘t 是说 它很简单。 实际上、我不认为它很简单、 尤其是当问题可能由共模噪声和接地噪声引起时。

    但是、从原理图中可以看出、电容器 C158 不合适。  如果 问题在解决后仍然存在、则可以很好地判断它是否由输入轨道引起、因为您可以查看 PCB 文档。

    一般而言、注意输入路径是常识、因此真正可疑的地方可能是其他地方。

    我认为、制造电路板并不容易、而电路板正常工作也不是很简单。 调试过程中可能会有很多问题、有些问题可能永远无法解决。 此外,您还没有参与相关过程(设计原理图和 PCB),因此更难解决问题。

    我非常感谢你们的工作,但我也希望大家能相互思考,直接关注这一点,而不是写一些看似正确的句子,但实际上对解决问题没有帮助。  

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    您好!

    很抱歉、我不打算打扰您。

    Kai

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    您好!

    感谢大家对此帖子的贡献。

    此致、Guang

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    您好、Teroa、

    如果低侧测量正常、那么为什么电机每侧没有两个 INA253并且只进行低侧测量呢?

    Kai