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[参考译文] INA3221:使用 INA3221进行设计

Guru**** 1693050 points
Other Parts Discussed in Thread: TCA9546A, INA4235, INA3221, SN74LV4052A, INA4230
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/1397421/ina3221-designing-with-ina3221

器件型号:INA3221
主题中讨论的其他器件: SN74LV4052A、TCA9546A INA4230、INA4235

工具与软件:

我将在原理图中添加 INA3221。 我想知道地址引脚。 只有一个地址引脚 AO。 引脚 AO 可以连接到 GND、VS、SDA 或 SCL。 这是否意味着  I2C 总线只能连接四个器件 INA3221?

在数据表的表1中提到的从地址(7位)只有四个不同的地址、它们对应于四个 AO 连接选项。  

问题: 我们如何 向 I2C 添加6个 INA3221?   

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    另一个问题是、是否可以将 VPU (16)连接至 VS (4)? 我们可以采用 VS 3.3 V 还是必须采用5.0 V?  

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    为防止地址冲突、请使用 I²C Ω 开关/多路复用器、如 TCA9546A。 如果有额外的 GPIO 引脚、也可以使用普通开关、如 SN74LV4052A。

    VPU 允许使用高于 VS 的 PV 输出电压。但这不是必需的、您可以使 Vpu = VS。

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    感谢您解决这个问题。   

    分流电阻器的值。 我已经跟踪了计算。  

    根据数据表、分流电阻器上的最大电压为+/-163mV。  

    通过电源线的电流最大为3.6A。 负载的电源电压为3.3V  

    我发现39 m Ω 穿孔电阻器的额定功率为3W、容差为+/- 5%。 我还发现 SMD 的容差为1%。  

    分流电阻器两端的电压

    V = I x R  

    V = 3.6 x 39/1000

    V = 140mV

    则分流电阻器上的功率耗散将会越大  

    P = V x I  

    P = 140/1000 * 3.6

    P = 0.5W  

    电流测量的分辨率是多少?  

    请考虑13位 ADC 中的2位噪声。  

    3.6 A/2048 = 1.75 mA  

    我的计算对于11位 ADC 是否合理?  

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    John、您好!

    是的、INA3221在一条 I2C 总线上只能有4个器件、但正如 Clemens 提到的、有一些方法可以解决这一问题。 此外、您可能会对我们更新的4通道器件 INA4235和 INA4230感兴趣。 它们具有2个地址引脚、可在一条 I2C 总线上支持多达16个器件。  

    至于精度问题、下面提供了一个错误工具链接、可帮助您确定设置是否适用于 INA3221。 您使用163mV 范围中的140mV 电压、因此使用了大部分的范围、这很好。 分流电压的 LSB 为40µV μ V、转换为电流的值为 I = V/R ->≈μ V/39m 40µ 1.026 mA 阶跃大小。 然而、正如您所指出的、底部将存在噪声位。 噪声量取决于转换时间和平均值计算设置。  

    https://www.ti.com/tool/download/CS-AMPLIFIER-ERROR-TOOL

    此工具中尚未提供较新的器件、但它们在数据表中已有 ENOB 表(表8-2)、可帮助您根据设置确定无噪声分辨率。 遗憾的是、INA3221没有该数据表。  

    此致、

    Mitch

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    非常感谢您的答复。 我将介绍您提到的新器件。  

    INA3221情况下的测量误差。

    我理解会考虑以下事项。   

    * adc_offset (和漂移)

    * ADC_GAIN (和漂移)

    * adc_noise

    * adc_nonlinearity (INL)

    电流测量大小为0.39m Ω  

    I = V/R -> 40µ μ A/39M≈ 每位1.026 mA

    我们可以选择较长的转换时间、以获得超过256个样本的平均值。

    将最后两位视为噪声是否合理?  

    对于11个 MSB、步长将是4.140 mA、我们可以接受。  

    根据数据表、工作结温为125°C。  

    第7.1节以摄氏度/瓦特为单位描述所有热阻。  

    如何计算功率耗散。  

    我使用两个通道。 负载电源为3.3V。 INA3221电源为5V。通过每个分流电阻的电流为0.39m Ω、为3.6A。如何计算通过 INA3221的功率耗散 ? 然后、我将使用第7.1节中给出的热阻来计算结温。   

      

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    John、您好!

