INA260EVM-PDK 修订版 A 模型用户指南和软件教程
摘要
本用户指南介绍了 INA260EVM-PDK（修订版 A）硬件的特性、操作和使用情况。本用户指南讨论了如何设置和配置软件及硬件，并探讨了器件运行。本文档中的评估板、评估模块、EVM PCB 和 EVM 等术语与 INA260EVM 具有相同的含义。术语 PDK、套件 和 EVM 套件 等术语与 INA260EVM-PDK 具有相同的含义。。本用户指南还包含有关操作过程、输入和输出连接、电气原理图、印刷电路板 (PCB) 布局图和 EVM 器件列表的信息。
商标
Windows®is a reg TM ofMicrosoft Corporation.
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1 概述
INA260 是一款高侧或低侧电流传感器、功率和电压监测器，具有 2mΩ 精密集成采样电阻和 I 2C 接口。INA260 提供可编程转换时间和均值计算模式，支持对受监测源的电流、电压和功耗进行高分辨率测量。
INA260EVM-PDK 由 INA260EVM 和 SM-USB-DIG 控制器板组成，是一个用于评估 INA260 在各种信号和电源条件下的特性和性能的平台。本文档概要介绍了 INA260EVM-PDK，并说明了使用该评估模块时需要考虑的特性和功能。
1.1 INA260EVM-PDK 物品
表 1-1 汇总了 INA260EVM 套件的内含物。图 1-1 显示了所有附带的硬件。如果缺少任何元件，请与德州仪器 (TI) 客户支持中心联系。
此 EVM 套件需要 INA260EVM GUI 软件，可通过 INA260 设计和开发文件夹下载。TI 建议用户查看 TI 网站 (www.ti.com) 上的 INA260 产品文件夹，验证其拥有相关软件的最新版本。
|
物品 |
数量 |
|---|---|
| INA260EVM PCB 测试板 | 1 |
| SM-USB-DIG 平台 PCB | 1 |
| USB 扩展器电缆 | 1 |
图 1-1 INA260EVM 套件附带的硬件1.2 INA260EVM-PDK 特性
- USB 供电；无需外部电源
- 支持 INA260 的完整 ±15A 输入电流范围和 36V 共模电压范围
- EVM 包含瞬态电压抑制 (TVS) 器件的占位符，可保护 INA260 输入免受过高共模电压的影响
- 包括数字主机控制器
- 直观的 GUI 软件支持所有主要的 INA260 功能模式并简化了器件配置
为防止电压瞬态可能超过绝对最大额定值，TI 强烈建议安装最小额定功率为 1000W 的 TVS 器件（D3 和 D4，如图 1-2 所示)，以将输入电压钳制在 36V 以下。
图 1-2 TVS 器件的占位符1.3 德州仪器 (TI) 相关文档
以下文档提供了有关 INA260EVM 装配件中使用的德州仪器 (TI) 集成电路的信息。本用户指南可从 TI 网站上获得，文献编号为 SBOU180。附加到文献编号的任何字母对应于撰写本文档时已有的最新文档修订版。较新的修订版可从 www.ti.com 上获得，也可从德州仪器 (TI) 文献响应中心（电话为 (800) 477-8924）或产品信息中心（电话为 (972) 644-5580）获得。订购时，可通过文档标题或文献编号识别文档。
2 INA260EVM-PDK 硬件
图 2-1 显示了 INA260EVM-PDK 的总体系统设置。要监控电源，请将电源连接到 EVM 输入端子。计算机运行 GUI 软件，以便为 INA260 供电以及与器件通信。用户可以通过计算机的 USB 端口向 SM-USB-DIG 电路板发送命令，以便将这些命令转换为 I2C 格式，然后发送给 EVM。
启用电源后，INA260 通过 I2C 将请求的数据发送回 SM-USB-DIG 电路板来响应这些 I2C 命令。SM-USB-DIG 将接收到的数据转换为 USB 格式，并将数据发送回计算机，然后在计算机上进行适当处理并显示给用户。
图 2-1 INA260EVM-PDK 硬件设置2.1 SM-USB-DIG 平台说明
图 2-2 显示了 SM-USB-DIG 平台的方框图。此平台是一种通用数据采集系统，用于其他德州仪器 (TI) 评估模块。运行详细信息包含在一个单独的文档 SBOU098 中（可从 www.ti.com 下载）。
TUSB3210 是 SM-USB-DIG 平台的主控制器件。TUSB3210 是一款 8052 微控制器，可将内置 USB 接口上接收到的数据转换为 I2C、SPI 和其他串行数字 I/O 模式。此 EVM 使用 TUSB3210 的 I2C 接口来控制 INA260。
