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[参考译文] INA181:反极性保护?

Guru**** 2387600 points
Other Parts Discussed in Thread: INA181, INA197, INA190
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/693887/ina181-reverse-polarity-protection

器件型号:INA181
主题中讨论的其他器件: INA197INA190

大家好、我考虑使用 INA181来执行双向电流测量、因为它的准确性和简易性。 我测量的是33m Ω 分流器上的电压、共模电压通常约为8-16V。 器件数据表建议了由 TVS 和背对背二极管组成的瞬态保护、但我想知道是否有一种简单的方法来保护器件免受反极化的影响。

共模输入范围仅为-0.3至26V、因此我需要以某种方式将输入引脚上的电压限制为-0.3V。 考虑到感应线路中对低阻抗的要求(<10 Ω)、这似乎非常困难。 电流过高、任何二极管都无法处理。

我是否缺少一种简单的方法来保护器件免受输入引脚上反极性的影响、或者我是否无法使用此器件? 如果不是、您能否建议另一个精度相当的器件? 我们以前使用过 INA197、但精度不是很好(3%)。

下面是我们的电路的大致原理图。 LM5050用作输入1的反极性保护、对于输入/输出2、我们不能使用该技巧、因为它是输入和输出。 通过简单的二极管 OR-ing 为两个输入的内部系统电源轨提供反极性保护、但输入2的电压没有任何可阻止其低于 GND 的因素。 理想情况下、电流监控器将能够处理此问题(被视为故障条件、因此不必运行)。

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    Sammy、您好、我们将对此进行研究、并将很快做出响应。


    谢谢、
    Manuel Chavez
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    Sammy、您好、

    感谢您了解我们的产品系列。 因此、您似乎受到输入/输出2节点也可以是输出这一事实的限制、因此您无法将功率 FET 或二极管串联到这里。

    您一定可以查看的一个产品是 INA190。 这是最近发布的、您可以订购样片。 我推荐此器件、因为它与 INA181非常相似、但输入偏置电流(Ib = 10nA 最大值)和输入失调电流(Ios = 15nA 最大值)要低得多。 这比 INA181和大多数其他电流感应放大器的 IB 小3个数量级。

    较低的 IB 允许您使用较大的输入电阻器(1kΩ Ω 输入电阻器应该可以正常工作)、而不会损失太高的精度。 您可以使用我们的 TINA 模型(在线提供)进行实验、以了解此错误。 该模型已编程为 IB+和 IB-的行为、因为 Rsense 上的输入电压会发生变化、目前数据表中未包含该电压、但在完全释放后将在几个月内包含该电压。

    1kΩ 更大的电阻器、您可以在输入端实现更小(功能更小)的钳位二极管、因为 Δ I 电阻器会限制电流。 这种有限的电流还为在钳位时必须提供二极管电流的电源带来了好处。

    这里是上一篇文章、我概述了一些常用的钳位方法(不是 INA190)、并提供了相关教育材料的链接、但我认为您已经考虑了其中的大部分方法。
    e2e.ti.com/.../3610.dealing-with-device-protection-when-you-cant-exceed-0-3v
    e2e.ti.com/.../2419912
    www.ti.com/.../slva139.pdf

    希望这对您有所帮助。

    最棒的
    Peter Iliya
    电流感应应用

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    尊敬的 Peter:

    感谢您提供信息。 INA190看起来很有趣。 使用1k 电阻器和 PMEG3020二极管、我们可以将共模保持在-0.3V 以上、而不消耗过多电流。 INA181的电阻要求主要低于10欧姆、因此难以保护。

    我已经按照您的建议尝试了 TINA 仿真、使用15m Ω 分流电阻器和1k 电阻器时、它看起来精度很好。 我使用 A2版本(50V/V)进行了测试。

    我们将使用3V3电源轨为 ADC 供电。 是否可以使用分压器(1k/1k)来生成中量程? 我实际上找不到有关 REF 引脚输入阻抗的任何规格。 使用分压器似乎可以在仿真中正常工作。

    产品状态(预量产)对供货有何影响? 我们需要大约40个样本才能尽快运行 proto。 然后在 Q3末尾还有200个部分。 这是可能的、还是您建议在这种情况下使用其他产品? 我看到 TI store 有货、但限量为25件。

    此致、

    萨米

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    您好、Sammy、

    您写道:

    "我们使用3V3电源轨为 ADC 供电。 是否可以使用分压器(1k/1k)来生成中量程? 我实际上找不到有关 REF 引脚输入阻抗的任何规格。 在仿真中使用分压器似乎可以正常工作。"

    INA181数据表的图45显示了如何执行此操作:如果您采用分压器、则必须使用运算放大器对其进行缓冲、以便最大限度减小 REF 引脚到 GND 之间的源阻抗。 将分压器直接连接到 REF 引脚会破坏芯片输入电路的对称性、并且所有共模抑制都将丢失。

    Kai
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    您好、Sammy、

    预量产器件的样片限制为25件。 该器件应在 Q3末尾处投入生产、在这种情况 下、对200个器件进行采样是完全正常的。
     
    您当然可以使用电阻分压器来生成1/2 Vs 轨。 理想情况下、您将使用运算放大器来缓冲该电源轨(如建议的 Kai 那样)、因此您不会向 REF 引脚提供源阻抗。 此布局 在 INA190评估模块(EVM)上完成、如果您想使用该模块执行测试、也可以在线获取该模块。


     
    如果没有运算放大器缓冲器、则在加载基准引脚时会生成两个误差:增益误差和 CMRR 误差。 当内部匹配电阻器(对于内部差分放大器)匹配良好时、CMRR 处于最低。 在 REF 引脚上引入阻抗可更改内部同相分支的有效反馈电阻。 较差的 CMRR 意味着当共模电压(8-16V)变化时、输入失调电压(IN+和 IN-处)的变化将超过指定值。

    增益误差实际上是一个差分误差。 因此、对于100mV 至 Vs-100mV 的 VOUT 范围、我们可能会将最大增益误差规格在0.3%、但这很容易随着 REF 阻抗的增加而增加。

    总之、可以通过一些方法来规避这些错误。 如果您的 ADC 是差分输入、您可以将 INA190 REF 引脚连接到 ADC 的输入。 这可确保您仅测量差分信号。 然后、您可以执行单点校准以消除初始增加的偏移和/或两点校准以校准增益误差。 本视频从 ADC 设计的角度对此进行了解释:
    training.ti.com/ti-precision-labs-adcs-offset-and-gain-calibration

    此致、
    Peter Iliya
    电流感应应用