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[参考译文] INA193：电池充电应用中使用的电流传感器在10个充电周期后出现故障

admin
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Other Parts Discussed in Thread: TMS320F28069, INA193, INA200, INA203, INA271, INA270, INA240, INA282, INA139, AMC1301
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/676928/ina193-current-sensor-used-in-a-battery-charging-application-fails-after-10-charge-cycles

器件型号：INA193
主题中讨论的其他器件：TMS320F28069、 INA200、 INA203、 INA271、 INA270、 INA240、 INA282、 INA139、 AMC1301

你(们)好

 我们将 INA 193电流传感器用于电池充电应用。 我们将其用于24V 和48V 应用。

我还连接了所用的电路。 它运行良好。 在大约10 ~ 15个充电周期后、电流传感器发生故障。 (电流传感器输出持续为0伏)。

电流测量范围为0 - 5A 直流。 我们使用的是5V 电源 、其接地端与电池负极(其电流正在被感测)隔离。

 在首次出现故障后，我们再次更换了传感器，在经过大约10 ~ 15个充电周期后，增益传感器出现故障。  

电流感测电阻连接 在充电器+ve 端子和电池+ve 端子之间。 的输出

INA 193 IC 连接到 TMS320f28069的 ADC。

是否允许在没有任何瞬态保护的情况下将其用于24V 电池@传感器输入？

是否允许在没有任何瞬态保护的情况下将其用于48V 电池@传感器输入？

传感器输出变为0伏的另一个原因是什么... 电流约为3A 的直流电流时的效率。 ？

谢谢

Lenin。

  • 0
    TI__Guru**** 1637200 points
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    Lenin、您好！

    很抱歉您遇到此问题。 感谢您附上原理图信息。 我没有看到这个电路有任何明显的错误、但是一些更多的调试信息会非常有用。 您是否需要瞬态保护取决于信号的速度和大小。 您能否在充电器周期开始/停止时测量 TP1电压？

    设备在中断时是否变热？ 您能否测量好器件和坏器件的 IB+和 IB-(R3和 R8上的电压)以及 IQ？ 我还想知道 INA193接地端和电池/充电器接地端之间是否存在任何电压差。 如果可能、您可以使用万用表测量该值吗？

    感谢您的理解。

    最棒的
    Peter Iliya
    电流感应应用

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    TI__Guru**** 1637200 points
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    您好、Lenin、

    INA193之间是否存在任何布线？ 电缆及其电感可能会导致振铃、从而最终损坏芯片输入和输出。 此外、ESD 可通过电缆轻松进入您的电路。 因此、无论何时涉及布线、安装电视都是一个好的设计做法！

    Kai
  • 0
    TI__Guru**** 1637200 points
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    你(们)好

    感谢您的回答。 实际上、当我们调节 PID 控制器时、发生了故障、在此期间、电流(被感测)的振荡高于正常条件(大约0.4A pk-pk @ 50kHz 的振荡频率)。

    我们将更换另一个传感器、然后我们可以进行您提到的所有测量。 到目前为止、我们测量的传感器有故障
    1.蓄电池负极至电源(用于 INA 193)接地-大约为22V 直流电
    R3上的电压约为0.01V

    请您澄清以下内容。

    那么、感测到的电流的 di/dt 是否有任何限制？
    2.在数据表中，建议的共模电压和电源电压被称为12V，但在我们的情况下，VCM 高达30V/55V DC (24V /48V 电池充电应用)。 还可以吗？ 我们使用的电源也是5V DC。

    谢谢
    Lenin。
  • 0
    TI__Guru**** 1637200 points
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    您好 Kai

    我们没有使用任何电缆。 它实际上安装在 PCB 中。

    谢谢
    Lenin。
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    TI__Guru**** 1637200 points
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    您好、Lenin、

    不过、我强烈建议您安装电视。

    Kai
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    TI__Guru**** 1637200 points
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    您好 Kai

    是否需要将 TVS @安装到两个差分输入。 您能不能为此建议使用 TVS。

    谢谢
    Lenin。
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    TI__Guru**** 1637200 points
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    您好 Lenin、

    限制感测特定 di/dt 的主要因素是 INA193的压摆率。
    该器件可接受80V 的共模电压(相对于 INA193 GND 引脚、Vin+、Vin-处的电压)。 因此这是可以的、但请记住、如果"电池负极"和 INA193 GND (或5V 电源接地)之间的差值为22V、则共模变为52V 或77V (取决于电池电压)、但这也应该是可以的。

    R3两端的电压为10mV 时、IB+为10mV/100 Ω= 100uA。 这超出规格、因为我们将 IB+指定为+/-16uA 最大值、Vsense = 100mV。 您可能会创建一些增大 IB 的大型接地环路。 尽管我不确定如何使输出变为低电平。

