ZHCSQC9 May   2024 INA4235

PRODUCTION DATA  

  1.   1
  2. 1 特性
  3. 2 应用
  4. 3 说明
  5. 4 引脚配置和功能
  6. 5 规格
    1. 5.1 绝对最大额定值
    2. 5.2 ESD 等级
    3. 5.3 建议运行条件
    4. 5.4 热性能信息
    5. 5.5 电气特性
    6. 5.6 时序要求 (I2C)
    7. 5.7 时序图
    8. 5.8 典型特性
  7. 6 详细说明
    1. 6.1 概述
    2. 6.2 功能方框图
    3. 6.3 特性说明
      1. 6.3.1 集成模数转换器 (ADC)
      2. 6.3.2 内部测量和计算引擎
      3. 6.3.3 低偏置电流
      4. 6.3.4 低压电源和宽共模电压范围
      5. 6.3.5 ALERT 引脚
    4. 6.4 器件功能模式
      1. 6.4.1 连续运行与触发运行
      2. 6.4.2 器件低功耗模式
      3. 6.4.3 上电复位
      4. 6.4.4 均值计算和转换时间注意事项
    5. 6.5 编程
      1. 6.5.1 I2C 串行接口
      2. 6.5.2 通过 I2C 串行接口写入和读取
      3. 6.5.3 高速 I2C 模式
      4. 6.5.4 通用广播复位
      5. 6.5.5 SMBus 警报响应
  8. 7 寄存器映射
    1. 7.1 器件寄存器
  9. 8 应用和实施
    1. 8.1 应用信息
      1. 8.1.1 器件测量范围和分辨率
      2. 8.1.2 电流和功率计算
      3. 8.1.3 ADC 输出数据速率和噪声性能
      4. 8.1.4 滤波和输入考虑
    2. 8.2 典型应用
      1. 8.2.1 设计要求
      2. 8.2.2 详细设计过程
        1. 8.2.2.1 选择分流电阻
        2. 8.2.2.2 配置器件
        3. 8.2.2.3 对分流校准寄存器进行编程
        4. 8.2.2.4 设置所需的故障阈值
        5. 8.2.2.5 计算返回值
      3. 8.2.3 应用曲线
  10. 9 电源相关建议
  11. 10布局
    1. 10.1 布局指南
    2. 10.2 布局示例
  12. 11器件和文档支持
    1. 11.1 器件支持
      1. 11.1.1 开发支持
    2. 11.2 文档支持
      1. 11.2.1 相关文档
    3. 11.3 接收文档更新通知
    4. 11.4 支持资源
    5. 11.5 商标
    6. 11.6 静电放电警告
    7. 11.7 术语表
  13. 12修订历史记录
  14. 13机械、封装和可订购信息

封装选项

机械数据 (封装 | 引脚)
散热焊盘机械数据 (封装 | 引脚)
订购信息

7.1 器件寄存器

表 7-1 列出了 INA4235 寄存器。表中未列出的所有寄存器位置都应视为保留的位置，并且不得修改寄存器内容。

表 7-1 INA4235 寄存器概述
寄存器名称地址寄存器类型寄存器大小（位）默认值
CONFIG10x20R/W160xF127
CONFIG20x21R/W160x0000
CALIBRATION_(CH1 - CH4)0x05、0x0D、0x15。0x1DR/W160x0000
ALERT_CONFIG(1 - 4)0x07、0x0F、0x17、0x1FR/W160x0000
ALERT_LIMIT(1 - 4)0x06、0x0E、0x16、0x1ER/W160x0000
SHUNT_VOLTAGE_(CH1 - CH4)0x00、0x08、0x10、0x18R160x0000
BUS_VOLTAGE_(CH1 - CH4)0x01，0x09，0x11，0x19R160x0000
CURRENT_(CH1 - CH4)0x02、0x0A、0x12、0x1AR160x0000
POWER_(CH1 - Ch4)0x03、0x0B、0x13、0x1BR160x0000
ENERGY_(CH1 - CH4)0x04、0x0C、0x14、0x1CR320x0000
FLAGS0x22R160x0000
MANUFACTURER_ID0x7ER160x5449（ASCII 中的“TI”）
DEVICE_ID0x7FR160x4350

复杂的位访问类型经过编码可适应小型表单元。表 7-2 展示了适用于此部分中访问类型的代码。

表 7-2 器件访问类型代码
访问类型代码说明
读取类型
RR读取
写入类型
WW写入

7.1.1 CONFIG1 寄存器（地址 = 0x20h）[复位 = F127h]

配置寄存器如表 7-3 所示。

表 7-3 CONFIG1 寄存器字段说明
位 字段 类型 复位 说明
15-12 ACTIVE_CHANNEL R/W 1111b 这 4 位决定哪些通道处于活动状态。将此位设置为“1”可以启用每个通道。禁用的通道将在周期中被跳过。

