This thread has been locked.

If you have a related question, please click the "Ask a related question" button in the top right corner. The newly created question will be automatically linked to this question.

[参考译文] MCT8316Z:MCT8316Z:电机驱动器问题 II

Guru**** 2337880 points
Other Parts Discussed in Thread: MCT8316ZTEVM, MCT8316Z
请注意,本文内容源自机器翻译,可能存在语法或其它翻译错误,仅供参考。如需获取准确内容,请参阅链接中的英语原文或自行翻译。

https://e2e.ti.com/support/motor-drivers-group/motor-drivers/f/motor-drivers-forum/1519579/mct8316z-mct8316z-motor-driver-problem-ii

器件型号:MCT8316Z

工具/软件:

大家好、

在我们的设计中、我们使用此驱动程序的 HW 版本通过三个(模拟)霍尔传感器运行 Faulhaber 2250S024BX4。 仔细研究了数据表和 MCT8316ZTEVM 评估模块文档后、我对布线方式有点困惑。 但是我提出了以下设计、这种设计非常有效并且电机可以平稳旋转:

即使文档指出模拟霍尔传感器应没有上拉电阻器 (R1、R4、R8)、但除此之外的其他组合也不起作用。 但这不是我的问题的优点。

我的问题出在降压稳压器的 L1(或 R7)中。 同样、根据数据表、即使未使用降压稳压器的输出、也必须填充其中的一个 (L1 或 R7)[请参阅数据表中的第 9.3.1.1.4 节“使用降压稳压器、第 85 页“。 最初、我想使用其他 3.3V 电源为霍尔传感器供电。 嗯、当它必须在那里时、为什么不使用它。 它仅按照上述架构为霍尔传感器供电、其他方面则不行。

问题在于、无论有电阻器还是电感器、都会产生大量热量。 经过一段时间后、即使电机不旋转、也会出现 70 度以上。 C、而电流似乎也会使驱动器本身加热一点(大约 50°C)。 当电机自由旋转(零负载)时、L1 可以达到 80°C 以上 虽然这会在额定“仅“到 85°C 的附近部件中引发问题 您可以在这里看到情况:

红色部分是电感器、而驱动器是位于该位置两点处的黄色方形。 在这种特殊情况下、驾驶员的温度大约为 50°C。

我在做什么? 这不可能是正常行为、对吧? 我安装了多个板、所有板的问题都是相同的(这意味着它不是驱动程序出现故障)。

如何解决此问题?

非常感谢和无尽的感谢任何帮助!

Josef

  • 请注意,本文内容源自机器翻译,可能存在语法或其它翻译错误,仅供参考。如需获取准确内容,请参阅链接中的英语原文或自行翻译。

    您好 Josef、

    感谢您分享详细信息。

    从降压转换器为霍尔传感器供电是不错的、因为霍尔传感器具有到 AVDD 的 ESD 二极管保护功能。

    因此、霍尔上拉不应超过 AVDD 电平。

    当器件处于睡眠模式时、AVDD 将变为零、因此我们不应使用外部电源为霍尔传感器供电。

    硬件型号 BUCK_CL 电流始终为 600mA、因此建议使用具有 600mA 和饱和额定值为 1A 的电感器

    PCB 的导热性是多少? 每摄氏度有多少瓦?

    谢谢、此致

    Venkatadri S.

  • 请注意,本文内容源自机器翻译,可能存在语法或其它翻译错误,仅供参考。如需获取准确内容,请参阅链接中的英语原文或自行翻译。

    你好!

    感谢您的见解! 以前没发现。。。

    这意味着没有办法减小流经线圈的电流? 驱动器在运行(不处于睡眠状态)时、它总是会耗散那么多热量? :|  

    麻烦的是、当线圈是微型 Murata LQH32CN220K23L (0.25A) 时、因为我假设其额定功率与霍尔传感器的预期能耗相当。 该部分中的 FR4 电路板布局布线如下所示:

    (线圈位于右下角,靠近 12V LDO (U5),此时似乎会因线圈辐射的热量而发生热关断)。

    是否有方法可以在驱动器运行时限制热量/电流?

    谢谢、

    Josef

  • 请注意,本文内容源自机器翻译,可能存在语法或其它翻译错误,仅供参考。如需获取准确内容,请参阅链接中的英语原文或自行翻译。

    您好 Josef、

    电流额定值似乎很低、并且会达到饱和。

    您能检查 47uH 吗?

     硬件型号 BUCK_CL 始终为 600mA。

    您能否通过粗导线提起线圈、验证 附近 LDO 的散热是否发生变化?

