INA226 數據手冊解讀

INA226是一款數字電流檢測放大器,配備I2C和SMBus兼容接口。該器件可提供數字電流、電壓以及功率讀數,可靈活配置測量分辨率,并具備連續運行與觸發操作模式。

該芯片通常由一個單獨的電源供電,電壓范圍為 2.7V 至 5.5V

引腳說明

??引腳名稱????功能描述??
A0、A1地址引腳。需連接至GND、SCL、SDA或VS引腳,用于設置I2C從機地址
Alert多功能開漏輸出警報引腳。可配置為過壓/欠壓警報、轉換就緒標志等(詳見Mask/Enable寄存器)。
SDAI2C/SMBus數據線,開漏輸入/輸出。
SCLI2C/SMBus時鐘線,開漏輸入。
VS電源輸入(2.7V至5.5V)。
GND接地引腳。
VBUS總線電壓檢測輸入(0V至36V),負載供電電壓(相對于GND)。
IN-分流電阻負輸入端,連接至負載側(低側檢測)或電源負極(高側檢測)。
IN+分流電阻正輸入端,連接至電源側(低側檢測)或電源正極(高側檢測)。

I2C

地址

由A0、A1引腳連接決定

寄存器

INA226寄存器系統概覽

這些寄存器都是16位的

??寄存器名稱????地址????訪問????主要功能????復位值??
配置寄存器00hR/W配置ADC模式/轉換時間/平均值4127h
測量寄存器01h?R存儲分流電壓測量值(±81.92mV)0000h
總線電壓寄存器02hR存儲總線電壓測量值(0-40.96V)0000h
功率寄存器03hR計算功率值(瓦特)0000h
電流寄存器04hR計算電流值(安培)0000h
校準寄存器05hR/W設置電流/功率計算比例因子0000h
屏蔽/使能寄存器06hR/W配置警報功能/狀態標志0000h
報警限值寄存器07hR/W設置警報觸發閾值0000h
制造商ID寄存器FEhR固定值5449h(TI標識)5449h
芯片ID寄存器FFhR固定值2260h(芯片標識)2260h

數據存儲寄存器(功率寄存器、電流寄存器等)采用二進制補碼,實際值計算公式為:

I=\frac{ShuntVoltageReg\times CalibrationReg}{2048}\times Current_{LSB}

芯片上電后約1ms完成復位,各寄存器為默認值,需對校準寄存器進行配置

關鍵寄存器詳解

??配置寄存器(00h)
??位???名稱????功能????取值說明??
D15RST復位芯片(自清零)1=復位所有寄存器
D14-D12無效位固定為0

D11-D9??

AVG[2:0]采樣平均次數默認值為 000(1次),詳情見數據手冊表6
D8-D6VBUSCT總線電壓轉換時間默認值為100(1.1ms),詳情見數據手冊表7
D5-D3VSHCT分流電壓轉換時間默認值為100(1.1ms),詳情見數據手冊表8
D2-D0MODE工作模式

共有三種模式:連續模式、觸發模式、電源關閉模式,默認值為111,連續測量分流和總線,詳情見數據手冊表9

  • 連續模式:測量計算流程重復執行,直到達到AVG設置的采樣平均次數,進行平均運算電流、功率等數值更新到對應數據寄存器中。讀取數據寄存器不會影響正在進行的轉換。
  • 觸發模式:將任意一種觸發轉換模式寫入配置寄存器,則會觸發單次轉換,該操作僅產生一組測量數據,若要再次觸發轉換,則需將配置寄存器重置為初始狀態。
  • 電源關閉模式:該模式可減少靜態電流并關閉進入設備輸入的電流,可以對設備寄存器進行寫入和讀取。從電源關閉模式完全恢復需要40微秒。

??寫配置寄存器(00h)會中斷正在進行的轉換,建議在空閑狀態修改配置。

??校準寄存器(05h)??

CAL=\frac{0.00512}{Current_{LSB}*R_{SHUNT}}
Current_LSB:最大預期電流/32768,R_SHUNT:分流電阻值

例如需要監測20A的電流,使用5mΩ的分流電阻,那么

Current_{LSB}=\frac{20A}{32768}\approx 610\mu A/bit \\CAL=\frac{0.00512}{610 \mu A * 5m\Omega}=1678

增大CAL值可提高電流分辨率,但會降低最大可測電流。數據手冊中給出了CAL的典型值。

??屏蔽/使能寄存器(06h)???
??位????名稱????功能????描述?
D15SOL分流過壓警報高電平有效,當轉換后的分流電壓高于設定值時激活警報引腳
D14SUL分流欠壓警報高電平有效,當轉換后的分流電壓低于設定值時激活警報引腳
D13BOL總線過壓警報高電平有效,當轉換后的總線電壓高于設定值時激活警報引腳
D12BUL總線欠壓警報高電平有效,當轉換后的總線電壓低于設定值時激活警報引腳
D10CNVR轉換就緒標志完成新數據轉換時置位
D9-D5ZERO無效位固定為0
D4AFF警報功能標志(只讀)當前存在有效警報
D3CVRF轉換就緒標志數據寄存器已更新
D2OVF數學溢出標志如果算術運算導致溢出錯誤,則該位被設置為1,表示電流和功率數據可能無效。
D1APOL警報極性控制0=低電平有效(默認),1=高電平有效
D0LEN警報鎖存使能0=透明模式(自動清除),1=鎖存模式

五個功能每次只能啟用一個。若啟用多個,則最高有效位所選的功能將優先被響應。

當其超過警報限值寄存器的值時,警報引腳將被激活。通過讀取掩碼。通過讀取屏蔽/使能寄存器中的CVRF和AFF位可以判斷警報來源。

不使用警報功能,警報引腳可以保持懸空狀態。

報警限值寄存器

實際閾值 = 寄存器值 * 對應LSB

LSB代表寄存器變化1位對應的實際物理量變化量。

分流電壓 LSB:2.5μV(81.92 mV/32767)

測量范圍:±81.92mV

總線電壓 LSB:1.25mV(40.96 V/32767)

測量范圍:0~36V(雖然寄存器滿量程對應40.96V,但輸入電壓不得超過36V)

電流 LSB:由校準寄存器決定

功率 LSB:電流LSB * 25

向寄存器寫入數據時,首先由主機發送從機地址,從機確認收到有效地址后,主機發送目標寄存器的地址。然后,主機發送要寫入寄存器的兩個字節,先寫入高八位,再寫入低八位。

從寄存器讀取數據的流程同寫入數據相似。

這里可以用 HAL_I2C_Mem 系列的函數。

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