DATA SHEET
INA238 85V、16Bit、高精度電力モニターI2Cインターフェイス付き
このリソースの元の言語は英語です。 翻訳は概要を便宜的に提供するもので、自動化ツール (機械翻訳) を使用していることがあり、TI では翻訳の正確性および妥当性につきましては一切保証いたしません。 実際の設計などの前には、ti.com で必ず最新の英語版をご参照くださいますようお願いいたします。
1 特長
- 高分解能、16 ビット・デルタ - シグマ ADC
- 電流モニタ精度：
- オフセット電圧：±5μV (最大値)
- オフセットのドリフト：±0.02μV/℃ (最大値)
- ゲイン誤差：±0.1% (最大値)
- ゲイン誤差ドリフト：±25ppm/℃ (最大値)
- 同相信号除去：140dB (最小値)
- 電力モニタリング精度：
- 0.7% フルスケール、-40℃～+125℃ (最大値)
- 高速アラート応答：75μs
- 広い同相範囲：-0.3V～+85V
- バス電圧センス入力：0V～85V
- シャント・フルスケール差動範囲：
±163.84mV / ±40.96mV - 入力バイアス電流：2.5nA (最大値)
- 温度センサ：±1℃ (最大値 25℃ 時)
- 変換時間と平均化をプログラム可能
- 2.94MHz 高速 I2C インターフェイス、16 ピンで選択可能なアドレス付き
- 2.7V～5.5V 電源で動作：
- 動作時電流：640μA (標準値)
- シャットダウン電流：5μA (最大値)
3 概要
INA238 は、電流センシング・アプリケーションに特化して設計された 16ビットのデルタ - シグマ ADC を内蔵した、超高精度のデジタル電力モニタです。このデバイスは、抵抗性シャント・センス素子の両端で ± 163.84mV または ± 40.96mV のフルスケール差動入力を測定でき、コモン・モード電圧は -0.3V～+85 V でサポートされます。
INA238 は、を報告すると同時に、必要な計算をバックグラウンドで実行します。 内蔵の温度センサはダイ温度測定の精度が ± 1 ℃ で、システムの周囲温度を監視するため役立ちます。
INA238 は低オフセットおよび低ゲイン・ドリフト設計のため、このデバイスは製造時に複数の温度較正を行わない正確なシステムで使用できます。さらに、非常に低いオフセット電圧とノイズにより、 A～kA のセンシング・アプリケーションでの使用が可能になり、センシング・シャント素子での大きな消費電力損失なしに、広いダイナミック・レンジを実現できます。入力バイアス電流が低いことから、より大きな電流センス抵抗を使用できるため、µAの範囲で正確に電流を測定できます。
このデバイスでは、 50µsから 4.12ms までの ADC 変換時間を選択でき、1x から 1024x までのサンプル平均化を行うことで、測定データのノイズをさらに減らすことができます。
製品情報(1)
| 部品番号 | パッケージ | 本体サイズ (公称) |
|---|---|---|
| INA238 | VSSOP (10) | 3.00mm × 3.00mm |
(1) 提供されているすべてのパッケージについては、データシートの末尾にあるパッケージ・オプションについての付録を参照してください。
ブロック概略図4 改訂履歴
Date Letter Revision History Changes Intro HTML* (January 2021)to RevisionA (May 2022)
- 文書全体の表、図、相互参照の採番方法を更新Go
- ドキュメントに記載されている図と数式のすべてを、商用データシートと一致するよう更新Go
- 「電気的特性」表で、電源除去比のパラメータ名をシャント・オフセット電圧と電源との関係に変更 Go
- 電源に対する VBUS オフセット電圧の標準値を「電気的特性」表に追加 Go
- ADC の標準変換時間に対してレジスタ・フィールド設定を追加。Go
- シャント・キャリブレーション (SHUNT_CAL) レジスタの 14-0 ビット名を CURRLSB から SHUNT_CAL に変更Go
- デバイス ID (DEVICE_ID) レジスタのリセット値を変更Go
- TOL の 15-4 ビットのリセット値を 7FF0h から 7FFh に変更Go
- Equation1 の式の定義を変更Go
5 ピン構成と機能
図 5-1 DGS パッケージ 10 ピン VSSOP 上面図
