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[参考译文] DRV8824-Q1:DRV8824 在各种运行条件下振荡

Guru**** 2554900 points
Other Parts Discussed in Thread: DRV8461, DRV8436, DRV8452, DRV8824, DRV8434, DRV8424

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/1568589/drv8824-q1-drv8824-oscillating-over-a-wide-range-of-operating-conditions

器件型号:DRV8824-Q1
主题中讨论的其他器件:DRV8824、DRV8461、 DRV8434、DRV8436、DRV8452 DRV8424

工具/软件:

  1. 我正在调试 DRV8824 电路并遇到振荡...我想了解它们的来源。
  2. 该电路和布局一样根据 DRV8824 数据表进行实现。 我仔细检查了所有零部件的零件号、它们是正确的。 该电路板由 6 层构成、所有布局均符合 L6 上的数据表、L1 上只有四条驱动线路 (AOUT1|2 和 BOUT1|2) 并通过 L6 的过孔进行连接。
  3. 电机为 Lin Engineering WD-416-07-05 (0.6A/相、5.4 Ω/相、运行电压为 24V)。 我还尝试了另一台完全不同的供应商提供的电机、具有非常相似的规格、结果是相同的。
  4. 我观察到的是:
    1. 当我启用 DRV8824(即半桥打开并看到电机)而无需命令 DRV8824 进行踩踏时、输出 AOUT1|2 BOUT1|2 会发生振荡。 它也会在步进时发生。
    2. 如果我使用两个 47 Ω 功率电阻器来代替步进电机的两个绕组、如果将电源轨保持在 21V 以下、则避免出现振荡。
    3. 如果连接任一步进电机、一旦启用 DRV8824、无论是否命令 DRV8824 进行步进、都会在所有经测试的电压 (12V 至 28V) 下产生振荡。
    4. 我的编程电流设置为 (30k/(10k+30k))*3.3V/(5*0.82 欧姆)= 600mA、AVREF 和 BVREF 已验证为 2.5V。
    5. 当 VMA = VMB = 14.4V 时、在非振荡条件下步进时、V_ISENA 和 V_ISENB 约为 0.24V、远低于 DRV8824 的 xISENSE 跳变电压~0.660mV。 振荡后、ISENSA|B 上的(直流)电压几乎降至零。
    6. VCP 很满意(例如,14V 电源轨时、为 26V)。
    7. (电流)振荡使其一直返回到外部电源;也就是说、我看到来自外部 PSU 的电流以与 DRV8824 的输出相同的频率变化、其幅度是单个 DRV8824 输出的两倍。
  5. 我尝试过的各种事情,没有用处:
    1. 大容量电容增加到 220uF(从 20uF)--没有变化。
    2. 使用三个不同的电源(一个线性电源和两个开关)为 14.4V 至 28V 的 VMA 和 VMB 供电、没有变化。
    3. 通过扭转电源导线到 DRV8824 电路,最大限度地减小了电源的电感 — 没有变化。
    4. 改变了 DRV8824 与电阻器或电机之间的导线长度--没有变化。

再说一遍、我发现电路中存在振荡、如果电路中选择了合理的元件、即使我不进行步进、也会出现振荡;例如、DRV8824 上的“DC Load“将其驱动至振荡状态。

我将在屏幕截图中附加原理图和一组带有描述的屏幕截图。 请注意、“scope 捕获“的右侧有电压和频率测量值。

我还会注意到、如果步进真的很慢(例如< 100steps/秒)、电机就能够步进、因为振荡仅在半桥完全启用时发生;相绕组在开关方向上、有足够的电流在静态检测中为绕组通电并执行阶跃。 但以更高的速率实现更快的步进是不可能的。

我很感激能帮助解决这个问题--我很高兴能创建更多的测试方案、捕获更多的探测点等等

谢谢您、

原理图:

在驱动 47 Ω 电阻器代替步进电机、电源轨= 14.4V 时、DRV8824 不会振荡、以非常慢的速度步进:

