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[参考译文] DRV8874:用作 TEC 控制器、PWM/方向模式问题、制动功能?

Guru**** 2513185 points
Other Parts Discussed in Thread: 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/1560526/drv8874-using-as-tec-controller-problems-with-pwm-direction-mode-brake-function

器件型号:DRV8874


工具/软件:

您好、  

我将为 24V、3A TEC 模块实施 TEC(热电冷却器)。 我通过以下连接使用 DRV8874:

EN/IN1:PWM 输入

PH/EN2:用于冷却或加热的方向输入。  

PMODE =低电平、PH/EN 输入

IMODE 10k Ω 至 GND

iprop = 1k

对于 ca 3A 电流限制、Vref = 1、4V。

我以串联方式连接到 OUT1 和 OUT2 一个 5u6(额定电流 6A)扼流圈、滤波电容器 I 首先从扼流圈末端连接到 GND、并从 TEC+到 TEC-

连接到 GND:

我还连接了与 TEC elemen 平行的绳帽:

我使用 30kHz 的 PWM 频率和 20%的占空比进行测试。 TEH 扼流圈变热、该行为不符合预期、电流会随着可爱周期的增加而增加。  

但是、由于使用了 OUT 负载 (TEC)、电流也在某处流动。  

问题:DRV8874 的制动功能是否对我不利? 目前只有一个 PWM 输出 可用。  

谢谢

Philipp  

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    尊敬的 Philipp:

    感谢您的问题。

    问题、DRV8874 的制动功能是否对我不利? 目前只有一个 PWM 输出 可用。  [/报价]

    这仅在用于驱动 BDC(有刷直流)电机时称为制动功能。 对于 LC 滤波器和 TEC 等通用负载、这是慢速衰减、完全可以使用、实际上是建议的方法。

    IMODE 10k Ω 至 GND

    您 kΩ IMODE 为 10k Ω(连接至 GND)。 但原理图显示的是 0Ω 。请检查。 该器件的电流调节 TOFF 为 25 μs 。 30kHz PWM 周期将为 33.33 μs 。 对于 20%占空比、 如果 IMODE = GND、导通时间对于完整 TOFF 而言将是 6.67 μs 没有足够的时间。 您可以使用逐周期模式、但 RIMODE 必须为 20kΩ 或 62kΩ 至 GND。 在这些模式下、可能必须提高 PWM 频率才能实现适当的电流调节 — 此处的点是必须短接关断时间而不是 25 μs 的 TOFF 。 请参阅 数据表中的第 7.3.3.2.2 节逐周期电流斩波。

    最后、IPROPI 上的 RC 滤波器看起来像一个负载、因为对于如此高的电容值电容器而言、充电电流太低。 您可能需要显著增大 R194 并减小 C214、或插入运算放大器缓冲区。 该器件的 AIPROPI 为 AIPROPI/A 450 μA  IPROPI 上的负载会影响电流调节操作及其响应时间。  

    您能否分享负载电压和电流波形? 谢谢你。

    此致、Murugavel  

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    您好 Murugavel、  

    感谢您的快速响应!

    我将 IMOD 电阻器更改为 20k(到 GND)。 输出滤波器现在为 R194 = 1k、C214=100nF。  

    我还将开关频率更改为 80kHz。  

    您可以找到输出滤波器配置的两个图:与 TEC 并联的电容器、而不是 GND。 如初始帖子的第二张图片中所示

    黄色:电流通过 TEC

    绿色:整个 TEC 的电压

    橙色:TEC_N 电压相对于 GND

    紫色:TEC_P_VOLTAGE wert GND

    DIR=0、fsw80kHz、DC=0、2

    DIR=1、fsw80kHz、DC=0、2

    使用的电感器是 Würth μ H 的 74439346056、标称电流为 8A。 然而、在 DC 0.4 下、它们的温度约为 65°C。  

    Vref 降至–4V。  

    是否应该将输出滤波器配置更改回电容器连接到 GND 的初始配置?