Bit15 = 通道 4 测量启用/禁用。

Bit14 = 通道 3 测量启用/禁用。

Bit13 = 通道 2 测量启用/禁用。

Bit12 = 通道 1 测量启用/禁用。

上电默认值：1111b = 所有通道均处于活动状态
11-9 AVG R/W 000b 设置要取平均值的 ADC 转换结果数。均值计算完成后，更新回读寄存器。

000b = 1

001b = 4

010b = 16

011b = 64

100b = 128

101b = 256

110b = 512

111b = 1024
8-6 VBUSCT R/W 100b 设置 VBUS 测量的转换时间

000b = 140µs

001b = 204µs

010b = 332µs

011b = 588µs

100b = 1100µs

101b = 2116µs

110b = 4156µs

111b = 8244µs
5-3 VSHCT R/W

100b

 设置 SHUNT 测量的转换时间

000b = 140µs

001b = 204µs

010b = 332µs

011b = 588µs

100b = 1100µs

101b = 2116µs

110b = 4156µs

111b = 8244µs
2-0 MODE R/W

111b

 运行模式，可选择模式使器件在关断模式、连续模式或触发模式下运行。
该模式还允许用户选择多路复用器设置，以针对总线电压和分流电压测量设置连续或触发模式。

000b = 关断

001b = 触发分流电压，单次

010b = 触发总线电压，单次

011b = 触发分流电压和总线电压，单次

100b = 关断

101b = 连续分流电压

110b = 连续总线电压

111b = 连续分流和总线电压

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7.1.2 CONFIG2 寄存器

配置寄存器如表 7-4 所示。

表 7-4 CONFIG2 寄存器字段说明
位 字段 类型 复位 说明

15

RST

R/W

0b

将该位设置为“1”会生成一个与上电复位相同的系统复位。

将所有寄存器复位为默认值，然后它们会自行清除。
14-12 保留 R 000b 这些位始终读取 0。
11-8 ACC_RST R/W 0000b 对这些位写入 1 会复位 ENERGY 寄存器并清除所有溢出标志。

Bit11 = 通道 4 能量复位，溢出清除。

Bit10 = 通道 3 能量复位，溢出清除。

Bit9 = 通道 2 能量复位，溢出清除。

Bit8 = 通道 1 能量复位，溢出清除。

上电默认值：0000b = 所有通道均处于活动状态

写入后，位会复位回 0。
7 CNVR_MASK R/W 0b

将此位设置为高电平会把 ALERT 引脚配置为在转换完成时被置为有效。

0b = 禁用 ALERT 引脚上的转换就绪标志

1b = 启用 ALERT 引脚上的转换就绪标志

ALERT 会保持有效，直到标志寄存器中的 CVRF 字段被读取。
6 ENOF_MASK R/W

0b

 当设置为 1 时，当任何使能通道上发生能量溢出情况时，Alert 引脚切换
5 ALERT_LATCH R/W

0b

 当设置为 1 时，Alert 引脚的状态会在故障条件下锁存。要清除警报，必须读取警报标志寄存器并移除故障条件。
4 ALERT_POL R/W 0b 如果此位设为 1，ALERT 引脚会在故障情况下从低电平切换到高电平。当设置为 0（默认值）时，ALERT 引脚会在故障期间从高电平切换到低电平。
3-0 范围 R/W 0000b

允许为每个通道选择分流器满量程输入范围。

Bit3 = 通道 4 范围选择。

Bit2 = 通道 3 范围选择。

Bit1 = 通道 2 范围选择。

Bit0 = 通道 1 范围选择。

范围选择位 = 0 选择 ±81.92mV

范围选择位 = 1 选择 ±20.48mV

0000b = 所有通道均设置为 ±81.92mV 范围

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7.1.3 校准寄存器

必须对表 7-5 中显示的校准寄存器进行编程，以便在初始上电、下电上电事件后或在器件启用时接收有效的电流、功率和能源结果。

表 7-5 INA4235 校准寄存器
地址 寄存器名称 寄存器类型 寄存器大小（位）
0x05 CALIBRATION_CH1 R/W 16
0x0D CALIBRATION_CH2 R/W 16
0x15 CALIBRATION_CH3 R/W 16
0x1D CALIBRATION_CH4 R/W 16

该寄存器为器件提供分流电阻的值，此分流电阻用于产生测量的差分电压。该寄存器还设定电流寄存器的分辨率。对该寄存器进行编程可设置 Current_LSB 和 Power_LSB。

表 7-6 校准寄存器字段说明
位 字段 类型 复位 说明
15 保留 R 0h
14-0 SHUNT_CAL R/W 0000h 执行分流电压至电流转换所需的编程值。