现在、连接步进电机后、电源轨= 14.4V、无步进、DRV8824 输出会振荡:

振荡特写:

低速步进、电源轨= 14.4V、连接步进电机:

有振荡的慢速步进的另一个视图(放大了振荡):

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    您好、Andrew、

    感谢您的发布。

    ]我注意到这是:
    1. 当我启用 DRV8824(即半桥打开并看到电机)而无需命令 DRV8824 进行踩踏时、输出 AOUT1|2 BOUT1|2 会发生振荡。 它也会在步进时发生。
    [/报价]

    这是正常的预期行为。 您指的是 AOUT1、2 和 DOUT 1、2 处的输出电压。 DRV8824 是一款恒流斩波器调节步进驱动器。 步进电流通过根据电机电流设置(VREF、电源电压和电机 L 和 R 时间常数)导通 TON 并关闭输出电压来调节。 在通电或从睡眠状态唤醒时、线圈 A 和线圈 B 的输出电流稳定在满量程电流设置的 71%。 请参阅下面的。 50kHz 的固定 PWM 频率用于电压/电流斩波、占空比由闭环控制决定。 一旦在没有步进脉冲(保持电流)和步进脉冲(步进或微步进电流/步进)的情况下启用驱动器、就会发生这种情况。 所有恒流斩波稳定型步进驱动器(目前几乎都是这类驱动器)都会表现出这种行为。 您应该使用与步进电机相关的每个绕组的电流传感器来捕获电流波形。

    如果我使用两个 47 Ω 功率电阻器来代替步进电机的两个绕组、如果我将电源轨保持在 21V 以下、则避免振荡。

    电流调节斩波器期望步进器的 L 和 R 处于一定范围内、以便在 PWM 中实现正确的 TON 元件。 在电阻负载情况下、L 不存在并且会影响电流调节。 步进驱动器 不打算使用电阻负载进行测试。

    再说一遍、我看到电路中出现振荡、我认为该电路已正确实现、具有合理选择的元件、即使我不进行步进;即 DRV8824 上的“DC Load“将使其振荡。

    这是前面提到的正常行为。 重要的是流经两个线圈的电流。 当步进脉冲未输入 (STEP = 0) 时、电流值为固定值、并且电流电平将与存在步进脉冲时使用的步进/微步进模式相匹配。  

    您共享的所有示波器捕获都是正常的、符合预期波形。 以下数据表第 20 页中的波形是在 1/8 步进模式下捕获的。 总之、输出电压 PWM 是预期行为。 电机的 L 和 R 时间常数会使其平滑为所需的电流。 步进驱动器甚至不用于驱动纯电阻负载(即使用于测试目的)。  

    根据基准电机的速度与扭矩关系图、它应该能够在远高于 100PPS(每秒脉冲数或步数/秒)的情况下正常运行。 请参阅供应商提供的以下内容。 可能还有其他原因(例如设置中的负载惯性)导致电机无法在较高的 PPS 下旋转。 为了调试此类问题、我们需要获得线圈 A 和线圈 B 的电流波形。  

    最后、DRV8824 是 2009 年发布的产品。 此后、我们推出了几款采用新一代技术的全新步进器件。 DRV8824 肯定会适合您的应用。 但是、为了获得更平稳的性能、我们建议根据驱动器的电压、电流和特性考虑使用我们的较新步进驱动器、例如 DRV8424、DRV8434、DRV8436、DRV8452 和 DRV8461。 谢谢你。  

    此致、Murugavel  

     

    [/quote]
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    您好 Murugavel、感谢您的答复。

    Re “您应该使用与步进电机相关的每个绕组的电流传感器来捕获电流波形。“ 所有的电流波形都是针对单个绕组的——在 Scope 捕获的每个绕组上都有一个电流探头。

    了解有关电阻负载与实际/电感负载的信息。 但是、当电机连接到 DRV8824 时、我看不到真正的平滑--与 VFD 驱动交流(感应)电机的情况截然不同。 因此,我的困惑。

