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[参考译文] ADS1115：使用内部隔离式24V 电源时、电流感应电阻器上的 ADS1115读数下降

admin
Guru**** 2553450 points
Other Parts Discussed in Thread: ADS1115, AMC1300

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/data-converters-group/data-converters/f/data-converters-forum/789977/ads1115-ads1115-reading-drops-across-the-current-sense-resistor-when-using-internal-isolated-24v-supply

器件型号：ADS1115
主题中讨论的其他器件： AMC1300

您好！

我已经为这个问题挣扎了一段时间、希望您能帮忙。

我使用 ADS1115 IC 读取4-20mA 传感器电流感应电阻器上的电压。

我设计了一个从3.5V 到24V 的升压隔离型反激式转换器(在同一电路板上)、并按照所附的原理图连接了其输出。 电流感应电阻器为49.9欧姆。

当我测试它时、电流读数(或实际电压读数略有下降)会随着电流的增加而增加。 其读数为19.63mA、而不是20mA。 但当我施加4mA 电流时、情况良好。

当我采用完全相同的两个板并在一个板上安装升压24V 和电流感应电阻器、在第二个板上安装 AD 芯片时。 并将电流感应电阻器两端的导线连接到第二个电路板的焊盘上、其中电流感应电阻器应移动、读数良好！ 我得到的读数不低于20mA。 4mA 仍然是相同的。 此外、我尝试将电流感应电阻器移到第二个板上、读数仍然良好。 我尝试在外部使用24V 电压、读数很好。 只有当我在同一电路板上有24V 电压时、读数才会下降。  

您认为它们会干扰吗？ 读数如何下降？ 我在两种情况下测量了电流感测上的实际压降(良好和不良读数)、压降是相同的。 因此它不会损失电压。 它必须是 ADS 芯片中发生的事情。 我很困惑。。。 如果在到 ADS 芯片的路上获得额外的电阻、那么额外的电阻会使总电压升高、读数会更高、而不会更低。 如果我有额外的并联电阻、那么我会看到电流感应电阻器上的较低压降、但电压与内部或外部24V 完全相同。

一个理论是我的布局不正确。 我在 ADS 芯片和电流感应芯片之间进行了升级。 我应该首先在靠近 ADS 芯片的位置放置一个电流感应电阻器。 但是、当我在外部连接相同的升压时、它为什么起作用呢？ 我可以重新设计布局并订购新电路板、但我不确定这是否是问题。

此外、我还尝试切换电路板并更换 ADS 芯片。 没有帮助。

argh。

谢谢！

Emilija

施加的电流(mA) 实际读数(mA)
4. 3.99
8. 7.99
12. 11.89
16. 15.77
20. 19.63.

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    TI__Guru**** 2553450 points
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    Emilija


    ADS1115不用于测量隔离或浮动电压。 为了使 ADC 正常工作、输入电压应明确处于 GND 到 VDD 的范围内。 数据表的"建议运行条件"部分对此进行了说明。

    虽然这种测量可能在某种程度上起作用、但如果输入在电源电压之外浮动、则电压采样可能会泄漏并导致测量误差。

    如果您尝试进行电流感测测量、我会尝试使用共地进行低侧电流测量。 查看原理图、我还会移除铁氧体磁珠(FB1和 FB2)并将其替换为短路。 该电感可能会增加一些误差、并可能在电源中产生尖峰、因为 LDI/dt 会产生数字电流。


    吴约瑟
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    您好、Joseph、

    我取得了一些进展、发现向24V 升压添加缓冲器有助于减少误差。 我认为我有巨大的瞬态、会导致 ADS 芯片发生故障。 我在另一个电路上遇到了一些其他问题、我认为这是因为瞬变。 我改进了布局并等待新电路板。  

    如何使用公共接地？ 您是否有示例？ 如果我将24V 升压接地、那么我会在感应电阻器上获得24V 的电压？  

    有趣的是铁氧体磁珠会产生尖峰。 它是如何工作的？ 我认为添加了铁氧体以降低噪声。 我添加了铁氧体、因为在使用 ADS1115 IC 的模块中安装了铁氧体。

    谢谢你。

    此致、

    Emilija

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    TI__Guru**** 2553450 points
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    您好、Joseph、

    我已经过测试、它在公共接地端工作！

    这意味着我不需要隔离式电源。

    谢谢！！

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    TI__Guru**** 2553450 points
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    Emilija



    我很高兴您能够使测量正常工作。 如果您需要测量隔离式或浮动电源、我可能建议使用隔离放大器。 AMC1300等器件、可用于在一定程度上测量分流电阻器。

    关于您之前的一篇文章、我建议通过接地移除铁氧体、以消除线路中的电感。 通常、铁氧体有助于实现更多的模拟功能、从而使电流更加连续。 但是、当存在数字电流时、结果可能会增加电源线的尖峰。 由于电感器上的电压与 L (di/dt)相关、数字电流的急剧变化也会导致电压尖峰。



    吴约瑟
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    TI__Guru**** 2553450 points
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    您好、Joseph、

    我不再需要隔离式电源、因为我现在使用公共接地。

    如我给您的图表中所示、可以连接24V 电源吗？

    您是指来自通信 I2C 的数字电流吗？ 它的其余部分是模拟。

    谢谢你。

    此致、
    Emilija
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    您好、Joseph、

    我对布局有疑问。 因此、我将电流感应电阻器放置在非常靠近 ADS 引脚的位置。 24V 电源和电流传感器输入怎么样？ 目前、我的电流传感器输入接近 ADS 引脚、但24V 升压稍微远一些。 ADS 与24V 之间有一个用于其他用途的微控制器、但由于用于另一个版本的电路板、因此它将关闭。

