INA282 - INA286EVM评估模块使用指南

在电子工程师的日常工作中，对各类电子元件和模块的评估是设计过程里至关重要的一环。今天我们就来深入探讨一下德州仪器（Texas Instruments）推出的INA282 - INA286EVM评估模块，它主要用于评估INA282 - 286系列电压输出电流分流监测器的性能，拥有灵活的配置，能满足多种应用场景下的评估需求。

文件下载：INA282-286EVM.pdf

一、INA282 - 286系列器件概述

INA282 - 286系列器件属于电压输出、高端测量、双向零漂移电流分流监测器。其增益范围在50V/V到1000V/V之间，能将器件输入两端产生的电压按照对应增益进行放大，并在输出引脚呈现。这些器件可以在 - 14V到80V的共模电压下感应分流器上的电压降，且不受电源电压的影响，工作电源电压范围为2.7V到18V，最大电流消耗为900µA。零漂移架构的低失调特性使得它能够进行低至10mV满量程分流器压降的电流感应。目前，该系列器件采用SOIC - 8表面贴装封装，具体产品及增益情况如下：	产品	增益
INA282	50
INA283	200
INA284	500
INA285	1000
INA286	100

二、INA282 - 286EVM评估模块特点

（一）设计目的与局限性

INA282 - 286EVM主要用于对INA282 - 286系列器件进行基本功能评估。需要注意的是，其夹具布局并非目标电路的模型，也未针对电磁兼容性（EMC）测试进行设计。

（二）PCB布局特性

1. 方便操作小封装：能轻松处理小型封装器件，推荐焊盘图案的机械图纸可在产品数据手册末尾找到。
2. 引脚易访问：方便对器件的所有引脚进行操作。
3. 预留电路空间：设有可选输入滤波电容和电阻的位置，还有供用户自定义额外电路的原型区域。
4. 适配多种电阻：为不同封装的分流电阻提供了安装空间。
5. 多信号输入选择：具备多种输入信号选项。
6. 增益测试灵活：用户可通过提供的器件板对所有增益选项进行评估，还能直接将测试器件焊接到板上指定位置。

（三）硬件组成

评估模块套件中包含以下物品：

1. INA282 - 286EVM PCB板。
2. 五块已组装的测试板（分别为INA282、INA283、INA284、INA285、INA286）。 如果套件中的物品有缺失或损坏，可联系离你最近的德州仪器产品信息中心进行更换。

三、快速启动设置与使用

（一）操作步骤

1. 插入器件板：将待评估的器件板插入U1位置。用户既可以评估提供的器件板，也能直接将测试器件安装在U1焊盘的表面贴装焊盘上。
2. 连接电源：在T4的V + 端和GND端之间连接2.7V到18V的外部直流电源电压。需要注意，INA282 - 286器件的输出电压被限制在接地电压以上40mV到电源电压以下400mV的范围内。
3. 设置参考：默认情况下，J3和J4上的跳线处于连接状态，这种配置允许输出以电源中点为参考进行双向操作。参考输入所施加的电压可根据器件的使用方式进行调整，具体的参考电压设置将在后续详细讨论。
4. 连接输入：有带分流器测量和不带分流器测量两种方式。

（二）带分流器测量

此方法允许用户在评估板上安装分流电阻，并将共模电压和负载连接起来，使测试器件直接应用于实际应用场景。具体操作如下：

1. 在R2位置安装分流电阻。若不使用表面贴装或通孔式分流器，可参考第3.1节中R1组件的规格说明。
2. 将共模电压连接到T1的(V_{IN})端。
3. 将负载连接到T1的Load端。

（三）不带分流器测量

该方法可让用户基于给定的系统条件模拟检测电阻上的电压，或远程将INA282 - 286EVM连接到现有应用中的分流器上。由于INA282系列器件的内部架构特点，使用此方法时，要确保电压源阻抗极低，或者对施加到输入的差分电压进行缓冲，以防止电路中出现额外误差。具体操作步骤如下：

1. 将差分电压连接到T2的(V{IN})和(V{IN -})端。
2. 在T2的(V_{OUT})端测量输出电压。需要注意的是，输出电压等于参考电压加上器件增益乘以直接在器件输入引脚处测量的差分电压。

四、INA282 - 286EVM电路组件分析

（一）R1

R1用于安装那些难以适配标准双端通孔式或0603到1206表面贴装式封装的分流电阻，例如TO - 126、TO - 220、TO - 247以及四端径向封装（如Ohmite的CS3系列分流器）。PCB上R1和J1之间的数字对应R1焊盘中的每个孔，相同数字的孔相互连接，数字1和2分别表示该孔直接连接到(V{IN})和(V{IN -})输入，数字3和4用于四线分流器的感应测量。安装时要特别注意分流器的位置，以确保正确产生差分电压。

（二）R2

R2可用于安装双端和四端径向封装以及0603到1206尺寸的表面贴装封装电阻。

（三）R3、R4和C1

R3和R4是工厂安装的0Ω电阻，它们与C1共同构成输入滤波器。这些位置可容纳0603到1206尺寸的通孔式和表面贴装式封装元件，关于输入滤波的详细使用信息可参考INA282 - 286产品数据手册。