    我应该已经提到我只是单步进。您能否详细说明一下您的语句:“当步进脉冲不是输入 (STEP = 0) 时、电流值将是固定值、并且电流电平将与存在步进脉冲时使用的步进/微步进模式相匹配。“ 我只是单步执行、这个“固定值“应该是什么? 0.71*编程电流? 而当 STEP = 0 时为直流值? 还是步进= 0 时的斩波值? 我看到 STEP = 0 和 STEP = 1 时的斩波电流。

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    您好、Andrew、

    感谢您的跟进。

    “ scope captures 中的所有当前波形都是针对单个绕组的-- scope captures 中的每个绕组都有一个电流探测器

    是的。 感谢您的澄清。

    [引述 userid=“167571" url="“ url="~“~/support/motor-drivers-group/motor-drivers/f/motor-drivers-forum/1568589/drv8824-q1-drv8824-oscillating-over-a-wide-range-of-operating-conditions

    低速步进、电源轨= 14.4V、连接步进电机:

    有振荡的慢速步进的另一个视图(放大了振荡):

    [/报价]

    这些是全步进模式下的电流波形。 看起来正常。  

    [引述 userid=“167571" url="“ url="~“~/support/motor-drivers-group/motor-drivers/f/motor-drivers-forum/1568589/drv8824-q1-drv8824-oscillating-over-a-wide-range-of-operating-conditions

    现在、连接步进电机后、电源轨= 14.4V、无步进、DRV8824 输出会振荡:

    振荡特写:

    [/报价]

    这些是无阶跃输入的保持电流。 它们也是正常的。

    [引述 userid=“167571" url="“ url="~“~/support/motor-drivers-group/motor-drivers/f/motor-drivers-forum/1568589/drv8824-q1-drv8824-oscillating-over-a-wide-range-of-operating-conditions/6039934 ]了解电阻负载与实际/电感负载的关系。 但是、当电机连接到 DRV8824 时、我看不到真正的平滑--与 VFD 驱动交流(感应)电机的情况截然不同。 因此我的困惑。

    我明白。 我认为这可能是由于这两种电机之间的 L/R 时间常数差异所致。

    ]我应该提到我只是单步执行。您能否详细说明一下您的语句:“当步进脉冲未输入 (STEP = 0) 时、电流将是固定值、并且电流电平将与存在步进脉冲时使用的步进/微步进模式相匹配。“ 我只是单步执行、这个“固定值“应该是什么? 0.71*编程电流? 而当 STEP = 0 时为直流值? 还是步进= 0 时的斩波值? 我看到阶跃= 0 和阶跃= 1 时的斩波电流。

    这是很好的了解。 根据表 2(我在最后一条消息中共享)、当器件从睡眠模式上加电或唤醒时、电流的第一个直流电平将是 A 和 B 线圈中设定电流的 71%。 对于每个步骤 0->1->0 脉冲、分度器将根据 DIR 向上或向下移动表、DC 电平将是使用的步进模式下表中对应的下一个电平。 无论 step 是 0 还是 1、都将显示斩波值。  STEP 输入的下降沿会使分度器表前进。 因此、STEP 输入的正常状态应为 0、一个 STEP 脉冲将为  0->1->0。 对于阶跃输入 0->1、不会有变化。  对于步进输入 1->0、分度器会前进一步、具体取决于 DIR 逻辑电平(电机为顺时针或逆时针)。   

    此致、Murugavel  

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    您好 Murugavel。

    感谢您的持续快速响应和支持。 我已经了解了步进模式、我更想知道流经 H 桥的电流是否每种“直流模式“、但正如您所指出的、它始终是斩波的。 很有道理。

    不仅是工作的事情,但现在我明白如何和为什么:-) 很多义务!