表 5-1 ピン機能
| ピン | 種類 | 説明 | |
|---|---|---|---|
| 番号 | 名称 | ||
| 1 | A1 | デジタル入力 | I2C アドレス・ピン。GND、SCL、SDA、または VS に接続する。 |
| 2 | A0 | デジタル入力 | I2C アドレス・ピン。GND、SCL、SDA、または VS に接続する。 |
| 3 | ALERT | デジタル出力 | オープン・ドレインのアラート出力で、デフォルト状態はアクティブ Low。 |
| 4 | SDA | デジタル入力/出力 | オープン・ドレイン双方向 I2C データ。 |
| 5 | SCL | デジタル入力 | I2C クロック入力。 |
| 6 | VS | 電源 | 電源、2.7V～5.5V。 |
| 7 | GND | グランド | グランド。 |
| 8 | VBUS | アナログ入力 | バス電圧入力。 |
| 9 | IN- | アナログ入力 | デバイスへの負入力。下限側アプリケーションの場合は、センス抵抗の負荷側に接続する。上限側アプリケーションの場合は、センス抵抗のグランド側に接続する。 |
| 10 | IN+ | アナログ入力 | デバイスへの正入力。下限側アプリケーションの場合は、センス抵抗の電源側に接続する。上限側アプリケーションの場合は、センス抵抗の負荷側に接続する。 |
6 仕様
6.1 絶対最大定格
自由気流での動作温度範囲内 (特に記述のない限り)(1)
| 最小値 | 最大値 | 単位 | ||
|---|---|---|---|---|
| VS | 電源電圧 | 6 | V | |
| VIN+、VIN-(2) | 差動 (VIN+) - (VIN-) | -40 | 40 | V |
| 同相 | -0.3 | 85 | V | |
| VVBUS | -0.3 | 85 | V | |
| VALERT | ALERT | -0.3 | VS + 0.3 | V |
| VIO | SDA、SCL | -0.3 | 6 | V |
| IIN | 各ピンの入力電流 | 5 | mA | |
| IOUT | デジタル出力電流 | 10 | mA | |
| TJ | 接合部温度 | 150 | ℃ | |
| Tstg | 保存温度 | -65 | 150 | ℃ |
(1) 「絶対最大定格」に示された値を上回るストレスがかかった場合、デバイスに永続的な損傷が発生する可能性があります。これはストレスの定格のみについて示してあり、このデータシートの「推奨動作条件」に示された値を超える状態で本製品が正常に動作することを暗黙的に示すものではありません。絶対最大定格の状態に長時間置くと、本製品の信頼性に影響を与えることがあります。
(2) VIN+ と VIN- はそれぞれ IN+ ピンと IN- ピンの電圧です。
6.3 推奨動作条件
自由気流での動作温度範囲内 (特に記述のない限り)
| 最小値 | 公称値 | 最大 | 単位 | ||
|---|---|---|---|---|---|
| VCM | 同相入力範囲 | -0.3 | 85 | V | |
| VS | 動作電源電圧範囲 | 2.7 | 5.5 | V | |
| TA | 周囲温度 | -40 | 125 | ℃ | |
6.4 熱に関する情報
| 熱評価基準(1) | INA238 | 単位 | |
|---|---|---|---|
| DGS (VSSOP) | |||
| 10 ピン | |||
| RθJA | 接合部から周囲までの熱抵抗 | 177.6 | ℃/W |
| RθJC(top) | 接合部からケース (上部) までの熱抵抗 | 66.4 | ℃/W |
| RθJB | 接合部から基板までの熱抵抗 | 99.5 | ℃/W |
| ΨJT | 接合部から上部までの特性評価パラメータ | 9.7 | ℃/W |
| YJB | 接合部から基板までの特性評価パラメータ | 97.6 | ℃/W |
| RθJC(bot) | 接合部からケース (底面) までの熱抵抗 | N/A | ℃/W |
(1) 従来および最新の熱評価基準の詳細については、『半導体および IC パッケージの熱評価基準』アプリケーション・レポートを参照してください。
6.5 電気的特性
TA = 25℃、VS = 3.3V、VSENSE = VIN+ - VIN- = 0V、VCM = VIN- = 48V (特に記述のない限り)
