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[参考译文] INA226:电压/电流测量中的尖峰

Guru**** 1129500 points
Other Parts Discussed in Thread: INA226, INA228
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/1339126/ina226-spikes-in-voltage-current-measurements

器件型号:INA226
主题中讨论的其他器件: INA228

您好!

我目前正在将五个 INA226芯片与单个微控制器结合使用、以监测五个电路的电压和电流。 这些芯片配置为平均16个数据点、转换速率为204微秒。 所测电压低于2V、电流小于100 mA。 不过、在数据记录期间、我会观察到意想不到的尖峰-高达100V 的电压浪涌、电流尖峰达到1A (有时–1A)。 但是、当我使用示波器直接测量电压/电流时、不存在这些异常。 我们的系统旨在实现低噪声、最大峰峰值电压为1mV。 我对导致这个问题的原因感到疑惑、现在我正在考虑切换到 INA228是否可以为我们的项目提供更好的解决方案。

侧面的东西:

  • 提高平均数字/转换率可能会有所帮助、但我们不希望减慢系统的速度。

  • 我们不断从芯片中读取数据、这是否就是出现尖峰的原因?

我们未对 INA 芯片实施任何输入滤波器。

感谢你能抽出时间。


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    只是为了澄清一下、我们系统的噪声低于1mV Vpp。

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    尊敬的 Mo:

    我意识到这些尖峰不可预测、但您是否可以通过任何方法在尖峰期间获得 I2C 通信的示波器屏幕截图? 这将有助于消除 I2C 解码或软件问题。  

    此外、如果可能、您能否在出现尖峰时读取所有寄存器值?  

    此致、

    米奇

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    您好 Mitch、

    我们正在利用一个功能强大的微控制器、并且为了消除其数字部分的任何潜在噪声、我们正在采用一个 I2C 数字隔离器。 我们在隔离器之前和之后都进行了测试、确认所有位都正确匹配。 关于您的建议、您是否怀疑数字通信领域的位翻转?

    鉴于只有一个 ADC、我们认为电压和电流测量值之间的切换行为可能是问题的根源。 因此、我们调整了设置、专门测量一个芯片上的电压和另一个芯片上的电流、但尖峰仍然存在。

    我会进行更多测量、并在完成后对您进行更新。

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    嘿、Mo、

    您还可以考虑 I2C 数字隔离器规格、以确保逻辑高电平和低电平适用于 INA226和您的 MCU。 我尚未看到 INA226报告错误值的任何情况、但我看到了隔离器逻辑电平导致无法正确通信器件的一些情况。 (在某些情况下、通过在隔离器两侧的 SCL 和 SDA 上添加一些电容器(~33pF)来修复此问题。  

    尽管可能会发生单个位翻转、但我认为地址更有可能未到达器件。 这将导致 MCU 读回1、从而导致非常大的总线电压或较大的(负)电流。 例如、在您的原始消息中、您表示存在高达100V 的电压尖峰。 INA226只能报告一个高达40.96V 的寄存器输出值。 如果您回读16位寄存器的全1 (INA 无法发送它、因为它的第一位始终为0)、那么您的代码会将其解释为81.92V (我认为您舍入后为100V)。 我期望对分流电压执行类似的操作。  

    如果误差是基于逻辑电平的、则切换到 INA228实际上可能会使情况更糟、因为它的阈值与 INA226不同、以与1.8V 逻辑兼容。

    此致、

    米奇

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    您好 Mitch、

    我们将采用 ISO1541QDRQ1。 数字逻辑电平在微控制器侧为3.3V、在 INA226侧为5V。 我将添加这些电容器、看看它是否可以缓解该问题。

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    尊敬的 Mo:

    我主要关心的是低电平电压阈值和隔离器的输出。 不过、查看 ISO1541QDRQ1的规格、这些规格看起来应该是兼容的。 我仍然建议查看隔离器两侧是否存在不良测量结果之一的完整传输、以排除故障。 同样、您可以添加电容器、然后查看问题是否解决。  

    以下是使用数字隔离器作为参考的几个参考设计:

     https://www.ti.com/tool/TIDA-00313 

    https://www.ti.com/tool/TIDA-01608 

    此致、

    米奇

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    尊敬的 Mitch:

    我在 SDA 和 SCL 线路上隔离器的 INA 侧包含了30pF 电容。 最初,在电压扫描期间,电流没有尖峰。

    不过、重新运行同一代码时、我在电流中观察到多个尖峰。

    在 uController 侧加入电容器始终会产生错误的电压和电流值。

     

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    嘿、Mo、

    好的、感谢您进行这些测试。 有趣的是、使用 MCU 侧的电容器无法进行通信。 不过、这似乎是通信问题、而不是 INA226问题。 最好用示波器观察通信、以观察电压电平、从而确认电压电平变得足够低。 我以前也看到过、MCU 没有将通信线路拉低所需的功耗。 该情况下的修复方法最终只是更改了代码、因为 MCU 中有一项设置允许其更强下拉(通过更改下拉电流限制)。 您使用的上拉电阻器的尺寸是多少? 您的通信速度是多少? 如果 MCU 难以将线路拉低、则可以使用较大的上拉电阻器、但随后可能需要减慢测试通信速度。 (如果是这种情况、您应该能够使用示波器看到它、因此最好使用示波器来查看隔离器两侧的通信)。

    此致、

    米奇