INA226 电源监控芯片使用总结

INA226是一款支持分流电压、总线电压、电流和功率监测的高侧/低侧直流电源监控芯片，广泛应用于服务器、通信设备及嵌入式系统的电源管理模块。限值 = 10A × 2mΩ / 2.5μV = 0.02V / 0.0000025V = 8000 = 0x1F40。限值 = 120W / 0.0095375 W/bit = 12582 = 0x3126。限值 = 10.5V / 0.00125V = 8

巨石阵

467人浏览 · 2026-03-23 19:46:18

巨石阵 · 2026-03-23 19:46:18 发布

本文档旨在为基于INA226电源监控芯片的系统提供完整的参数监测、寄存器配置与调试指导。INA226是一款支持分流电压、总线电压、电流和功率监测的高侧/低侧直流电源监控芯片，广泛应用于服务器、通信设备及嵌入式系统的电源管理模块。

1 概述

INA226是一款高精度电流、电压和功率监控芯片，支持 I²C或SMBus接口。它能够监测分流电压和总线电压，并通过内部乘法器直接读取电流（A）和功率（W）。主要特点包括：

总线电压监测范围：0V ～ 36V
高精度：增益误差 ≤ 0.1%，失调电压 ≤ 10μV
可编程转换时间、平均次数与校准值
16 个可配置 I²C 地址
工作电压：2.7V ～ 5.5V
工作温度范围：-40°C ～ +125°C

2 引脚说明

引脚	名称	类型	描述
1	A1	数字输入	地址选择引脚
2	A0	数字输入	地址选择引脚
3	ALERT	数字输出	报警或转换就绪信号（开漏）
4	SDA	数字 I/O	I²C 数据线
5	SCL	数字输入	I²C 时钟线
6	VS	电源	芯片供电电压（2.7V ～ 5.5V）
7	GND	地	参考地
8	VBUS	模拟输入	总线电压输入
9	IN-	模拟输入	分流电阻电源侧
10	IN+	模拟输入	分流电阻负载侧

3 寄存器定义

地址	寄存器名称	类型	描述
00h	配置寄存器	R/W	控制操作模式、转换时间和平均次数
01h	分流电压寄存器	R	存储分流电压测量结果
02h	总线电压寄存器	R	存储总线电压测量结果
03h	功率寄存器	R	存储计算得到的功率值
04h	电流寄存器	R	存储计算得到的电流值
05h	校准寄存器	R/W	设置电流和功率测量的满量程和LSB
06h	屏蔽/使能寄存器	R/W	报警配置和转换就绪标志
07h	报警限制寄存器	R/W	存储与所选报警功能比较的阈值
FEh	制造商ID寄存器	R	制造商识别号（0x5449）
FFh	芯片ID寄存器	R	芯片 ID 和版本号（0x2260）

4 关键寄存器说明

4.1 配置寄存器（00h）

位域	名称	描述
D15	RST	软件复位，写 1 后自动清零
D11 ~ D9	AVG	平均次数：1、4、16、64、128、256、512、1024
D8 ~ D6	VBUSCT	总线电压转换时间：140μs ～ 8.244ms
D5 ~ D3	VSHCT	分流电压转换时间：140μs ～ 8.244ms
D2 ~ D0	MODE	工作模式：连续、触发、掉电

MODE定义：

VSHCT定义：

VBUSCT定义：

AVG定义：

4.2 屏蔽/使能寄存器（06h）

位域	名称	描述
D15	SOL	分流电压超限报警使能
D14	SUL	分流电压欠限报警使能
D13	BOL	总线电压超限报警使能
D12	BUL	总线电压欠限报警使能
D11	POL	功率超限报警使能
D10	CNVR	转换就绪报警使能
D4	AFF	报警功能标志（只读）
D3	CVRF	转换就绪标志（只读）
D2	OVF	数学溢出标志（只读）
D1	APOL	报警引脚极性：0=低有效，1=高有效
D0	LEN	报警锁存使能：0=透明模式，1=锁存模式

5 校准与计算

5.1 校准寄存器（05h）计算

校准值公式如下：

CAL=0.00512Current_LSB×RSHUNT

其中Current_LSB 由最大预期电流决定：

Current_LSB=最大预期电流215

5.2 电流与功率计算

电流：通过分流电压和校准寄存器计算
功率：通过电流与总线电压计算，功率LSB = 25 × Current_LSB

注意：校准寄存器为易失性存储器，掉电或复位后需重新配置。

6 工作模式与典型流程

6.1 初始化流程

void INA226_Init(uint8_t addr) {

// 1. 配置校准寄存器（必须先配置）

WriteRegister(addr, 0x05, cal_high, cal_low);

