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[参考译文] INA213：随着共模电压的增加、增加输出电压误差

admin
Guru**** 2386610 points
Other Parts Discussed in Thread: INA213, SM72295
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/679751/ina213-increasing-output-voltage-error-with-increasing-common-mode-voltage

器件型号：INA213
主题中讨论的其他器件： SM72295

您好：

我们在 MPPT 电池充电电路中使用其中2个器件、一个用于测量电池电流、另一个用于测量太阳能阵列电流。 此充电器设计基于 TI PMP7605参考设计。 我们将使用一个直接连接在电桥高侧输入端的0.002 Ω 感应电阻器。 感应电阻器的位置与参考设计中的位置完全相同... 我们使用 INA213代替与 SM72295集成的电流感应放大器。

我看到的是、测量的电池充电电流始终处于实际值的5%以内、但来自太阳能阵列的测量电流具有误差、该误差会随着太阳能阵列上的电压增加而增加。 对于给定的电池电压(Vb)、我可以改变开关 MOSFET 的占空比、以改变在太阳能阵列连接器(Vs)上出现的电压、从 Vb 直到大约20V (如果我想的话、甚至知道 INA213器件的绝对最大值为26V)。 对于等于或略大于 Vb (约为12v)的与、测量的太阳能阵列电流是可以的。 但是、随着 I 增加而不是接近20V 限值、测量误差会增加、从而使我获得越来越高的太阳能阵列电流、误差大于通过感应电阻器的实际电流的30%。 似乎我看到某种增益误差随 VCM 增大而增大、或者我的输入偏置电流随 VCM 增大？

感谢你的帮助

 

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    TI__Guru**** 2386610 points
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    Nicholas 您好、

    感谢您考虑使用德州仪器的太阳能系统。  如果我理解正确、您修改后的系统看起来与下图1类似。  更改共模和电源肯定会改变您看到的误差。  根据 等式1和2、可以针对预期的最坏情况误差进行计算。  但是、30%的误差看起来相当高。  通过一些快速计算、我得到了 CMRR 误差、PSRR 误差、增益误差和偏移误差的均方根和。  我假设最大共模电压为20V、最大电源电压为20V、分流器上的最大电流为20A。  根据我的计算、我希望您在测量中看到大约2.7%的误差。  因此、我在这里必须缺少一些详细信息。  您能否在太阳能阵列分流器上的 INA213的基本图中展示在特定电源、共模电压和感应电流下看到的输出是什么？

    图1.

     

    公式1、2

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    TI__Guru**** 2386610 points
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    谢谢 Patrick

    我忘记提到的一点是、我们的 INA213 Vcc 为3.3V

    我将在明天为您获取一些特定的电压和电流数据。

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    TI__Guru**** 2386610 points
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    尊敬的 Patrick：

    您提供的图是正确的。

    正如我在上面提到的、Vcc 为3.3V。 (这可能不是该器件的最佳 Vcc？)

    当电路此时运行时、我通过0.002 Ω 电阻器测量6.75mV 的电压、电流为3.37A (我从太阳能阵列测得的实际电流为3.45A)、增益为50、我应该测量近似值。 INA213输出上为0.34V。 但是、我实际测量的输出电压为0.435v。

    Vcm 为15.2v。

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    TI__Guru**** 2386610 points
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    您好！

    感谢您提供 Vcc 值。  这仍在器件的建议工作范围内、因此不应成为问题。  因此、如果我理解正确、您在分流器上测得的值为6.75mV。  您是直接测量还是靠近 INA213输入引脚测量？  (迹线不匹配和 距离这些引脚几厘米的测量可能会产生更大的感知误差)。  实际电流为6.75mV x 0.002欧姆= 3.375A、INA213的输出为0.345V、与0.345V/50V/V/0.002欧姆= 3.45A 匹配。   还是输出实际为0.435V？  如果 INA213的输出为0.345V、这将产生2.22%的误差(绝对(.3375-0.345)/.3375*100)。  考虑到您的运行条件似乎合理。  有多种误差来源会导致这种情况、如果您想了解更多相关信息、我建议您观看 我们的视频系列、网址为 ：https://training.ti.com/getting-started-current-sense-amplifiers