    将最后两位视为噪声是否合理?  [报价]

    很难说、因为我们没有该器件的 ENOB 表、但我认为这听起来合理。 它甚至可能比这个更好。 数据表中有几个示例说明了转换时间和均值计算如何影响噪声水平:

    如何通过 INA3221计算功耗 ?

    在考察通过 INA3221的功率时、您不需要考虑分流器的尺寸或分流器上的电流、只需要考虑进入每个引脚的功率。 为此、您可以将每个电源的功率相加:

    电源功率:Iq * Vs

    输入引脚电源(用于2引脚):Ib * VCM* 2

    VBUS 测量功率:(VCM/VCM)*VCM Vbus_Impedance

    请注意、VBUS 引脚阻抗在 IN-引脚行的输入偏置电流中出现。 此外、从技术上讲、输入测量和 VBUS 测量不会同时发生、因此可以根据转换时间设置的比率对功率一起求平均值。

    此致、

    Mitch

    [/quote]
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    考虑到 静态电流等于400uA、可以计算静态功率。  

    电源静态功率:Iq x Vs = 400u x 5V = 2mW

    考虑到输入偏置(IN+和 IN-)电流等于10uA、共模电压为70mV (请注意、分流器上的差分电压将为140mV)。  

    输入引脚功耗(对于2引脚):2 x IB x Vcm = 2 x 10 u x 70 m = 1.4uW

    我不清楚 Vbus 的最后一点。

    我可以考虑 Vbus 阻抗为0.39m Ω、这是分流电阻的值、共模电压等于70mV 吗? 请评论共模电压、它为70mV。  

    VBUS 测量功率:(VCM/VCM)*VCM=0.5W Vbus_Impedance   

    总功率将是所有三个贡献的总和、几乎等于0.5W  

    根据第7.4节"热性能信息"。  结至环境热阻为36.5摄氏度/瓦

    结温(TA)将等于环境温度(假设为 40摄氏度)+ 0.5W x 36.5摄氏度/瓦= 58.25摄氏度。  

     

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    John、您好!

    Vbus 阻抗是670kΩ、因此如果 Vcm = 70mV、则(70m/670k)*70m=7.3nW、因此功耗要小得多。

    此外、不能将这3个值加在一起、因为不是同时测量 Vshunt 和 VBUS。 如果两个的转换时间相等、则可以对两个功率一起求平均值、然后将 IQ 的功率相加。  

    此致、

    Mitch

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    您好!

    我想知道如何从数据表中发现 Vbus 阻抗是670kΩ?   

    在数据表中、我在7.5电气 特性中找到了以下内容

    IN–   10 || 670 μA ||  kΩ Ω 时的 IN–输入偏置电流  

    但其中显示"Vbus"是670kΩ 阻抗吗?  

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    我对 VCM = 70mV 有疑问。  

    总线电压为3.3V。分流电阻器的值为39m Ω。 分流电阻器上的压 降为140mV、这对于 INA3221来说是不错的、因为它可接受高达163mV 的电压。  

    VCM 的定义为(V1 + V2)/2。 这将是(3.3V + 3.3V + 140mV)/ 2 = 3.3V + 70mV? 是这样吗?  

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    John、您好!

    我想知道如何从数据表中发现 Vbus 阻抗是670kΩ?   [报价]

    是的、您找到了正确的位置。 该数据表中的规格与我们通常说明的规格略有不同、但那是位置。 VBUS 从 IN-引脚测量、因此它仅被指定为 IN-引脚的输入偏置电流(作为电阻、因为电流取决于 VBUS)。 我们较新的数据表对此更加清楚。

    我对 Vcm = 70mV 有疑问。  [报价]

    啊、是的、从您刚才提供的信息中可以看出、70mV 不是您的 VCM。 您的公式几乎是正确的、您会有140mV 的压降、而不是加法 、因此公式将为(3.3V + 3.3V  - 140mV)/ 2 = 3.3V - 70mV。  

    此致、

    Mitch

    [/quote]