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[参考译文] INA219:总线电压精度

Guru**** 1540770 points
Other Parts Discussed in Thread: INA219EVM, INA219, INA226, INA230, INA233, INA3221
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/686865/ina219-bus-voltage-accuracy

器件型号:INA219
主题中讨论的其他器件:INA226INA230INA233INA3221

您好!

我们使用的是 INA219EVM 评估模块。

当将 INA219 Vbus 连接到1.5V 碱性电池(无负载)时、我们看到 INA219的 Vbus 读取值与另外2个 DMM 之间存在18mV 的差异。  

我们已在 INA219的 Vin-和 GND 之间连接电池。

在将 INA219连接到我们的平台轨时、我们也看到了这种差异。

请参阅下图和软件设置。

请提供建议:这种差异的原因可能是什么?

谢谢、

奥伦

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    您好、用户:

    IN-输入端 INA219的输入阻抗为320k。 这远低于 DMM 的输入阻抗。 因此、INA219为电池加载的电压超过 DMM、从而降低电池电压。

    Kai
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    谢谢 Kai、

    我们非常感谢您 就以下有关电池测量的建议:

    是否有方法使用 INA219并读取与 DMM 相同的电压?  

    2.我们是否可以使用任何计算来计算 INA219低输入阻抗导致的压降?

      因此、我们可以使用该计算并将其添加到 INA219的实际读取中。  

    谢谢、

    奥伦

     

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    您好、用户:

    还应考虑 ADC 的直流精度和20µA μ A 的 INA219输入偏置电流。 必须测量电池电压的精度如何? 电池是否允许输入泄漏电流?

    Kai
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    谢谢 Kai、

    电池电压测量的精度可为+/-1LSB (+/-4mV)。

    是的、允许20uA 电流的输入泄漏。

    我们将 INA219测试板设置添加到下图中:

    1.我们是否可以使用计算来计算18mV 压降?

    2. 请建议 INA219如何在320K Ω 输入阻抗下看到18mV 的压降?

    谢谢、

    奥伦

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    您好、用户:

    18mV 是电池化学物质导致的、这非常复杂。

    在测试期间、IN+和 IN-输入是否相互连接? IN+输入不应悬空。

    Kai
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    您好!

    请注意、当我们测量未由电池供电的平台电源轨时、也会看到18mV 的差异(请参阅下图)。

    我们的平台轨 连接到降压转换器。

    当我们测量平台电源轨时、为了测量电流、连接了 IN+(IN+不是悬空的)

    在电池设置时、我们将 IN+对 IN-短路、但仍然会得到相同的结果。

    我们正在评估 INA219、因为目前我们使用 DMM 来测量平台电源轨。

    因此、我们需要了解这个18mV 的差异。

    1.我们是否可以使用计算来计算18mV 压降?

    2. 请建议  INA219如何 在320K Ω 输入阻抗下看到18mV 的压降?

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    您好!

    由于测试0-4V 电压范围、我们使用了16V FSR 总线电压范围。

    我们发现、当我们选择32V FSR 总线电压范围时、我们看不到18mV 的差异、结果与预期的一样-请参阅下图。

    请说明为什么选择32V 范围可以提高结果?

    我们预计选择16V 范围将比32V 范围提供更好的精度。

    谢谢、

    奥伦

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    您好 Oren、

    您能否尝试增加总线电压测量的转换时间? 在使用最快的转换时间时、可能存在稳定问题。 此外、最好使用分流电阻器或导线将输入引脚短接得非常接近。 请记住、如果 IN+和 IN-之间存在分流电阻、平台电源轨连接到 IN+、负载连接到 IN-、则 VBUS 将读取{RAIL VOLTAGE - SHUNT VOLTAGE}。

    另请检查此处是否没有布局问题。 您能否使用 DMM 探测 INA219的 VBUS 引脚、看看这是否也是关断18mV? 您的电源轨/电池和 VBUS 引脚之间可能存在一些寄生电阻?

