使用INA219电量监测芯片的一点经验

点击文件名下载附件



手册如上，INA219 是TI推出的具有I2C 接口的零漂移双向电流/功率监测计，



INA219内部结构图如上，芯片同是支持差分分压电流检测跟总线电压检测，
芯片外部引脚A0、A1引脚，支持支持16路地址设置，同时可挂载16路设备，


INA219操作其实很简单，内部共有六个寄存器，其中需要用户设置的只有两个
Configuration Register             配置寄存器（地址= 00h）[reset = 399Fh

Shunt Voltage Register            分流电压寄存器（地址= 01h）

Bus Voltage Register               总线电压寄存器（地址= 02h）

Power Register                       功率寄存器（地址= 03h）[reset = 00h]

Current Register                     当前寄存器（地址= 04h）[reset = 00h]

Calibration Register                 校准寄存器（地址= 05h）[reset = 00h]



8.6.2.1 Configuration Register，配置寄存器（地址= 00h）[reset = 399Fh]

RST：重置位，将此位设置为“1”会产生与上电复位相同的系统复位。 将所有寄存器重置为默认值; 这一点自我清除。
BRNG：总线电压范围，0 = 16V FSR，1 = 32V FSR（默认值）
PG：PGA（仅限分流电压），设置PGA增益和范围。 请注意，PGA默认为÷8（320mV范围）。 表4显示了各种产品增益设置的增益和范围。
BADC：BADC总线ADC分辨率/平均，这些位调整总线ADC分辨率（9位，10位，11位或12位）或设置总线电压寄存器的平均结果时使用的采样数（02H）。
SADC：SADC分流ADC分辨率/平均，这些位调整分流ADC分辨率（9位，10位，11位或12位）或设置分流电压寄存器的平均结果时使用的采样数（01H）。
BADC（总线）和SADC（分流）ADC分辨率/平均和转换时间设置如表5所示。
MODE：操作模式，选择连续，触发或断电操作模式。 这些位默认为连续分流和总线



8.6.3.1 Shunt Voltage Register，分流电压寄存器（地址= 01h）

分流电压寄存器存储当前的分流电压读数VSHUNT。 分流电压寄存器位根据配置寄存器（00h）中选择的PGA设置进行移位。 当存在多个符号位时，它们将是相同的值。
负数以2的补码格式表示，通过补充绝对值二进制数并加1来得到负数的2的补码。
通过设置MSB = 1来扩展符号，表示负数。将符号扩展到任何其他符号位以形成16位字。
示例：对于值VSHUNT = -320 mV：
          1.取绝对值（包括精度到0.01 mV）→320.00
          2.将此数字翻译为整数十进制数→32000
          3.将其转换为二进制→111 1101 0000 0000
          4.补充二进制结果：000 0010 1111 1111
          5.在Complement中添加1以创建Two's Complement格式化结果→000 0011 0000 0000
          6.扩展符号并创建16位字：1000 0011 0000 0000 = 8300h（记住根据PGA设置，根据需要将符号扩展到所有符号位。）



8.6.3.2 Bus Voltage Register，总线电压寄存器（地址= 02h）

总线电压寄存器存储最新的总线电压读数VBUS。
满量程范围= 32 V（十进制= 8000，十六进制= 1F40），LSB = 4 mV。
满量程范围= 16 V（十进制= 4000，十六进制= 0FA0），LSB = 4 mV。
CNVR：转换就绪，虽然可以随时读取上次转换的数据，但INA219转换就绪位（CNVR）指示数据输出寄存器中何时有转换数据。
           所有转换，平均和乘法完成后，CNVR位置1。 CNVR将在以下条件下清除：
           1.）将新模式写入配置寄存器的工作模式位（掉电或禁用除外）
           2.）读取功率寄存器
OVF：数学溢出标志，当功率或电流计算超出范围时，数学溢出标志（OVF）置位。 它表明当前和电力数据可能毫无意义。



8.6.3.3 Power Register，功率寄存器（地址= 03h）[reset = 00h]

满量程范围和LSB由校准寄存器设置。 请参见编程校准寄存器。
功率寄存器通过将电流值乘以总线值来记录功率，单位为瓦特



8.6.3.4 Current Register，当前寄存器（地址= 04h）[reset = 00h]

满量程范围和LSB取决于校准寄存器中输入的值。
有关详细信息，请参阅编程校准寄存器。 负值以2的补码格式存储。

通过将分流电压寄存器中的值乘以校准寄存器中的值，根据公式4计算电流寄存器的值：


8.6.4.1 Calibration Register，校准寄存器（地址= 05h）[reset = 00h]

电流和功率校准由校准寄存器的FS15至FS1位设置。 请注意，在计算中不使用位FS0。
该寄存器设置与分流器上的满量程压降相对应的电流。 满量程范围和电流和功率测量的LSB取决于在该寄存器中输入的值。
请参见编程校准寄存器。 该寄存器适用于整个系统校准。 请注意，0 POR值都是默认值。
FS0是一个空位，始终为0.无法向FS0写入1。 CALIBRATION是存储在FS15：FS1中的值