    谢谢、此致

    Venkatadri S.

  • 请注意,本文内容源自机器翻译,可能存在语法或其它翻译错误,仅供参考。如需获取准确内容,请参阅链接中的英语原文或自行翻译。

    尊敬的 Venkatadri:

    下面是我的实验:  

    我手头有两个较大的电感器、方便使用 22 μ H 和 47uH 电感器(分别为 SRU5018-220Y 或 SRU5018-470Y) 。 的额定饱和电流为 650mA。 要在此处比较尺寸、请执行以下操作:

    由于它们的尺寸和可用空间、无法在 PCB 上更换它们、因此我使用相对短/长的导线将它们焊接到那里:

    比较这两个参数时、得到的温度基本相等(左侧为 22uH、右侧为 47uH):

       

    由于它们在自由空间和表面中的浮子要高得多,因此温度较低,但仍会散发相同的热量。 (我有点惊讶,两个电感器 (22uH 和 47uH) 的行为基本相同)。

    您提到了电流的 600mA(我可以检查一下,天哪!) 硬件驱动程序的行为应该相同。 我已经制作了这些板的 5 个样本,结果是一致的。

    但是、为了进一步的试验目的、我还有另一块板、上面的空间更小、硬件驱动程序由 Attiny 以相同的方式控制(与所检查板上基于 7400 的逻辑控制相反:

    神秘的事情是,在这块板上(相同的)线圈保持冷! 驱动器是相同的 (HW /-MCT8316Z0TRGFR)、控制方式相同、但您可以清楚地发现差异:

    这些 600mA 现在去了哪里? 为什么它如此“酷“? (现在只有驱动器充当加热器,但这完全符合预期)。

    从原理图的角度来看、两块电路板上的驱动器“块“是相等的、并且所有电容器和电阻值都相同、这里由于空间拥塞更高、一些元件位于 PCB 底部。

    为什么会这样? 发生什么事了? 如何将这种冷电感器现象“转移“到麻烦的电路板上?

    或。 除了过 SPI 控制的驱动器之外、是否有具有三个霍尔传感器的 BLDC 电机的替代驱动器? 如果我不得不重新设计板...?

    此致、  

    Josef

  • 请注意,本文内容源自机器翻译,可能存在语法或其它翻译错误,仅供参考。如需获取准确内容,请参阅链接中的英语原文或自行翻译。

    您好 Josef、

    是否可以共享这两种设计的布局(您可以通过消息共享)?

    此外、您还有其他有关导热性的数据吗? 图层等

    何时测量温度? 在电机运行或空闲期间、这两种情况下是什么?

    是否使用降压输出为任何外部电路供电?

    谢谢、此致

    Venkatadri S.

  • 请注意,本文内容源自机器翻译,可能存在语法或其它翻译错误,仅供参考。如需获取准确内容,请参阅链接中的英语原文或自行翻译。

    再次大家好:

    >是否可以共享两种设计的布局(您可以通过消息共享)?

    会向您发送一个链接。 你能打开一个 Kicad 项目吗?

    >此外,您是否还有其他有关导热性的数据? 图层等

    它是 FR4 的双层板

    >何时测量温度? 在电机运行或空闲期间、这两种情况下是什么?

    两者可兼得。 怠速时、温度(取决于办公环境)不会超过 55°C、运行电机时(无任何负载)甚至可以达到~80°C

    >我们是否使用降压输出为任何外部电路供电?

    不需要、只需要为霍尔传感器供电。 为了限制从降压转换器汲取的电流、我甚至将所有电阻器更改为 100K Ω (甚至上拉电阻)。 情况相同。  

    我目前有三个电路板/布局。 初始值 ( 第 1 电路板 ; 1.zip) 我还没有分享)是一个实验验证,我们可以使用此驱动程序运行此特定电机,也可以测试硬件和软件 (SPI) 版本。 在这里、我们决定了硬件类型。 布局如下:

      

    在这里、我们已经遇到过热问题 (R1)、但“希望“/假设一旦使用电感器 (L1)、就不会发生这种情况(在此处从未对此进行过测试)。 目前、该驱动器已使电机旋转 20 分钟以上、驱动器和 R1 均为~ 46°C

    第 2 电路板  (2.zip) 应该是“生产“、在这里我们面临着我开始此主题的那些问题。

     

    位置 R7(左下)使得它可用于 1812 封装中的 22R 或 22uH。

    第 3 电路板 (3.zip) 是我的较小(和更多的“优化“)替代#2、其中电感器过热问题不会发生(正如我提到的,我目前只有一个样本,因此这可能是一个异常值?)。

    (特殊情况下)不会过热的扼流圈位于顶部(从中心开始)、您可以在其中一个衬垫上看到 1 个霍尔 PWR。 同样、与降压稳压器相关的所有电阻器现在都是 100k、以尽可能限制电流。

    非常感谢您的努力!!