（四）旁路电容和跳线

C2、C3和C4是0.1µF的电源旁路电容。J1必要时可作为R1的测量点，J2在工厂作为测试端口使用，用户也可根据需要用于相应的输入和输出引脚。

（五）U1

U1是测试器件的安装位置，评估模块附带五块器件板，每块板上安装有不同增益的器件，这种可互换的设计方便用户测试不同器件，从而为特定应用选择最合适的增益设置。选择合适器件时，需要考虑输出电压的限制，其必须保持在接地电压以上40mV到电源电压以下400mV的范围内。此外，U1还预留了一个用于后续MSOP封装器件的表面贴装焊盘，方便在需要时直接安装器件。

（六）电压输入

T2的(V{IN})和(V{IN -})端用于在不使用板载分流电阻进行测量时连接差分电压，该差分电压将被所选器件增益放大后在T2的(V{OUT})端输出，也可用于连接现有电路中外部分流器上产生的差分电压。T1的(V{IN})和Load端用于在使用分流电阻进行测量时连接共模电压和负载，分流电阻可安装在R1、R2或原型区域，并连接到R2焊盘。输入电压范围和极性由电源电压、参考电压和所选器件的增益决定。

（七）其他

T3的REF1和REF2端允许用户配置INA282 - 286EVM进行单向或双向操作。PCB上还有两个便于操作的示波器接地焊盘，方便进行探测。

五、参考电压设置

（一）单向模式

单向模式指负载电流仅沿一个方向流动。在单向应用中，参考电压可设置为接地或 + 5V。若参考电压设置为接地，无输入电压时输出接近接地，且对相对于(V{IN})/Load为正的输入电压作出响应；若参考电压设置为 + 5V，无输入电压时输出接近 + 5V，且对相对于(V{IN})/Load为负的输入电压作出响应。具体配置根据在器件输入引脚相对于(V_{IN -})引脚产生的差分电压极性来确定，若产生正差分电压，可将两个参考引脚都接地；若产生负差分电压，可将两个参考引脚都连接到电源，但要注意此时电源电压不能超过9V，因为该配置下净参考电压的限制为9V。

（二）双向模式

双向模式指负载电流可以双向流动。在双向应用中，参考电压可设置在参考输入指定的0V到5V范围内的任意值，该电压决定了无输入电压时器件的输出电压。由于输出电压受电源电压限制，且参考电压范围为0V到5V，因此正输入电压的可用范围比负电压更大。为了实现双向应用中最大的输出电压范围，可将参考引脚施加5V电压，并使用18V的电源电压，此时可实现以5V参考电压为中心的 - 4.96V/+12.6V的最大输出电压范围。此外，参考电压可设置在0到9V范围内的任意值，使用两个参考引脚可实现多种配置以达到所需的输出电压范围，常见的配置是将一个参考引脚连接到电源电压，另一个连接到接地，其等效为电源中点参考电压。若需要特定的参考电压，可使用外部参考源或由电阻分压器产生的缓冲电压。

六、原理图与物料清单

（一）原理图

文档中给出了INA282 - 286EVM的原理图，可帮助工程师更清晰地了解电路的连接和工作原理。

（二）物料清单

详细列出了INA282 - 286EVM所使用的各个部件，包括电阻、电容、连接器、测试板等，为工程师在进行相关设计和维护时提供了准确的参考。

七、注意事项

（一）使用范围

使用该评估模块时，必须确保在输入电压范围 - 14V到 + 80V、电源电压范围 + 2.7V到 + 18V以及输出电压范围GND + 0.05V到Vs - 0.4V内操作，超出指定范围可能导致意外操作和/或对评估模块造成不可逆损坏。若对输入范围有疑问，在连接输入电源前应联系德州仪器的现场代表。

（二）负载连接

连接负载时，要确保负载在指定的输出范围内，否则可能导致意外操作和/或对评估模块造成永久性损坏。在连接负载前，请参考评估模块用户手册，若对负载规格不确定，可联系德州仪器的现场代表。

（三）温度问题

在正常运行过程中，部分电路组件的外壳温度可能会高于 + 25°C，只要输入和输出范围保持在规定值内，评估模块就能正常工作。这些高温组件包括但不限于线性稳压器、开关晶体管、功率晶体管和电流检测电阻等，可通过评估模块用户手册中的原理图识别这些器件。在操作过程中，将测量探头靠近这些器件时，要注意它们可能会很烫。

INA282 - 286EVM评估模块为工程师提供了一个灵活且实用的平台，用于评估INA282 - 286系列电流分流监测器的性能。通过深入了解其特点、使用方法和注意事项，工程师能够更好地发挥该模块的作用，为实际设计工作提供有力支持。大家在使用过程中遇到过哪些有趣的问题或者独特的应用场景呢？欢迎在评论区分享交流。