    最好将24V 升压电压电压靠近 ADS IC 吗？ 还是会因为开关而导致 ADS IC 出现一些噪声？

    电流环路仍应提供正确的电流、因为这是电流传感器的一个优势、24V 升压更远、以避免噪声。 是这样吗？

    谢谢、
    Emilija
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    R33 -电流感应电阻器、P3是电流传感器输入、

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    Emilija


    我仍然不确定您在之前的一篇文章中的联系。 我不确定标记为"-24V"的节点与模拟接地之间的关系。

    如果您的模拟部分的接地端可以连接到此"-24V"节点、并且模拟部分的电源可以限制在此"-24V"节点之上大约5V (对于 VDD 电源)、并且 R33的电压不会超过 VDD 0.3V、则这应该起作用。
    最好提供一个更好的方框图来说明您正在测量的内容。 如果您不使用隔离式电源、这很可能是可以的。

    当我提到数字电流时、ADC 本身具有数字电流(除了数字通信)。 此 ADC 为 Δ-Σ 类型、具有以250kHz 速率对输入进行采样的内部时钟。 它需要许多输入样本来创建从8SPS 到860SPS 任何位置输出的单输出数据(取决于您编程的 DR 设置)。

    我想最好让24V 电源远离 EMI。 通常、我会为输入使用一个小型输入 RC 滤波器。 这将为任何高频 EMI 提供一条接地的低阻抗路径。 只要您具有良好的接地平面以及从接地平面到电源回路的连接、电流环路就应该提供正确的测量。 很难判断您是如何在这里连接接地的。 在 ADS1115数据表的末尾、有一个布局指南的通用描述。


    吴约瑟
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    您好、Joseph、

    很抱歉造成混淆。 -24V 是实际接地。 我之前将其标记为-24V、因为我使用的是隔离式直流/直流转换器。

    最大电流将为20mA、我将使用49R9电阻器、因此电阻器上的最大电压将为~1V。 为了获得最佳精度、20mA 读数的最佳电阻器是什么？ 我认为只要低于2V、就不需要额外的增益？ 您是不是说当我读取20mA 时、我应该在 R33上保持0.3V 的最大电压？

    我是否应该在 R33电流感应电阻器旁边使用 RC 滤波器？ 我应该在它旁边添加100nF 电容器吗？ 它是否有助于提高精度？

    我使用具有接地泛光的2层电路板。 我没有单独的接地平面。

    我发现测量值不一致(变化0.5mA)。 可能是由于布局错误(电流感应电阻器离得更远)且没有公共接地？ 我们订购了新设计、希望下周开始对其进行测试。

    谢谢你。

    此致、

    Emilija

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    艾米利亚


    好的、我认为我理解接地连接。

    49.9Ω Ω 电阻器应该可以正常工作。 我想、您希望使用您可以获得的最精确的电阻器进行测量。 除非您愿意、否则我认为您不需要额外的增益。 我对0.3V 的评论是为了确保输入电压在电源范围内。 如果您设想电源从 GND 的0V 接地端变为 VDD 的5V 电源、则不希望任何输入低于-0.3V 或高于5.3V。

    我会将滤波放置在 ADC 的输入附近。 感应电阻器越远越无关紧要。 如果需要、布局一个串联电阻(并使用0Ω Ω)和一个电容(但不填充)。 您可以稍后进行评估。 该 ADC 的输入电流相当低、因此使用更长的导线不会有太大问题。 但是、在布局布线时要小心谨慎、因为您不想创建用于 EMI 的大型回路。 在之前的电路板迭代中、我怀疑您看到的误差来自没有共同点的原因。


    吴约瑟
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    您好、Joseph、

    好极了、谢谢！ 我将使用精度为0.01%的电阻器。

    您是否考虑了以下原理图？ 我认为串联电阻会影响测量？ 我应该尝试哪些 RC 滤波器值？

    此致、

    Emilija

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    Emilija


    R1实际上位于 C1的另一侧。 信号源是 R33的测量值。 ADC 希望看到 RC 滤波输出。


    吴约瑟
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    Emilija


    此外、滤波取决于您选择的数据速率。 我通常会使用10倍数据速率的 RC 带宽。 例如、如果您使用的是128SPS 数据速率、则需要1.3kHz 左右的滤波器带宽。 我可能会选择1.2kΩ Ω 和100nF 等值。 对于串联电阻、我将使用5kΩ Ω 的上限。

    同样、这也是您在了解它是否有助于滤波和噪声性能后可以使用的功能


    吴约瑟
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    您好、Joseph、

    谢谢、我将尝试下一个板。

    R1会对 ADS 电压读数产生影响吗？ 它将有一些压降、并可能影响精度。 引脚电流是多少？ 也许只有一个电容器会有所帮助？

    谢谢你。

    此致、

    Emilija

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    Emilija


    由于 ADC 的输入阻抗、电压降会很小。 因此电流取决于输入电压值。 该输入阻抗具有数据表中描述的差分和共模分量(描述请参阅第16页、值请参阅第7页)。

    对于该器件和类似器件、输入阻抗来自在输入采样电容器放电时被拉出的电荷。 在这种类型的系统中、较大的串联电阻会额外影响输入采样。 对于较大的串联电阻、采样值可能无法达到稳定的值(同样在第16页的图中、该值为1/250kHz 或4us)。 因此、我希望输入电阻保持在5kΩ Ω 以下。


    吴约瑟
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    您好、Joseph、

    好的、我将为下一个板添加封装。 或者剪切轨道并添加现有板的组件。

    感谢您的支持。
    Emilija