    J.  

  • 请注意,本文内容源自机器翻译,可能存在语法或其它翻译错误,仅供参考。如需获取准确内容,请参阅链接中的英语原文或自行翻译。

    您好 Josef、

    感谢您再次提供详细信息。

    我将验证此问题、下周初回复您。

    谢谢、此致

    Venkatadri S.

  • 请注意,本文内容源自机器翻译,可能存在语法或其它翻译错误,仅供参考。如需获取准确内容,请参阅链接中的英语原文或自行翻译。

    只是为了其他人谁可能正在观察(和历史记录),看看发生了什么。

       

    左侧是造成线圈过热的麻烦、而右侧是另一个使用相同驱动器并在 PCB 两侧完全相同连接(复制粘贴)的工程、因为可用空间较少。

    通过降压转换器供电的只有霍尔传感器、霍尔传感器的上拉电阻器和 HNx 输入的分压器(没有这些器件,电机根本不会旋转)。

  • 请注意,本文内容源自机器翻译,可能存在语法或其它翻译错误,仅供参考。如需获取准确内容,请参阅链接中的英语原文或自行翻译。

    您好 Josef、

    我将需要一些时间来详细介绍、我将为星期一 9th 做准备。

    谢谢、此致

    Venkatadri S.

  • 请注意,本文内容源自机器翻译,可能存在语法或其它翻译错误,仅供参考。如需获取准确内容,请参阅链接中的英语原文或自行翻译。

    你好!

    我们也一直在猜测可能短于驱动程序 IC 的可能性;但是它在 7 个主板上始终如一的行为,并以相同的短是(可能的)但不可能的方式焊接驱动程序七次。 如果不同的设计不显示过热问题、则只有一个 PCB(并且此 PCB 仅存在于一个样片中)。

    不幸的是、我们在这里无法在 X 射线上看到驾驶员。  

    我想您可能手头有 MCT8316ZTEVM 评估板 — 有类似尺寸(尽管更大)的电感器。 这里是否也可能出现同样的问题?

    (YT 上相关 TI 视频中的评估板驱动程序部分的屏幕截图[ https://www.youtube.com/watch?v=v7TKM4VL-rw])

    谢谢、

    J.

  • 请注意,本文内容源自机器翻译,可能存在语法或其它翻译错误,仅供参考。如需获取准确内容,请参阅链接中的英语原文或自行翻译。

    您好 Josef、

    我可以使用 EVM 验证散热。

    只想检查一下、这种测量是否在没有运行电机的情况下进行?

    您提到可能会很短。 两种设计的电流消耗和差异是多少?

    谢谢、此致

    Venkatadri S.

  • 请注意,本文内容源自机器翻译,可能存在语法或其它翻译错误,仅供参考。如需获取准确内容,请参阅链接中的英语原文或自行翻译。

    尊敬的 Venkatadri:

    这两者的设计完全不同、因此比较起来有点困难。  

    不过、这里还是进行了比较:  

    电路板 VCC = 19V PCB2 PCB3  
    电机甚至未连接 20mA 40mA
    电机静止不动

    20mA

    40mA
    电机自由旋转(空载)  

    100/ 120mA   

    110/ 140mA

    主板在我通过私人消息发送给您的压缩项目中表示。

    电感器过热的麻烦在于电路板 PCB2 它在 7 个样本中的行为相同。 我刚刚焊接了#8、但情况是相同的。  

    另一个有趣的事情(我们的客户也报告过)是、电机在沿一个方向旋转时需要的电流更大。 这不是一件事现在,可能是由电机引起,但也是了不起的(有人以前已经发现了这一点吗?)。

    Josef

    更新:我怀疑问题不是直接出现在驾驶员身上。 我将调查更深入,并很快回来!

