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[参考译文] INA226：负载为12V、20W 卤素灯时的电流测量错误

admin
Guru**** 2538930 points
Other Parts Discussed in Thread: TPS54331, INA226

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/948896/ina226-wrong-current-measurements-with-a-12v-20w-halogen-lamp-as-load

器件型号：INA226
主题中讨论的其他器件：TPS54331、

我有一个降压转换器(TPS54331)、并使用比较器(OPV 将一个(低侧)分流器与一个 DAC 电压进行比较)来操纵反馈、以控制电流。

我包含了 INA226 (高侧分流器)、以便检查控制并了解负载的工作点。 当电流超出限值时、我还会调整 DAC 电压。

负载时、我使用卤素灯(20W、12V、1.67A)。 使用灯时、INA226显示错误的电流值(~25-30%)。 实验室电源显示灯的工作点正确。 当我用功率电阻器替换灯时、 INA226实际上显示了正确的数字。

我使用的 INA226没有滤波器、但稍后在分流器上添加了一个电容器。 不幸的是、我没有看到任何改进。 我想知道发生了什么。 我当前正在运行的配置：

分流电阻= 25m Ω

校准= 2048

@电流= 16700 μ A ca。 1.67A

读取电流= 23820

读取 VBUS = 10080 =>~12.6V (包含125m Ω 分流器)

我尝试了很多、修复了一些配置问题、但我现在还没有什么好主意了。 灯是 PTC，启动降压转换器时可能会显示高电流... 尽管它具有延迟的启动斜坡。 这会影响 INA226的转换吗？

任何帮助都是很有帮助的。 谢谢你。

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    TI__Guru**** 2538930 points
    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。

    您好、Marius、

    灯是热敏电阻(NTC)、可以使控制环路振荡。 您能否发布一些示波器图？

    原理图会有所帮助:-)

    Kai

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    TI__Guru**** 2538930 points
    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。

    尊敬的 Kai：

    感谢您的反馈。 我没有进行任何示波器测量、因为反馈看起来非常稳定(至少运行几个小时)。 请在下面的原理图中找到摘录。 这些部件分布在2个 PCB 上、我每个都进行了一个 kicad 项目。 实际上、还有另外两个板用于扩展平台。 这些操作仅提取微控制器 ATmega328PB (此处未显示)空闲引脚和接口。

    我将在原型中添加一些电阻器以提高稳定性。 但是、它不应影响使用 INA226进行的电流测量。 我将很快进行一些额外的测量、并将其发布在 ap 后。

    此致、

    Marius

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    TI__Guru**** 2538930 points
    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。

    嗨、Marius、

    感谢您将问题发布到论坛。

    这是稳态运行时的30%误差吗？ 如果是、则灯的启动不应影响稳态期间的测量。

    您还在原理图中显示了50mΩ Ω 分流器、但提到了25mΩ Ω。 能否确认 INA226的分流器值正确？

    您将 ADC 的平均时间和转换时间设置为什么？

    30%误差是恒定的、还是 INA226波动电流读数的一部分？ 电流可能具有低频分量？

    以下是我调试此操作的步骤：

    1. 读回校准寄存器以确保正确写入。
    2. 使用另一种方法确认卤素电流实际上为1.67A DC。 电源电流读数可能非常不准确、并且主要会对负载中的任何潜在振荡或交流分量求平均值。 您的比较器反馈方法可能会产生振荡。 探测卤素负载的电压和电流至关重要。
      1. 您不需要太高的精度、因此您可以直接使用探针测量100mΩ Ω 分流器上的电压或测量灯上的电压。
    3. 当灯以稳定状态运行时、从 INA226读取分流电压值、而不是电流值。 根据 Vshunt 和 shunt 电阻计算电流。 如果这些值正确、则校准寄存器不正确或读取当前寄存器不正确、这似乎不太可能。
      1. 尝试捕获随着时间的推移进行的许多测量值、以查看是否存在一些振荡。
    4. 将 ADC 调整为具有最大平均值数量的最长转换时间？ 如果这有帮助、则电流信号中可能存在一些交流分量/噪声。
      1. 您还可以通过将 ADC 设置为 Vshunt 连续模式(无 VBUS 测量)来增加 Vshunt 采集吞吐量。
    5. 使用探头测量12V 导轨。 是否存在噪声或大电压瞬变？ 这可能会使器件的 CMR 变色并增加 CMR 错误。 如果是这种情况、请尝试从 IN+和 IN-添加电容器到接地。
    6. 确保系统接地良好。

    但愿这对您有所帮助。

    最棒的

    Peter

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    TI__Guru**** 2538930 points
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    感谢大家的回答。

    很抱歉、我的响应延迟、我需要修复一些错误、以读取 INA226的所有参数、从而在串行上输出它们。

    我还做了一些额外的测量。我发现、卤卤素灯显示的电阻值是错误的。 以下是 INA226中的负载电阻为5欧姆的器件：

    INA226.Configuration 寄存器0x00：0b100010111111111
    >>重置：否
    >>平均值计算：16.
    >>总线时：8244us
    >>分流电阻时间：8244us
    >>运行模式：分流和总线连续
    INA226.分流 电压寄存器0x01：0x4E13
    INA226.Bus 电压寄存器0x02：0x1CEA
    INA226.Power 寄存器0x03：0x24FB
    INA226.Current 寄存器0x04：0x63EB
    INA226.Calibration Register 0x05：0xA3D
    INA226.屏 蔽/使能寄存器0x06：0b10000000000
    >>警报引脚的转换准备就绪标志
    INA226.Alert Limit 寄存器0x07：0xFFFF
    INA226.Manufacturer ID 寄存器0xFE：0x5449
    INA226.Device 寄存器0xFF：0x2260

