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[参考译文] DRV8231:DRV8231 损坏事件:原理图审阅和故障根本原因分析

Guru**** 2518080 points
Other Parts Discussed in Thread: DRV8231, DRV8874

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/1546898/drv8231-drv8231-damage-incident-schematic-review-and-failure-root-cause-analysis

器件型号:DRV8231
主题中讨论的其他器件: DRV8874

工具/软件:

这是我的 H 桥直流电机驱动器电路、我使用 DRV8231 来完成设计、我使用 12V 隔离式电源作为电源、我的产品正在进行小型试生产。但客户反馈他们有故障情况、故障原因是 DRV8231 芯片烧毁、我希望您可以帮助我分析、是我的电路设计故障、还是保护未完成。这是我的原理图和烧录芯片图片。

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    您好:

    原理图似乎正常。  

    我将仔细检查 VM 电压是否完全保持在建议的工作范围内、而不仅仅是低于绝对最大值 在不使用快速示波器进行探测的情况下、很容易错过较短的瞬态尖峰。 此外、确保您的散热焊盘稳固连接到 GND 覆铜,并具有足够的过孔,以实现良好的散热 — 散热效果不佳肯定会导致负载下出现故障。

    您能否提供输入、输出和电流的示波器捕获?

    此致、

    David

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    非常感谢您的答复。 客户在使用产品期间出现问题、客户无法重现问题。 我也无法重现问题、因此无法在问题发生时捕获 VM 电流和电压波形。 芯片的散热焊盘连接到 4 层 PCB 的铜层、最大面积约为 4-5 平方厘米。 我通过将 4 欧姆功率电阻器连接到输出端进行了负载测试、 芯片的峰值输出电流约为 2.1A。 从输出波形可以看出、芯片持续触发热关断、从而在高频开关模式下导致间歇性电流输出。 芯片表面温度稳定在 120 摄氏度左右。 在这种情况下、我会使芯片持续运行 24 小时、并且未观察到芯片损坏。 当然、在实际应用中会使用感性负载、这种差异使我无法模拟实际的芯片故障情况。

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    您好:

    您能否提供此电路板上使用的 PCB 布局进行审查? 在 DRV8231EVM 上、我们使用 4oz 覆铜。 我们知道这个 PCB 上使用了多少铜吗? PCB 布局有助于确定布线限制、过孔限制、接地技术等  

    该系统中使用的大容量电容值是多少? 看起来唯一的大容量电容器是 220nF。 有关正确确定大容量电容器大小的更多信息、请参阅以下应用手册: 确定适用于直流电机驱动应用的大容量电容器的大小

    此致、

    David

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    我的电路板是 FR4、顶层和底层为 1oz 厚度铜、L1 和 L2 层为 0.5oz。 如您所说、在电机驱动器芯片端附近、累加器电容器是该 220uF 电容器、通过隔离式电源模块附近的一个电源网络、可以看到另一个 470uF 电容器。下面是我的 PCB 文件的屏幕截图:

    顶层

    L1 层

    L2 层

    按钮层

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    您好:

    回顾原理图、我注意到 RISENSE = 100mΩ 且 VREF = 4.167V。 这意味着 ITRIP 设置为 4.167A、高于过流保护阈值 IOCP=3.7A。  

    您是否知道所用电机的直流电阻、或者在测试过程中拉出了多少电流? 该器件可能拉至大电流、并反复达到 TSD 温度 150°C。 您是否有测试的热像图?

    该应用需要多大的连续电流?

    此致、

    David

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    根据客户的介绍,他们的工作场景是使用推杆电机,工作电压 12V,工作电流不超过 2A;电机的工作条件是工作 20S,休息 5 分钟,这可能是使用该场景;这是由我安装的 6 欧姆电阻模拟的 2A 输出工作场景的热成像照片; 我们可以在电流曲线中看到间歇电流输出、怀疑该输出触发热关断 (b);

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    您好:

    如果客户看到触发了热关断、并需要为其应用运行此类操作、则我建议尝试改善电路板的热布局、例如添加更厚的覆铜和更宽的迹线、或者选择 DRV8874 等可支持更高电流的电机驱动器。  

    DRV8874 数据表、产品信息和支持|德州仪器 TI.com

    此致、

    David