    最后、请确保平台电源轨、INA219和 DMM 的接地都是通用的。

    此致、
    Peter Iliya
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    尊敬的 Peter:

    感谢你的帮助。

    我已经增加了转换时间-但是当使用 INA219的32V FSR 和16FSR 时、当 INA219读取 Vbus 电压时、我仍然会看到一个差异。

    当我使用 INA219测量电池时:

    当使用16V FSR 时- INA219读取 Vbus 值:1.468V

    使用32V FSR 时、INA219读取 Vbus 值:1.484V

    使用 DMM 时、我测量了 INA219的 IN-引脚上的电压、DMM 的读数为:1.486V

    我看到 IN-引脚上的 DMM 读取是32V FSR 设置下 INA219的读取、但16V FSR 比 IN-引脚上的电压低18mV。

    我使用 的是 INA219EVM 板,我已在 IN-和 GND 之间连接了电池, 并且 IN-和 IN+短路。

    32V FSR 设置是否应该比16V FSR 设置更精确?

    请参阅下面的 INA219 EVM 电阻设置:

    谢谢、

    奥伦

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    嘿 Oren、

    我现在正在对此进行测试、实际上、与您类似的32V FSR 相比、16V FSR 的精度更差。 更改平均值不会影响这一点。 我不确定原因、但我会尽快向您提供一些信息。

    此致、
    Peter Iliya
    电流感应应用
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    嘿 Oren、

    我已经向我的团队授予了自己的权力、您看到的行为确实有意义。

    首先、18mV 误差在技术规格范围内。 在数据表中、当 VBUS = 12V 时、我们为 VBUS 测量指定了室温下的最大误差+-0.5%。 假设失调误差是主要误差源、这种情况意味着可能的最大失调电压为60mV。 如果将总线电压降低到1.5V、60mV 失调电压可能不会改变、因此测量1.5V 时、60mV 失调电压的误差可能为4%。 尽管这不太可能。 当 Vin+=Vin-= 1.5V 时、我分别在32V FSR 和16V FSR 设置下测量了4mV 和20mV 失调电压、这只有一个平均值。 因此、这说明了您看到的1.2%误差。

    其次、32V FSR 设置会将 ADC 切换为修整电阻器、而16V FSR 设置则不会。 因此、如果您看到32V 缩放误差更小、那么您肯定应该坚持此设置。

    希望这对您有所帮助、如果您有更多问题、请发帖。

    此致、
    Peter Iliya
    电流感应应用
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    尊敬的 Peter:

    感谢您的详细回答。

    读取规格。 我了解该规格。 值是针对 Vbus=12V。

    根据您的答案、我了解 INA219在12V 和1.5V 下具有60mV 的失调电压误差。

    我认为最大偏移0.5%是相对于输入电压的、而不是60mV 恒定电压。

    例如:1.5V 输入的最大误差将是1.5V 的+/-0.5%、从而产生+/-7.5mV。

    请提供建议。

    谢谢、
    奥伦
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    您好 Oren、

    您并不是唯一认为0.5%是相对于实际总线电压的人。 数据表显示 ADC 的基本分辨率为12位、LSB 为4mV。 微分非线性甚至被指定为+/-0.1LSB! 这使您相信 ADC 非常精确。 60mV 的恒定偏移误差确实令人失望! 数据表应更清楚地说明客户对此芯片的期望是什么类型的精度!

    Kai

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    您好 Oren、

     VBUS 的 INA219精度规格仅适用于 VBUS=12V 的情况、该规格包含 偏移和增益误差的总误差。 您可以查看图5和6、了解失调电压和增益误差的大小。 当然、我们现在知道32V FSR 将为您提供更低的偏移。 对于 INA219、您应该只使用这个选项、这是因为如果您将 FSR 更改为16V、那么 LSB 不会减少。 我们意识到这是令人困惑的、在数据表中没有很好地解释、我们将尝试对其进行修改。

    请注意、由于 VBUS 偏移在 VBUS 范围内是恒定的、所以 VBUS 偏移可以校准出来。 它在温度范围内也相对稳定、提供或接受几毫伏、如图5所示。 这是因为总线电压由 ADC 分压并直接读取、而该 ADC 不会遇到 PGA 的 CMRR 影响、其中变化的 VCM 将改变分流电压偏移。 因此、更改 VBUS 不会更改 VBUS 偏移、因此易于校准。 我还在测试中看到了这一点、其中 VBUS 偏移在1.5V 和12V 时是相同的。

    如果您更希望器件具有更全面的规格、则可以查看 INA226、INA233、INA230或 INA3221。 这些器  件没有可变增益前端、但确实提供了6 Σ 规格、以实现可能的最大 VBUS 偏移和增益误差。

    我希望这有助于澄清您的努力。

    此致、

    Peter Iliya

    电流感应应用、TI

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    非常感谢 Peter 的详细帮助。