    在系统中添加新的 INA193后、请立即测量 VR3和 VR8以及两个接地电位之间的差异、以查看这些值是否随时间变化。

    一些问题：
    1.您为何要隔离这两个接地端？

    2.为什么分流电阻器 R7的阻值为0.01欧姆？ 在1A 时、Vsense = 1*0.01=10mV、因此 Vout 应等于200mV、但该器件的感应电压会小于20mV。 数据表的第8.4.2.3节对此进行了讨论。 此外、输入失调电压 Vos 可达2mV、如果 Vsense 为10mV、则会导致20%的误差。 虽然我认为这与您的电流问题没有任何关系、但您可能需要考虑增大分流电阻器或考虑 INA240、INA200、INA282、INA203、INA271等其他80V 器件、 INA270。

    3. INA193是否驱动任何类型的负载？


    最棒的
    Peter Iliya
    电流感应应用
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    TI__Guru**** 1637200 points
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    您好、Lenin、

    我不能推荐使用 TVS 的方案、因为我不知道您的电路。 我只能说，INA139是不可能轻易销毁的。 如果它被摧毁，一定会发生一些非常糟糕的事情。 如果涉及布线、这可能是电感反冲、也可能是使用隔离式电源导致的结果、这会使所涉及的接地相互隔离： 在隔离电路之间、不会发生充电均衡、并且存在静电荷累积的风险、静电荷可能会在 ESD 事件中放电。 ESD 是一种超快事件、无法完全预测放电电流路径。 即使是杂散电容也起着重要作用。 ESD 电流最终直接流经 INA139。 因此、您最终会得到一个被销毁的 INA139、而不知道其原因。

    Kai
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    你(们)好

     感谢您的回答

    在  系统中添加新的 INA193后、请立即测量 VR3和 VR8以及两个接地电位之间的差异、以查看这些值是否随时间变化。

     -放置新传感器后，我们发现该值为1 mv。 电源 GND 和电池-ve 之间的电压也变为零。

    1.您为何要隔离这两个接地端？

      -在数据表中、它提到最大电压@差分输入为18伏。 如果电池未与接地隔离、则电压@差分输入将等于电池电压、因此将超过18V 的最大限制。 如果 我遇到错误、Pls 会纠正我的问题。 在本例中、传感器为@Ω 高侧。

    2.为什么分流电阻器 R7的阻值为0.01欧姆？ 在1A 时、Vsense = 1*0.01 = 10mV

      感谢此输入，我们将更改感应电阻器。

     3. INA193 是否驱动任何类型的负载？

      它仅用于感应电池充电电流。

    谢谢

    Lenin。

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    你(们)好

     正如我在前面的帖子中提到的、在更换新传感器后、电源接地和电池-ve 之间的电压已降至零。 我还附加了这两个波形。

    故障条件下

    正常条件下

    谢谢

    Lenin。

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    您好、Lenin、

    您能否发布整个设置的原理图？

    Kai
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    您好 Lenin、

    非常感谢您提供的数据和范围截图。 首先、您一定要连接-ve (电池负极)和电源/系统接地。 部分7.1中模拟输入的-18V 至18V 范围是一个冗余误差、该行不应存在。 对此困惑、我们深表歉意。 16V 至+80V 的共模额定值是输入的实际 VCM 额定值、因此您可以/应该绝对地连接这些接地端。 执行此操作、然后重复 VR3/VR8和接地测量/波形。

    此致、
    Peter Iliya
    电流感应应用
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    你(们)好

      我不确定如何移除隔离。 实际上、一旦我们意外地短接了该隔离。 (我们测量的是  

    蓄电池电压和传感器输出在同一范围内... 两个通道未隔离)。 之后、传感器发生故障  

    (传感器 o/p 持续变为零 V)。

     除此之外、我们还使用 AMC1301传感器来感应电池电压。 正在使用相同的电源

    对于 INA 193和 AMC 1301。 短接电源接地和电池-ve 将绕过此 AMC 1301的隔离。

    因此，我不确定是否可以绕过这个隔离...

    我还觉得隔离可以避免噪声进入微控制器，这就是为什么我们使用 AMC 1301进行隔离....

    建议..

