电流，功率监控芯片INA226应用（基于STM32工程）

news2024/11/24 13:31:34

一芯片介绍

INA226是具有I2C™或SMBUS兼容接口的电流分流器和功率监控器。该设备同时监视并联电压降和总线电源电压。可编程的校准值，转换时间和平均值与内部乘法器结合使用，可以直接读取以安培为单位的电流和以瓦特为单位的功率。INA226感应共模总线电压上的电流，该电压可在0 V至36 V之间变化，与电源电压无关。该器件采用2.7V至5.5V单电源供电，典型功耗为330 µA。

在这里插入图片描述

二硬件设计

INA的电路设计可以参考官方设计。
在这里插入图片描述
实际上把负载接在VIN+前面，VIN-接在GND效果会更加好。监控电阻选择大功率的电阻就可以，选择的电阻关系到LSB的计算。
在这里插入图片描述

三程序设计

INA266采用I2C协议。
在这里插入图片描述

在这里插入图片描述
最简单的I2C代码就不发出来了，这个引用哪一家的代码都可以的。

//读2个字节,reg_addr为读的寄存器地址
u16 INA226_Read2Byte(u8 reg_addr)
{
	u16 reg_data=0;
	u16 temp=0;
	INA226_IIC_Start();
	INA226_IIC_Send_Byte(WRITE_ADDR);
	if(INA226_IIC_Wait_Ack())
		return 0;
	INA226_IIC_Send_Byte(reg_addr);   
	if(INA226_IIC_Wait_Ack())
		return 0;
	INA226_IIC_Start();
	INA226_IIC_Send_Byte(READ_ADDR);
	if(INA226_IIC_Wait_Ack())
		return 0;
	reg_data= INA226_IIC_Read_Byte(1);
	reg_data=(reg_data<<8)&0xFF00;
	temp=INA226_IIC_Read_Byte(0);
	INA226_IIC_Stop();
	reg_data|=temp;
	return reg_data;
}
//写2个字节，reg_addr为写的寄存器地址,reg_data为写的数据
u8 INA226_Write2Byte(u8 reg_addr,u16 reg_data)
{        
	u8 data_high=(u8)((reg_data&0xFF00)>>8);
	u8 data_low=(u8)reg_data&0x00FF;
	
	INA226_IIC_Start();
	INA226_IIC_Send_Byte(WRITE_ADDR);   
	if(INA226_IIC_Wait_Ack())
		return 0;
	INA226_IIC_Send_Byte(reg_addr );    
	if(INA226_IIC_Wait_Ack())
		return 0;        
	INA226_IIC_Send_Byte(data_high);
	if(INA226_IIC_Wait_Ack())
		return 0;        
	INA226_IIC_Send_Byte(data_low);
	if(INA226_IIC_Wait_Ack())
		return 0;                 
	INA226_IIC_Stop();
	delay_ms(2);
	return 1;
}

先看INA266的寄存器。
在这里插入图片描述
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INA266的简单使用只要写入两个寄存器，一个是配置寄存器，另一个是校准寄存器。
INA266的使用步骤可以参考以下的步骤。
在这里插入图片描述
首先是配置寄存器。配置的是测量模式，转换时间和分流电压和总线电压。写入两个字节。
在这里插入图片描述
第二步是校准寄存器。写入这个寄存器的数值我们要看下图的公式，选择出合适的LSB和分压电阻，这一步很重要，读取寄存器的数值都是靠这个完成。
在这里插入图片描述
在这里插入图片描述

void INA226_Init(void)
{
	INA226_IIC_Init();  //初始化接口
	delay_ms(10);
	
	//写配置寄存器
	INA226_Write2Byte(Config_Reg, 0x4527);//0100_010_100_100_111 //16次平均,1.1ms,1.1ms,连续测量分流电压和总线电压
	