// 2. 配置工作模式与转换时间

WriteRegister(addr, 0x00, config_high, config_low);

// 3. 可选：配置报警

WriteRegister(addr, 0x06, mask_high, mask_low);

WriteRegister(addr, 0x07, limit_high, limit_low);

}

6.2 读取数据

void ReadPowerData(uint8_t addr) {

uint16_t bus_voltage = ReadRegister(addr, 0x02);

uint16_t shunt_voltage = ReadRegister(addr, 0x01);

uint16_t power = ReadRegister(addr, 0x03);

uint16_t current = ReadRegister(addr, 0x04);

}

6.3 转换就绪检查

uint8_t status = ReadRegister(addr, 0x06);

if (status & 0x08) {

// 数据已更新

}

7 典型应用配置示例

7.1 整板 12V 输入（I²C 地址 0x40）

分流电阻：2mΩ
最大电流：12.5A
校准值：0x1A37
配置寄存器：0x4527（连续模式，平均16次，转换时间1.1ms）
报警：过流 10A（0x1F40）

7.2 核心板 4V 供电（I²C 地址 0x41）

分流电阻：2mΩ
最大电流：8A
校准值：0x28F6
配置寄存器：0x44DF
报警：过流 6.5A（0x1450）

7.3 整板 3.3V 供电（I²C 地址 0x44）

分流电阻：10mΩ
最大电流：2A
校准值：0x20C5
配置寄存器：0x4497
报警：过流 2A（0x1F40）

校准值的参考值：

检测通道	I2C地址	分流电阻	最大电流	校准值(Hex)
整板VCC_12V_IN	0x40	2mΩ	12.5A	0x1A37
核心板VCC_4V	0x41	2mΩ	8A	0x28F6
整板VCC_3V3	0x44	10mΩ	2A	0x20C5

0x00值的参考值：

检测通道	RST	AVG	VBUSCT	VSHCT	MODE	0x00寄存器值
整板电压 VCC_12V	0100	16次（010）	1.1ms （100）	1.1ms （100）	连续测量（111）	0100010100100111 0x4527
核心板电压 VCC_4V	0100	16次（010）	588µs （011）	588µs （011）	连续测量（111）	0100010011011111 0x44DF
整板电压 VCC_3V3	0100	16次（010）	332 µs （010）	332 µs （010）	连续测量（111）	0100010010010111 0x4497

0x06、0x07告警寄存器参考值：

检测通道

0x06超限报警

0x07报警阈值

整板电压

VCC_12V

使能分流电压超限报警

(0x8001)

1、设置10A×2mΩ=20mV报警阈值

2、20mV / 2.5μV/LSB = 8000 (0x1F40)

核心板电压

VCC_4V

使能分流电压超限报警

(0x8001)

1、设置8A×2mΩ=16mV报警阈值

2、16mV / 2.5μV/LSB = 6400 (0x1900)

整板电压

VCC_3V3

使能分流电压超限报警

(0x8001)

1、设置2A×10mΩ=20mV报警阈值

2、20mV / 2.5μV/LSB = 8000 (0x1F40)

8 报警阈值计算

计算原理和公式

A. 分流电压告警限值计算

分流电压(V) = 限值 × 2.5μV

电流(A) = 分流电压(V) / 分流电阻(Ω)

示例（整板10A过流）：

限值 = 10A × 2mΩ / 2.5μV = 0.02V / 0.0000025V = 8000 = 0x1F40

B. 总线电压告警限值计算

总线电压(V) = 限值 × 1.25mV

示例（整板10.5V过压）：

限值 = 10.5V / 0.00125V = 8400 = 0x20D0

C. 功率告警限值计算

Current_LSB = 0.00512 / (校准值 × 分流电阻)

功率LSB = 25 × Current_LSB

功率(W) = 限值 × 功率LSB

示例（整板120W）：

Current_LSB = 0.00512 / (0x1A37 × 0.002) = 0.00512 / 13.422 = 0.0003815 A/bit

功率LSB = 25 × 0.0003815 = 0.0095375 W/bit

限值 = 120W / 0.0095375 W/bit = 12582 = 0x3126

监测类型	分辨率	量程	计算公式	示例
分流电压	2.5μV/LSB	±81.92mV	AL =V_limit / 2.5μV	20mV→ 8000 （0x1F40）
总线电压	1.25mV/LSB	0～40.96V	AL =V_limit / 1.25mV	10.5V→ 8400（0x20D0）
功率	25×Current_LSB	0～102.4W	AL =P_limit / (25 × LSB)	120W→ 12582（0x3126）