| パラメータ | テスト条件 | 最小値 | 標準値 | 最大値 | 単位 | |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 入力 | ||||||
| VCM | 同相入力範囲 | TA = -40℃～+125℃ | -0.3 | 85 | V | |
| VVBUS | バス電圧入力範囲 | 0 | 85 | V | ||
| CMRR | 同相除去 | -0.3V < VCM < 85V、TA = -40℃～+125℃ | 140 | 160 | dB | |
| VDIFF | シャント電圧入力範囲 | TA = -40℃～+125℃、ADCRANGE = 0 | -163.84 | 163.84 | mV | |
| TA = -40℃～+125℃、ADCRANGE = 1 | -40.96 | 40.96 | mV | |||
| Vos | シャント・オフセット電圧 | VCM = 48V | ±1.5 | ±5 | μV | |
| VCM = 0V | ±1.5 | ±5 | μV | |||
| dVos/dT | シャント・オフセット電圧ドリフト | TA = -40℃～+125℃ | ±2 | ±20 | nV/℃ | |
| PSRR | シャント・オフセット電圧と電源との関係 | VS = 2.7V～5.5V、TA = -40℃～+125℃ | ±0.1 | ±1 | μV/V | |
| Vos_bus | VBUS オフセット電圧 | VBUS = 20mV | ±1 | ±5 | mV | |
| dVos/dT | VBUS オフセット電圧ドリフト | TA = -40℃～+125℃ | ±4 | ±40 | μV/℃ | |
| PSRR | VBUS オフセット電圧と電源 | VS = 2.7V～5.5V | ±1.1 | mV/V | ||
| IB | 入力バイアス電流 | IN+ または IN- のいずれかの入力、VCM = 85V | 0.1 | 2.5 | nA | |
| ZVBUS | VBUS ピンの入力インピーダンス | アクティブ・モード | 0.8 | 1 | 1.2 | MΩ |
| IVBUS | VBUS ピンのリーク電流 | シャットダウン・モード、VBUS = 85V | 10 | nA | ||
| RDIFF | 入力差動インピーダンス | アクティブ・モード、VIN+ - VIN- < 164mV | 92 | kΩ | ||
| DC 精度 | ||||||
| GSERR | シャント電圧のゲイン誤差 | ±0.01 | ±0.1 | % | ||
| GS_DRFT | シャント電圧のゲイン誤差ドリフト | ±25 | ppm/℃ | |||
| GBERR | VBUS 電圧のゲイン誤差 | ±0.01 | ±0.1 | % | ||
| GB_DRFT | VBUS 電圧のゲイン誤差ドリフト | ±25 | ppm/℃ | |||
| PTME | 電力の合計測定誤差 (TME) | TA = -40℃～+125℃ (フルスケール) | ±0.7 | % | ||
| ADC の分解能 | 16 | ビット | ||||
| 1LSB ステップ・サイズ | シャント電圧、ADCRANGE = 0 | 5 | μV | |||
| シャント電圧、ADCRANGE = 1 | 1.25 | μV | ||||
| バス電圧 | 3.125 | mV | ||||
| 温度 | 125 | m℃ | ||||
| TCT | ADC 変換時間(1) | 変換時間フィールド = 0h | 50 | μs | ||
| 変換時間フィールド = 1h | 84 | |||||
| 変換時間フィールド = 2h | 150 | |||||
| 変換時間フィールド = 3h | 280 | |||||
| 変換時間フィールド = 4h | 540 | |||||
| 変換時間フィールド = 5h | 1052 | |||||
| 変換時間フィールド = 6h | 2074 | |||||
| 変換時間フィールド = 7h | 4120 | |||||
| INL | 積分非直線性誤差 | ±2 | m% | |||
| DNL | 微分非直線性誤差 | 0.2 | LSB | |||
| クロック・ソース | ||||||
| FOSC | 内部発振器の周波数 | 1 | MHz | |||