    但是、如果您在时间上稍微受到限制、并且只想快速回答您在所有操作条件下可能会遇到的错误类型。  我会转到 INA213产品页面并在误差曲线工具中输入条件、如我在下图中所发布的那样：

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    TI__Guru**** 2386610 points
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    Nicholas 您好、

    您的调试进展如何？ 还有其他问题吗？
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    TI__Guru**** 2386610 points
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    Nicholas 您好、

    我一段时间没有听到你的声音。 我假设您能够解决您的问题、因此我将关闭该主题。 但是、如果您需要重新讨论此问题以获得更多帮助、请再次在此处发布或开始新主题。 祝您的太阳能系统好运。
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    TI__Guru**** 2386610 points
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    尊敬的 Patrick：

    很抱歉、我掉线了、我被另一个问题分心。

    我需要重新填写此板以解决其他一些问题、因此我需要对此部分做出决定。 由于电路板现在在我的工作台上工作、我观察到以下情况。

    使用钳位表测量的电路电流：4.41A

    0.002 Ω 电阻器两端的电压：0.00895v (0.00895/0.002 = 4.475A)

    INA213的输出电压：0.529v (应为0.00895 * 50 = 0.4475v)

    共模电压：15.4v

    因此，输出电压误差当前为(529-447)/ 447)* 100 = 18.2%

    电路布局正确、并通过电流感应电阻器直接位于器件引脚4和5旁边、并对称地将长度相等/匹配的引线连接到引脚。 我将尝试连接它所处层的光绘文件

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    e2e.ti.com/.../xxx.pdf

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    我附加了一个屏幕截图、其中显示了如何布置感应电阻器以及它相对于器件的位置。

    关于此误差相对于 VCM 的幅度、将这些因素关联起来有点困难、因此、现在我将对问题的这一方面进行探讨。

    然而、当 VCM 约为15V 时、我不应看到我所处的输出电压误差。 任何想法都值得赞赏。
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    Nicholas 您好、

    考虑到您远高于摆幅至 GND 规格、该测量值高于预期值、偏移应仅为5mV。 我将与我的团队核实可能的原因、但我想让您在平均时间内进行检查。 该器件具有一个 REF 引脚、我注意到您已将其连接到接地引脚。 但是、该连接与接地层的距离有多近？ 也许、这些引脚与您的接地层或您正在探测的用于测量输出电压的接地点之间可能存在一个小差分。
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    REF 和 GND 引脚与附近的过孔连接在一起、该过孔通过布线路由到平面(分离)。 这可能是问题的一部分、但测量电池电流的另一个 INA 部件的布线相同、工作正常。

    我尝试将 REF 和 GND 引脚绑定到不同的接地点、但无法影响输出。

    我拆分了 SM72295下的接地平面、以便将电源接地平面(对于开关 MOSFET)与数字接地平面分离、并在电源附近将它们连接在一起。 我是否有办法向您发送设计文件、以便我不必在此处发布它们？ 我希望查看一下布局。

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    尊敬的 Patrick：

    在哪里可以上传我的设计文件进行审阅？
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    Nicholas 您好、
    您应该会收到 E2E 发送的有关连接请求的电子邮件。 在该请求中、应该是我的电子邮件、以便您可以向我发送您的文件。

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    TI__Guru**** 2386610 points
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    对于对导致错误的最终结论感兴趣的人、这是由 INA213 输出直接连接到 SAR ADC 造成的。  通常、德州仪器建议在 SAR ADC 的输入端放置一个电荷桶滤波器、因为 ADC 的内部采样保持电路需要一个典型的低带宽放大器无法提供的快速电荷突降。  有关 此主题的更多信息、您可以 在此处观看培训视频。  要计算此滤波器所需的 RC 值、您可以使用 TI 提供的计算器 、位于此处。  该计算器实际上执行许多不同的函数、因此对于 RC 滤波器计算、请参阅下图。