    对于电流计算、我使用0、078125mA/位(=(Current_REG * 5)>> 6)它显示2A。我的万用表显示的电流为1、67A  

    以下是周五的一些数据：(INA 测量负载和两个分流器上的电压)

    5 Ω>> INA226：6.822V 和1.501A

    5 Ω>>万用表：  6.56V 和1.27A

    20W 灯>> INA226：11.712V 和 1.98A

    20W 灯>>万用表：11.42V 和1.67A

    Peter、感谢您的检查清单。 下面是我提出的内容：

    1、确认校准符合预期

    2.用万用表(INA226显示12V、万用表1、67A)和实验室电源确认。

    1.我可以测量负载上的电压和电流、重新连接 VBUS 并不容易。

    对我来说，VSHUNT 和 Current 是一致的

    1.我跑了好几个小时，似乎稳定了很多。 尽管我认为比较器存在一些问题、但基准电压和 DAC_OUT 之后仍缺少一些电阻。 但是、它不应影响 INA 读数

    4、测量时间已为8.2ms、平均16个采样。 256个样本不会改变结果。

    5.对于降压转换器的24V 供电、我使用了实验室电源、并使用两个不同的电源(30W 和50W)对其进行了测试。 始终相同。 降压转换器的12V 电压会按预期振荡一个位、因为我想稳定电流。 是否有关于电容器尺寸的建议？

    6.这是一个4层布局，都有一个没有任何其他布线的接地平面。 INA (和所有其他元件)的连接方式使我从内部层获得 VCC/GND、将连接路由到电容器(100N 陶瓷、4u7 Tantal)、并在 IC 电源引脚处结束。  

    下面是我发现数据问题之前的测量(INA 读取)图片。 我使用了另一种配置、但您会得到一个想法。  

    。 一开始的振荡是由于接触电子设备(检查发热)，而最后的振荡可能是由于前面提到的电阻器缺失...

    分流电阻器现在为25m Ω。 在设计过程中、50m Ω 似乎是合理的、但试验和误差让我并联50 m Ω。 我只是希望、在回流过程中没有混合分流器(50和100m Ω)。 这将提供额外的33%的电流(100 || 50作为 INA 的分流器)。 但 DAC 的行为符合预期、因此我认为、我没有将它们混合在一起...

    我的想法太多了...

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    TI__Guru**** 2538930 points
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    嗨、Marius、

    在5欧姆负载下、首次测试的源电压是多少？ 我在这里看到了几种情况：

    1. 电流表不准确。 当负载实际为1.82A 时、它的读数为1.67A。
    2. 或者、负载实际为1.67A、有效分流电阻实际上为100m Ω|| 50m Ω= 33.33 Ω、您在上一次答复的底部建议可以这样做。

    对于方案1、所有测量值均适用于~10V 总线和5 Ω 负载。 INA226报告50mV 分流器和9.25V 总线。 这意味着总线电压为9.325V。这是它应该达到的值吗？ 是否可以将12V 降压转换器置于 CC 模式并由于电流过高而被拉至低于其标称电压？ 无论如何、这意味着负载应为9.325V/(5 Ω+ 125m Ω)= 1.819A。 器件报告1.998A 电流。

    对于情形2、如果您意外地使 INA226分流器= 100||50、则50mV/33.33m Ω 表示实际负载为1.5A。 这将更接近万用表的1.67A 测量值。

    我将仔细检查分流电阻和万用表的精度。

    此致、

    Peter

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    TI__Guru**** 2538930 points
    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。

    尊敬的 Peter：

    感谢您回来。 嗯、我检查了100m Ω 分流器上的电流和压降。 这些值是一致的：1.7A (已调整)和0.172V 的压降。我根据这些值得出：

    分流器为100m Ω、另一个需要50|||50m Ω、我用剩余的电阻器仔细检查了包装袋。

    2.安培计足够准确... 至少优惠30%

    以下是我最后一条消息的摘录：

    5 Ω>> INA226：6.822V 和1.501A

    5 Ω>>万用表：  6.56V 和1.27A

    INA 测量的 VBUS 略高、但测量值-与使用万用表测量的结果相反-负载+分流器。 最后、这些值足够接近(对于我而言)。 使用万用表中的值、我可以计算5.16欧姆的负载、该负载接近于电路外测量的电阻。

    为什么我没有更快地测量 INA 分流器上的压降？ 我相信这不是很准确。 但实际上是... 我测量的电压为50mV、在25m Ω 时为我提供2A 电流、但实际上使用串联电流表可以看到更小的电流。 您有什么想法吗、这是什么原因？ 分流器焊接不良？

    感谢您花时间调查我的问题。 一天结束时、我"只是"需要找到额外的串联电阻。

    谢谢、

    Marius

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    TI__Guru**** 2538930 points
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    它是分流器。 感谢大家的支持和帮助。