| FOSC_TOL | 内部発振器の周波数公差 | TA = 25℃ | ±0.5 | % | ||
| TA = -40℃～+125℃ | ±1 | % | ||||
| 温度センサ | ||||||
| 測定範囲 | -40 | +125 | ℃ | |||
| 温度精度 | TA = 25℃ | ±0.15 | ±1 | ℃ | ||
| TA = -40℃～+125℃ | ±0.2 | ±2 | ℃ | |||
| 電源 | ||||||
| VS | 電源電圧 | 2.7 | 5.5 | V | ||
| IQ | 静止時電流 | VSENSE = 0V | 640 | 750 | μA | |
| VSENSE = 0V、TA = -40℃～+125℃ | 1.1 | mA | ||||
| IQSD | 静止時電流、シャットダウン | シャットダウン・モード | 2.8 | 5 | μA | |
| TPOR | デバイスの起動時間 | パワーアップ (NPOR) | 300 | μs | ||
| シャットダウン・モードから | 60 | |||||
| デジタル入出力 | ||||||
| VIH | ロジック入力レベル、High | SDA、SCL | 1.2 | 5.5 | V | |
| VIL | ロジック入力レベル、Low | GND | 0.4 | V | ||
| VOL | ロジック出力レベル、Low | IOL = 3mA | GND | 0.4 | V | |
| IIO_LEAK | デジタル・リーク入力電流 | 0 ≦ VIN ≦ VS | -1 | 1 | μA | |
(1) 発振器の精度とドリフトの影響を受けます
6.6 タイミング要件 (I2C)
| 最小値 | 公称値 | 最大値 | 単位 | ||
|---|---|---|---|---|---|
| I2C バス (高速モード) | |||||
| F(SCL) | I2C クロック周波数 | 1 | 400 | kHz | |
| t(BUF) | STOP 条件と START 条件間のバス開放時間 | 600 | ns | ||
| t(HDSTA) | START 条件反復後のホールド時間。この時間が経過した後、最初のクロックが生成される。 | 100 | ns | ||
| t(SUSTA) | 反復 START 条件のセットアップ時間 | 100 | ns | ||
| t(SUSTO) | STOP 条件のセットアップ時間 | 100 | ns | ||
| t(HDDAT) | データ・ホールド時間 | 10 | 900 | ns | |
| t(SUDAT) | データ・セットアップ時間 | 100 | ns | ||
| t(LOW) | SCL クロックの Low 期間 | 1300 | ns | ||
| t(HIGH) | SCL クロックの High 期間 | 600 | ns | ||
| tF | データ立ち下がり時間 | 300 | ns | ||
| tF | クロック立ち下がり時間 | 300 | ns | ||
| tR | クロック立ち上がり時間 | 300 | ns | ||
| I2C バス (高速モード) | |||||
| F(SCL) | I2C クロック周波数 | 10 | 2940 | kHz | |
| t(BUF) | STOP 条件と START 条件間のバス開放時間 | 160 | ns | ||
| t(HDSTA) | START 条件反復後のホールド時間。この時間が経過した後、最初のクロックが生成される。 | 100 | ns | ||
| t(SUSTA) | 反復 START 条件のセットアップ時間 | 100 | ns | ||
| t(SUSTO) | STOP 条件のセットアップ時間 | 100 | ns | ||
| t(HDDAT) | データ・ホールド時間 | 10 | 125 | ns | |
| t(SUDAT) | データ・セットアップ時間 | 20 | ns | ||
| t(LOW) | SCL クロックの Low 期間 | 200 | ns | ||
| t(HIGH) | SCL クロックの High 期間 | 60 | ns | ||
| tF | データ立ち下がり時間 | 80 | ns | ||
| tF | クロック立ち下がり時間 | 40 | ns | ||
| tR | クロック立ち上がり時間 | 40 | ns | ||
