INA219 и INA226: чем отличаются датчики тока и как выбрать замену

Что меряет микросхема

Ток измеряется косвенно: через внешний резистор-шунт, включённый в цепь питания, микросхема меряет падение напряжения и по нему вычисляет ток. Чем меньше сопротивление шунта, тем меньший нагрев, но и тем слабее сигнал, который надо измерить.

Кроме тока микросхема меряет напряжение шины и считает мощность как произведение тока и напряжения. Всё это — в регистры по I2C, поэтому от контроллера не нужен свой АЦП.

Для правильных показаний микросхему калибруют: в регистр записывают значение, зависящее от сопротивления шунта и нужного диапазона тока. Если шунт или микросхему заменили, а калибровку не тронули, показания будут неверными.

INA219 и INA226 — в чём разница

• Разрешение АЦП: у INA219 12 бит, у INA226 16 бит — шаг измерения у 226 примерно в 16 раз мельче.
• Диапазон падения на шунте: у INA219 выбирается ±40/±80/±160/±320 мВ, у INA226 фиксированный ±81,92 мВ.
• Напряжение шины: у INA219 до 26 В, у INA226 до 36 В.
• Погрешность смещения: у INA219 до ±200 мкВ, у INA226 до ±10 мкВ — на порядок точнее.
• Дополнительно у INA226 есть вывод сигнала тревоги и усреднение до 1024 отсчётов.

Шунт — главная ловушка при замене

Самое важное отличие при замене — диапазон падения на шунте. У INA219 он расширяется до ±320 мВ, а у INA226 фиксирован на ±81,92 мВ. Шунт, который на INA219 работал во всём диапазоне, на INA226 упрётся в предел заметно раньше.

Например, с шунтом 0,1 Ом INA226 перестаёт мерить выше примерно 0,8 А, потому что дальше падение превышает его диапазон. Для тех же токов на INA226 ставят шунт меньшего номинала, например 0,01 Ом, и тогда диапазон тока становится в десять раз шире.

Из этого и правило: при переходе с INA219 на INA226 почти всегда пересчитывают шунт под новый диапазон, а не оставляют старый резистор.

Чем заменить

По плате INA219 и INA226 не взаимозаменяемы: у INA219 корпус SOT-23 на 8 выводов, у INA226 — MSOP на 10 выводов, поэтому поставить одну микросхему на место другой без переделки платы нельзя.

По коду тоже: набор регистров различается, и библиотеки у них разные, поэтому замена тянет за собой переписывание драйвера и пересчёт калибровочного значения.

Когда менять есть смысл: если нужна точность на малых токах, батарейный учёт заряда или низкое собственное потребление — INA226 выигрывает. Если достаточно 12 бит и 26 В, INA219 остаётся дешёвым и проверенным вариантом.

Существует и INA3221 — трёхканальный вариант для одновременного измерения трёх цепей, но это тоже отдельная микросхема со своим корпусом и регистрами.

Характеристики

• INA219: АЦП 12 бит, шина до 26 В, падение на шунте до ±320 мВ, корпус SOT-23-8.
• INA226: АЦП 16 бит, шина до 36 В, падение на шунте ±81,92 мВ, корпус MSOP-10.
• Погрешность: у INA219 до ±200 мкВ смещения, у INA226 до ±10 мкВ.
• Обе меряют ток через внешний шунт и отдают ток, напряжение и мощность по I2C.

Частые вопросы

• Можно ли поставить INA226 вместо INA219 — нет, другой корпус и другие регистры; это переделка платы и драйвера, а не замена микросхемы.
• Что важнее всего при замене — пересчитать шунт, потому что у INA226 диапазон падения на шунте в четыре раза уже.
• Почему INA226 показывает ноль на большом токе — шунт слишком велик для его диапазона, и прибор упирается в предел.
• Что такое калибровка — регистр, в который записывают значение под конкретный шунт и диапазон тока.
• Когда брать INA219, а когда INA226 — INA219 для простых задач до 26 В, INA226 для точности и малых токов.