    谢谢

    Lenin。

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    您好 Lenin、

    这种接地意外连接是否是由于示波器探针以接地为基准？ 您是否能够在 INA193发生故障之前从 INA193和 AMC1301收集有效的同步测量结果？

    您指的是什么噪声？ AMC1301输入端是否存在共模噪声？ 如果噪声是 AMC1301输入端的共模噪声、则器件应抑制该噪声、但如果分流电阻器上的噪声是差分的、则隔离不会阻止该噪声。 隔离主要用于阻止从输入到输出的电压。

    请提供完整的原理图？ AM1301的共模电压仅为相对于 GND1的 VDD1+0.5V。 如果 GND1连接到-ve、并且检测到高侧、则共模电压约为40V、这会损坏器件。

    无论采用何种 AMC1301电路、INA193均不得与电池接地端隔离接地。

    此致、
    Peter Iliya
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    你(们)好

    这种接地意外连接是否是由于示波器探针以接地为基准？      您是否能够在 INA193 发生故障之前从 INA193和 AMC1301收集有效的同步测量结果？

      AMC 1301用于感测电池的电压、该电压从连接在电池上的分压器读取。 这两种情况  

    传感器连接到 MCU ADC、并基于这两个信号完成了充电控制、这在多个充电周期内完全发生

    直到 INA 193发生故障

    您指的是什么噪声？  AMC1301输入端是否存在共模噪声？ 如果噪声是 AMC1301 输入端的共模噪声、则器件应抑制该噪声、但如果分流电阻器上的噪声是差分的、则隔离不会阻止该噪声。 隔离主要用于阻止从输入到输出的电压。  

    。  我们假设噪声是共模。

    请提供完整的原理图？ AM1301的共模电压仅为相对于 GND1的 VDD1+0.5V。 如果 GND1连接到-ve、并且检测到高侧、则共模电压约为40V、这会损坏器件。

     我将分享与以下两个传感器相关的原理图。 此处的共模电压将小于3V。Pls 参考原理图。 到目前为止、我们对 AMC1301没有任何问题。

    无论 采用何 种 AMC1301电路、 INA193 均不得与电池接地端隔离接地。

     在这种情况下，您是否意味着两者不能同时使用？


     

    谢谢

    Lenin。

     

     

       

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    您好 Kai

     请查找与所有传感电路相关的原理图。

    谢谢

    Lenin。

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    Lenin、您好！

    我仍然不确定 INA193的负载是多少、或者换句话说、RVP_IN 节点(INA193的 IN-引脚)实际连接到了什么。 您当然可以在同一系统中使用 AMC1301和 INA193、但我不确定这实际上有多实用。 AMC1301可将其驱动输出电路与高压共模线路上的噪声和大尖峰隔离开来、因此将该器件的 GND1和 GND2分开是完全正常的。

    对于 INA193、将总线电压的接地端与 INA193的接地引脚分开是不正常的。 接地回路和接地之间的电压电势增大会导致复杂问题、这会改变输入引脚上的绝对电压。

    如果您将 INA193的接地引脚(当前为-GNDC)连接到系统的接地端(我猜是-ve 或 GND1、我不确定原理图是否未显示 IN-引脚的连接位置)、则 INA193将以其指定的配置运行。 此外、来自 AM1301的输出信号不应受到影响、因为无论它将隔离其输出和输入。

    此致、
    Peter Iliya
    电流感应应用
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    您好、Lenin、

    我很喜欢 Peter。

    我还认为、在-GNDC 端子上、危险电势会影响您的电路。 来自市电电压的浪涌和其他过压可能会进入您的电路、并可能导致危险的均衡电流尖峰。

    如果不知道整个电路、很难分辨出任何有用的信息、但我要通过与10n 电容器并联的1M 电阻器将-GNDC 连接到保护性接地端。 这种软接地技术可以将过压尖峰分流到保护性接地端、并消除危险电荷的产生。

    所有其他信号接地电位也应具有通往保护性接地(软接地)的路径。

    Kai
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    Lenin、您好！

    您将使用浮动齐纳压降为 AMC1301的 VDD1和 GND1引脚供电、因此将负电池端子与 INA193接地端相连不会影响 AMC1301的性能。 无论如何、AMC1301可将 GND1和 GND2引脚连接到同一接地层、并根据指定的电气特性发挥作用。 我不确定您的电池负极实际连接到什么、但接地节点/平面具有低阻抗、因此不应产生噪声。 我相信、如果您将一切都连接到一个接地端、您从电池充电电路中看到的任何噪声都不会耦合到您的 INA193或 AMC1301的输出端。

    我要求您尝试这一点、因为运行 INA193时将其 GND 引脚与其输入共模电压隔离、这是我们无法保证的配置、因为我们未在此配置中指定器件。

    此致、
    Peter Iliya
    电流感应应用
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    你(们)好

     感谢您的回答。 我们可以根据您的建议进行尝试。 不过，希望能这样做  

     如果更新了 INA 193的数据表、则 说明差分输入的最大值为18V @。

    谢谢

    Lenin。