  • 请注意,本文内容源自机器翻译,可能存在语法或其它翻译错误,仅供参考。如需获取准确内容,请参阅链接中的英语原文或自行翻译。

    您好 Josef、

    我同样看到了原理图、觉得可能需要进行一些更改。

    但这不是根本原因、而是解决了一些基本问题。

    1、霍尔传感器连接-> HNx 引脚连接到 AVDD/2(通过 100k 电阻器网络)、请确保参考正确、并且不会引入任何角度差。 这会影响运行时问题(反向电流的问题之一)

    2. SLEW 引脚为 NC: 这会将器件配置为 50V/μ s 、这可能过低、对散热没有帮助。 如果耦合不是问题、我们可以选择最大压摆率、这有助于改善扭矩和热性能。

    3.推进引脚为 NC:这将提供 15 度的温度,请验证这 15 度是否不会增加效率低下,我们需要通过组合测试提高效率,然后修复推进引脚状态。

    4. VSEL_BK 通过 10M 连接到 GND、即弱下拉。 我们能否检查降压输出是否稳定、并在每次上电时验证该值是否因噪声而不同?

    谢谢、此致

    Venkatadri S.

  • 请注意,本文内容源自机器翻译,可能存在语法或其它翻译错误,仅供参考。如需获取准确内容,请参阅链接中的英语原文或自行翻译。

    嘿、Venkatadri、

    关于您的笔记:

    #1:该设计现在已经两年了,甚至浏览了我关于这个电路板的所有笔记我现在不知道我在哪里为 HNx 引脚提出了这个电阻器网络。 数据表[第 8.3.2.2 节中的 www.ti.com/.../mct8316z.pdf] 数字霍尔输入配置(第 24 页)建议 HNx 引脚悬空(如果我正确获得)、但在我在原理图中看到的任何其他配置中、电机阻止旋转。 另一方面、此处甚至未指示霍尔传感器的上拉电阻。 所以我有点困惑:|这个电路不在评估板上,但它是不确定他们使用什么电机,例如这里 www.youtube.com/watch

    #2:SLEW 保持在如此低的水平、以防止 EMC 可能出现的问题(这是有意为之)。

    #3:前进错误(尽管它起作用)、对于下一个电路板设计、它设置为 0。 你有一个观点! :)

    #4:VSEL_BK 现在为 0r(结果为 3.3V;10M 在降压输出中为 5.5V)。 我将此电压更改为 3.3V、以减少电感器中耗散的能量(这帮助了一点)。 但对于这种问题、我认为我正在寻找解决方案的好方法(将在明天进行交叉验证后发布)。

    此致、

    Josef.

  • 请注意,本文内容源自机器翻译,可能存在语法或其它翻译错误,仅供参考。如需获取准确内容,请参阅链接中的英语原文或自行翻译。

    您好 Josef、

    感谢您的澄清、我将等待您的更新。

    谢谢、此致

    Venkatadri S.

  • 请注意,本文内容源自机器翻译,可能存在语法或其它翻译错误,仅供参考。如需获取准确内容,请参阅链接中的英语原文或自行翻译。

    那么、#1 中的电阻器呢? 是否真的有必要?

    J.

  • 请注意,本文内容源自机器翻译,可能存在语法或其它翻译错误,仅供参考。如需获取准确内容,请参阅链接中的英语原文或自行翻译。

    好的、大家好!

    总之:连接到降压稳压器的电感器出现过热的问题、而假设的电流消耗很小、因为只有霍尔上拉电阻器和霍尔传感器由降压稳压器供电。

    --TL;DR 开始--

    所有问题的根源都是电机从 HALL_PWR 上返回的巨大噪声:

    通过防止噪声返回到降压稳压器 在 HALL_PWR 中、从降压转换器向电机插入一个二极管、可以停止噪声 反向恢复稳压器来应对感应电压变化、这会导致 ICE 冷降压电感器。

    -- TL;DR 端--

    这是如何诊断的?  

    1.我从降压转换器切割所有的布线,使其成为续流,而不是为任何东西供电。

    2. HALL_PWR 来自电路板上已有的 5V-LDO。 情况没有变化、电机和以前一样运行、只是电感器很冷、5V LDO 变为热态。 显然是在与某种东西战斗。

    3.断开 HALL_PWR 导线与电机的连接,散热停止。 这意味着电机中的 HALL_PWR 输入需要很大的电流、对吧? 将电流表插入电路并仅测量 10mA。 这没什么。 这不是原点。

    4.让我们看看示波器上的情况。 就在这里。。。

    解决方案给定电流 (10mA) 可以使用任意二极管 (在我们的案例中为 MBR0540) 以防止噪声通过 HALL_PWR 从电机返回到降压稳压器 这可以阻止电感器像超新星一样发光。

    剩下的问题是、是否也应在所有其他稳压器/电机 I/O 接口(即全部三个霍尔传感器和全部三个相位输出)上执行此操作、以防止任何其他噪声从电机返回到驱动器? 但它是有效的,至少现在!! :)

    PS:对于与 HNx 相关的问题,我可能会打开一个新线程。

    干杯! Slight smileμ s

    Josef