SM-USB-DIG 的电源来自 USB 接口。SM-USB-DIG 包括一个板载低压降 (LDO) 稳压器，该稳压器使用来自计算机的 5V USB 电源生成 3.3V 电源，然后用于为所有板载有源电路供电。3.3V 稳压电源也可用于为 EVM PCB 供电。实际上，原始 5V USB 电源以及 3.3V 稳压电源均路由到 SM-USB-DIG 上的 2 输入电源多路复用器 TPS2115A，其输出在 10 引脚 EVM 连接器的 VDUT 引脚处端接，旨在用作 EVM 电源。用户可以通过 INA260EVM GUI 软件为 VDUT 选择 5V 和 3.3V 选项。
图 2-2 SM-USB-DIG 平台方框图2.2 INA260EVM PCB 说明
图 2-3 描绘了 INA260EVM PCB 的方框图，其中突出了电源、模拟输入和数字 I/O 信号。
图 2-3 INA260EVM 方框图EVM PCB 运行所需的仪表达到更低限度。事实上，套件中未包含的必需设备只有一台 (Windows® 7) 计算机和一个输入电流源。所有其他输入均由 SM-USB-DIG 电路板通过 10 引脚连接器插座 J4 提供。表 2-1 列出了 J4 的引脚排列。
| J4 上的引脚 |
信号 |
说明 |
|---|---|---|
| 10 | I2C_SCL | I2C 时钟信号 (SCL) |
| 9 | CTRL/MEAS4 | GPIO：控制输出或测量输入 |
| 8 | I2C_SDA1 | I2C 数据信号 (SDA) |
| 7 | CTRL/MEAS5 | GPIO：控制输出或测量输入 |
| 6 | SPI_DOUT1 | SPI 数据输出 (MOSI) |
| 5 | VDUT | 可切换 DUT 电源：3.3V、5V、高阻态（已断开连接）(1) |
| 4 | SPI_CLK | SPI 时钟信号 (SCLK) |
| 3 | GND | 电源回路 (GND) |
| 2 | SPI_CS1 | SPI 片选信号 (CS) |
| 1 | SPI_DIN1 | SPI 数据输入 (MISO) |
2.2.1 EVM 电源
INA260EVM PCB 使用来自 SM-USB-DIG（通过 J4）的 VDUT 和 GND 线作为 INA260 的高电源电压和低电源电压。如表 2-1 所述，VDUT 的可用电源电压为 5V 和 3.3V。用户可通过 GUI 选择 EVM 电源电压。将 1µF 陶瓷电容器 (C2) 放置在靠近 INA260 电源引脚 (U1) 的位置，为 VDUT 提供足够的去耦，以便在更高频率下实现电源抑制。
2.2.2 EVM 模拟输入
INA260 接受两种模拟输入：一种是流经内部采样电阻的电流，另一种是 VBUS 引脚与 GND 之间的电压。在 GUI 中配置 INA240，从而按顺序对其中一个或这两个输入进行数字化。名称为 T1 和 T2 的大电流接线片连接器端接内部 2mΩ 采样电阻，因此将 T1 和 T2 与输入电流源和负载串联（请参阅图 2-1）。INA260 是一款双向器件，因此电流可以沿任一方向流过采样电阻。
请勿超过绝对最大额定值（请参阅 INA260 数据表）！
为确保安全的工作条件，请勿超过以下电气等级：
- 连接器 T1 和 T2 之间任一方向 15A
- T1 和 GND 之间 36Vdc
- T2 和 GND 之间 36Vdc
潜在灼伤危险！
为更大程度地降低灼伤风险，请勿在存在输入电流时接触 U1（INA260 器件）。温度可能高于 50°C。
可通过接头 J1 的引脚 2 访问 INA260 的 VBUS 输入。J1 的引脚 1 和 3 分别连接到 IN+ 和 IN–。请注意，VBUS 输入与电流输入无关（即，VBUS 输入可在有负载或无负载的情况下施加），且 INA260 可提供精确的电压读数。但是，可操作该器件将 VBUS 的测量值和输入电流相乘，从而得到功率值。为了使功率计算有意义，VBUS 必须表示输入电流在负载上产生的压降。因此，为准确测量负载功率，请根据负载的位置将 VBUS 引脚短接至 IN+ 或 IN–（接头 J1 上）。例如，对于图 2-1 中的布置，将 VBUS 短接至 IN– 以进行精确的负载功率计算。
EVM PCB 还包括 TVS 器件的占位符，用于保护 INA260 输入免受过高共模电压的影响。这些未安装器件 D3 和 D4 的焊盘位于 EVM PCB 的底侧，适用于 DO-214AB 封装。