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7.1.4 警报配置寄存器

警报配置寄存器如表 7-7 所示。

表 7-7 INA4235 ALERT_CONFIG 寄存器
地址 寄存器名称 寄存器类型 寄存器大小（位）
0x07 ALERT1 R/W 16
0x0F ALERT2 R/W 16
0x17 ALERT3 R/W 16
0x1F ALERT4 R/W 16

每个警报配置寄存器的格式如表 7-8 所示。

这些寄存器用于配置在何种情况下为每个通道触发警报。警报屏蔽字段会设置活动警报。根据应用的需求，最多可为给定通道分配 4 个警报，或者在所有通道之间平均分配 4 个警报。

表 7-8 警报配置寄存器字段说明
位 字段 类型 复位 说明
15 - 4 保留 R 000000000000b 保留
4-3 通道 R/W 00b 选择

00b = 通道 1

01b = 通道 2

10b = 通道 3

11b = 通道 4
2-0 ALERT_MASK

R/W

 000b 设置所分配通道的活动警报

000b = 保留，无影响

001b = 分流电压超限 (SOL)

010b = 分流电压未超限 (SUL)

011b = 总线电压超限 (BOL)

100b = 总线电压未超限 (BUL)

101b = 功率超限 (POL)

110b = 保留，无影响

111b = 保留，无影响

警报配置寄存器会设置在何种情况下为每个通道触发警报。警报屏蔽字段会设置活动警报。根据应用的不同，最多可为给定通道分配 4 个警报，或者在所有通道之间按需分配 4 个警报。

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7.1.5 警报限值寄存器

必须对表 7-9 中显示的警报限值寄存器进行编程，以设置所需的故障限制阈值。

表 7-9 INA4235 ALERT_LIMIT 寄存器
地址 寄存器名称 寄存器类型

复位

 寄存器大小（位）
0x06 LIMIT1 R/W

0000h

 16
0x0E LIMIT2 R/W

0000h

 16
0x16 LIMIT3 R/W

0000h

 16
0x1E LIMIT4 R/W

0000h

 16

警报限值寄存器的格式遵循相应结果寄存器的格式。

分流电压限值表示为有符号 16 位，总线电压限值表示为无符号 15 位，功率限值表示为无符号 16 位值。

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7.1.6 分流电压寄存器

分流电压寄存器存储分流器电压读数，VSHUNT。每个通道的分流电压测量具有唯一的地址，如表 7-10 所示。

表 7-10 INA4235 SHUNT_VOLTAGE 寄存器
地址 寄存器名称 寄存器类型 寄存器大小（位）
0x00 SHUNT_VOLTAGE_CH1 R 16
0x08 SHUNT_VOLTAGE_CH2 R 16
0x10 SHUNT_VOLTAGE_CH3 R 16
0x18 SHUNT_VOLTAGE_CH4 R 16

每个分流电压寄存器的格式如表 7-11 所示。

如果均值计算处于启用状态，则这些寄存器包含分流电压平均值。

表 7-11 分流电压寄存器字段说明
位 字段 类型 复位 说明
15-0 VSHUNT R 0000h 分流输出上测得的差分电压。二进制补码值。

负数以二进制补码格式表示。通过对绝对值二进制数进行补数操作并加 1 来生成一个负数的二进制补码。MSB =“1”表示负数。

示例：对于 VSHUNT = –80mV 的值：

  1. 取绝对值： 80mV
  2. 将这个值转变为一个完整的十进制数 (80mV÷2.5µV)=32000
  3. 将这个值转换为二进制 = 0111 1101 0000 0000
  4. 最这个二进制结果作补数操作 = 1000 0010 1111 1111
  5. 将“1”添加到补码以创建二进制补码结果 = 1000 0011 0000 0000 = 8300h

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7.1.7 总线电压寄存器

总线电压寄存器存储在总线引脚上为每个通道测得的电压。总线电压测量值存储在唯一的寄存器地址中，如表 7-12 所示。

表 7-12 INA4235 BUS_VOLTAGE 寄存器
地址 寄存器名称 寄存器类型 寄存器大小（位）
0x01 BUS_VOLTAGE_CH1 R 16
0x09 BUS_VOLTAGE_CH2 R 16
0x11 BUS_VOLTAGE_CH3 R 16
0x19 BUS_VOLTAGE_CH4 R 16

每个总线电压寄存器的格式如表 7-13 所示。

总线电压寄存器仅返回正值。如果均值计算处于启用状态，则该寄存器显示平均值。

表 7-13 BUS_VOLTAGE 寄存器字段说明
位 字段 类型 复位 说明
15-0 VBUS R 0000h 总线电压输出。二进制补码值，但始终为正。

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7.1.8 CURRENT 寄存器

电流寄存器存储每个通道的计算得出的电流值。如表 7-14 所示，电流测量值存储在唯一的寄存器地址中。

表 7-14 INA4235 CURRENT 寄存器
地址 寄存器名称 寄存器类型 寄存器大小（位）
0x02 CURRENT_CH1 R 16
0x0A CURRENT_CH2 R 16
0x12 CURRENT_CH3 R 16
0x1A CURRENT_CH4 R 16