    非常感谢

    Philipp  

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    您好、  

    我更改了第一张图片中给出的电容配置、所有电容都接地。  

    纹波电流加倍、温度上升到 70°C。  

    谢谢

    Philipp

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    尊敬的 Philipp:

    感谢您的跟进。

    DRV8874 或类似的有刷电机驱动器全桥的输出将是 PWM 输出、也称为方波。 LC 滤波器(二阶)用于消除电流中的纹波。  

    I 更改为第一张图片中给出的 CAP 配置、所有 CAP 均为 GND。

    这是 TEC 驱动器中常用的滤波配置。 这两种拓扑都很好、但第二张图片连接使这些电容器跨 TEC 的有效电容加倍、从而将纹波降低~ 2 倍。  

    示波器捕获对我来说看起来正常。  

    所用电感器的电感值为 74439346056 Würth (1 μ H、标称电流为 8A)。 然而、在 DC 0.4 下、它们的温度约为 65°C。  [/报价]

    我看了饱和电流规格、 10%的电感压降直流电流为 5.8A、在 0.4A 下具有良好的裕度。不确定电感器为什么会变热。 典型的直流电阻为 15mΩ、我认为热量与 I2R 损耗无关。 这纯粹是一个磁性元件问题。 您可能需要咨询我们、找到合适的电感器不同磁芯材料、以更大限度地减少高频发热。   

    我将 IMOD 电阻器更改为 20k(到 GND)。 输出滤波器现在为 R194 = 1k、C214=100nF。  [/报价]

    现在、从加载 IPROPI 输出的角度来看、IPROPI 输出滤波器应该更好。 您是否能够测量电压并确保其与计算得出的输出电流值匹配? 还可以进行示波器捕获和比较。 谢谢你。

    此致、Murugavel   

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    您好 Murugavel、  

    再次感谢您的快速响应! 我测量了电感器 L15 两端的电压、如下所示(绿色曲线)。 我使用了一个连接到示波器的差分探头。  

    当我使用 15mR 的电感器时、电流的压降为 10V(!) 在 10us 的短时间内产生数百安培 (660A) 的电流。  

    即使没有负载连接到 LC 输出滤波器、我也能看到相同的电流。  

    我测量了 IMON 端口:(IMON 处的橙色电压)

    大约为 700mV。 DMM 和电流钳位提供 1A (ca) 的直流电流值。

    计算出的电流较高:iTEC = 0.7V (455uA/A*1k)= 1.5A

    对于通过电感器的电流的行为、我这边仍然存在一些问题。 以及对应温度的温度。 从而降低温升。  

    谢谢

    Philipp  

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    尊敬的 Philipp:

    当我使用电感器的 15mR 时、电流的压降为 10V(!) 在 10us 的短时间内产生数百安培 (660A) 的电流。  [/报价]

    电感器的等效值是 L 和 R 串联、因此 系统中电感器的 5.6μH 与 15mΩ 串联。 该 L+R 的阻抗为 Z =√Ω(R² Ω+ XL² Ω)、R 是电感器的直流电阻、XL = 2πfL μ H、f — 频率和 L — 电感。  应考虑电感器在 PWM 频率下的 Z、而不仅仅是在电流计算中考虑 15mΩ。 考虑到电容器的交流行为、流经电感器的电流将是流经 TEC 的电流与流经电容器的电流之和。  

    [引述 userid=“462830" url="“ url="~“~/support/motor-drivers-group/motor-drivers/f/motor-drivers-forum/1560526/drv8874-using-as-tec-controller-problems-with-pwm-direction-mode-brake-function/6017619

    我测量了 IMON 端口:(IMON 处的橙色电压)

    大约为 700mV。 DMM 和电流钳位提供 1A (ca) 的直流电流值。

    计算出的电流较高:iTEC = 0.7V (455uA/A*1k)= 1.5A

    [/报价]

    这 表示 通过 LS-FET 到导通 LS-FET GND 的总电流。 增加串联电感值(例如,增大 22μH) 并)并降低到 22μF 甚至 10μF 的总电容 会增加 PWM 频率 (80kHz) 下电感器的阻抗、将截止频率保持在相同范围内、减少滤波器中的功率损耗、同时仍将 TEC 电流纹波保持在合理值。 谢谢你。

    此致、Murugavel