	//写校准寄存器
	//LSB选择0.02mA,分压电阻选0.0001R Cal=0.00512/(0.02mA*0.0001R)=2560
	INA226_Write2Byte(Calib_Reg, 0x0A00);
}

初始完INA266后就是直接读取电流，电压和功率。这3个都是直接读取寄存器。
在这里插入图片描述

//分流电压mV
float INA226_GetShuntVoltage(void)
{
  float Shunt_V;
  Shunt_V=INA226_Read2Byte(Shunt_V_Reg)*2.5*0.001;//分流电压LSB固定2.5uV
  printf("data=%-5d, Shunt_V=%f mV\r\n", INA226_Read2Byte(Current_Reg),Shunt_V);
  return Shunt_V;
}

电流的计算。
在这里插入图片描述
在这里插入图片描述

//获取分流电流mA
float INA226_GetShunt_Current(void)
{
   float Curent;
   Curent=INA226_Read2Byte(Current_Reg)*0.02; //分流电流LSB选择0.02mA
   printf("data=%-5d, Curent =%f mA\r\n", INA226_Read2Byte(Current_Reg),Curent);
   return Curent;
}

功率的计算。
在这里插入图片描述
在这里插入图片描述

//获取功率
float INA226_Get_Power(void)
{
  float Power;
  Power=INA226_Read2Byte(Power_Reg)*0.02*25;//功率LSB固定分流电流LSB的25倍
  printf("data=%-5d, Power=%f mW\r\n", INA226_Read2Byte(Power_Reg),Power);
  return Power;
}

头文件

#ifndef  __INA226_H
#define  __INA226_H
#include "sys.h"
  	
//IO方向设置
#define INA226_SDA_IN()  {GPIOB->CRL&=0X0FFFFFFF;GPIOB->CRL|=8<<12;}
#define INA226_SDA_OUT() {GPIOB->CRL&=0X0FFFFFFF;GPIOB->CRL|=3<<12;}

//IO操作函数	 
#define INA226_SCL    PBout(6)         //SCL
#define INA226_SDA    PBout(7)         //SDA	 
#define READ_INA226_SDA   PBin(7)  


//IIC所有操作函数
void INA226_IIC_Init(void);      //初始化IIC的IO口				 
void INA226_IIC_Start(void);		 //发送IIC开始信号
void INA226_IIC_Stop(void);	   //发送IIC停止信号
u8 INA226_IIC_Wait_Ack(void);   //等待从机应答
void INA226_IIC_Ack(void);      //主机产生应答
void INA226_IIC_NAck(void);     //主机不产生应答
void INA226_IIC_Send_Byte(u8 txd);  //写一个字节
u8 INA226_IIC_Read_Byte(unsigned char ack);      //读一个字节
void INA226_write_press(char device,char date);  
float INA226_read_press(char device);
float INA226_get_press(void);
char INA226_read_byte1(void);
	

#define READ_ADDR                  0x81	 //A0=GND，A1=GND // R=1, W=0
#define WRITE_ADDR                 0x80

#define Config_Reg                 0x00   //配置寄存器  读写
#define Shunt_V_Reg                0x01   //分流电压    读
#define Bus_V_Reg                  0x02   //总线电压    读
#define Power_Reg                  0x03   //电源 读
#define Current_Reg                0x04   //电流 读
#define Calib_Reg                  0x05   //校准寄存器 读写
#define Mask_En_Reg                0x06   
#define Alert_Reg                  0x07
#define Man_ID_Reg                 0xFE  //0x5449
#define ID_Reg                     0xFF  //0x2260

u16 INA226_Read2Byte(u8 reg_addr);
u8 INA226_Write2Byte(u8 reg_addr,u16 reg_data);
void INA226_Init(void);

float INA226_GetVoltage(void);//获取总线电压mV
float INA226_GetShunt_Current(void);//获取分流电流mA
float INA226_GetShuntVoltage(void);//分流电压mV
float INA226_Get_Power(void);//获取功率
#endif

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