每个总线电流寄存器的格式如表 7-15 所示。

如果均值计算处于启用状态，则该寄存器显示平均值。将分流电压寄存器中的十进制值乘以校准寄存器的十进制值可以得出电流寄存器的值。

表 7-15 CURRENT 寄存器字段说明
位 字段 类型 复位 说明
15-0 CURRENT R 0000h 计算得出的电流输出（单位为安培）。二进制补码值。

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7.1.9 POWER 寄存器

功率寄存器存储每个通道的总线电压和电流的乘积值。功率测量值存储在唯一的寄存器地址中，如表 7-16 所示。

表 7-16 INA4235 POWER 寄存器
地址 寄存器名称 寄存器类型 寄存器大小（位）
0x03 POWER_CH1 R 16
0x0B POWER_CH2 R 16
0x13 POWER_CH3 R 16
0x1B POWER_CH4 R 16

每个总线功率寄存器的格式如表 7-17 所示。

如果均值计算处于启用状态，则该寄存器显示平均值。功率寄存器通过将电流寄存器的十进制值乘以总线电压寄存器的十进制值来记录功率（以瓦特为单位）。这是一个无符号结果。

表 7-17 POWER 寄存器字段说明
位 字段 类型 复位 说明
15-0 POWER R 0000h 该位返回系统中功率的计算值。
这是一个无符号结果。

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7.1.10 电能寄存器

电能寄存器会累积来自功率寄存器的数据，并使用内部精密时基计算和存储每个通道的电能。电能测量值存储在唯一的寄存器地址中，如表 7-18 所示。

表 7-18 INA4235 ENERGY 寄存器
地址 寄存器名称 寄存器类型 寄存器大小（位）
0x04 ENERGY_CH1 R 32
0x0C ENERGY_CH2 R 32
0x14 ENERGY_CH3 R 32
0x1C ENERGY_CH4 R 32

每个总线功率寄存器的格式如表 7-19 所示。

电能寄存器会记录以焦耳为单位的电能并将精确振荡器用作时基。这是一个无符号结果。

表 7-19 电能寄存器字段说明
位 字段 类型 复位 说明
31-0 ENERGY R 00000000h 该位返回系统中电能的计算值。
这是一个无符号结果。

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7.1.11 标志寄存器

标志寄存器如表 7-20 所示。

表 7-20 标志寄存器字段说明
位 字段 类型 复位 说明
15 LIMIT4_ALERT R 0b

表示已超出第四个警报限值。此警报与通道无关。
14 LIMIT3_ALERT R 0b

表示已超出第三个警报限值。此警报与通道无关。
13 LIMIT2_ALERT R 0b

表示已超出第二个警报限值。此警报与通道无关。
12 LIMIT1_ALERT R 0b

表示已超出第一个警报限值。此警报与通道无关。
11 ENERGYOF_CH4 R 0b

表示通道 4 的电能寄存器已溢出
10 ENERGYOF_CH3 R 0b

表示通道 3 的电能寄存器已溢出
9 ENERGYOF_CH2 R 0b

表示通道 2 的电能寄存器已溢出
8 ENERGYOF_CH1 R 0b

表示通道 1 的电能寄存器已溢出
7 CVRF（转换就绪标志） R 0b

虽然可随时读取此器件，并且来自上次转换的数据可用，但提供的转换就绪标志位可帮助协调单次或触发转换。

转换就绪标志位在所有转换、均值计算和乘法运算完成之后置位。

在以下情况下，将清除转换就绪标志位：

1.)写入配置寄存器（断电选择除外）

2.)读取标志寄存器
6 OVF（数学溢出） R 0b 如果算术运算导致一个溢出错误的话，该位被置为 1。该位表示电流和功率值可能是无效的。
5-0 保留 - 000000b

保留

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7.1.12 制造商 ID 寄存器（地址 = 7Eh）

制造商 ID 寄存器如表 7-21 所示。

表 7-21 MANUFACTURE_ID 寄存器字段说明
位 字段 类型 复位 说明
15-0 MANUFACTURE_ID R 5449h 以 ASCII 格式读回 TI

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7.1.13 器件标识寄存器（地址 = 7Fh）

DEVICE_ID 寄存器如表 7-22 所示。

表 7-22 DEVICE_ID 寄存器字段说明
位 字段 类型 复位 说明
15-4 DIE_ID R 0x435 存储器件标识位
3-0 REV_ID R 1h 器件修订版本标识。

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