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[参考译文] DRV8908-Q1:DRV8908-Q1 具有 ISO11452-2(大电流注入)的 EMC 故障

Guru**** 2651365 points

Other Parts Discussed in Thread: DRV8908-Q1

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/1580474/drv8908-q1-drv8908-q1-emc-failure-with-iso11452-2-bulk-current-injection

器件型号: DRV8908-Q1

早上好。 我们使用 DRV8908QPWPRQ1 集成电路来驱动各种类型的输出负载。 在本例中、我们以 1Hz 方波驱动一个接地的 5mA 负载。 提供给集成电路的 VM 电压为 24V。
在 ECER10 ISO11452-2、20 –200MHz、60mA (AM 1KHz 80%) 大电流注入测试中、我们遇到输出故障。 在测试期间、受到干扰的输出会以逻辑高电平或低电平随机锁定。 消除干扰后、输出将恢复正常运行。
出现问题时的干扰频率是关于 70MHz 的。
我们尝试在 DRV8908 输出端放置一个 10nF 电容器、但这还不够。
除了电容器外、我们还添加了一个与输出串联的铁氧体磁珠 (Murata BLM31PG601SN1)、但该问题虽然得到了改善、但频率发生了变化并持续存在。
我们应该怎么做才能通过测试?
集成电路中发生了什么情况?
我们附上了原始接线图和经过测试修改的接线图。

此致

Mauro DRV8908_Original.JPGDRV8908_Modified.JPG

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    尊敬的  Mauro:

    我必须就此问题联系我们的 EMC 专家。 我的目标是提供有关星期三的更新。

    此致、

    Joshua  

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    嗨、Joshua。

    我们忘记了一条重要的信息。 大电流注入测试在连接到负载的单个输出导线上执行、因为负载位于电路板外部、可能距离几米。 然后针对电路板上的每个输出重复该测试。
    感谢您的支持。

    此致

    Fabio

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    大家好!

    我没有 DRV8908 的经验、但我想检查以下内容:

    -当问题发生时, nFAULT 输出是否有效?

    -发生问题时 SPI 通信是否正常工作?

    PCB 布局:

    -整个电路下是否存在接地层?

    - VM 和 VDD 去耦电容器(寄生电感)的放置和连接,

    -输出布线与 SPI 布线之间可能发生耦合,

    -添加的滤波电容器的放置和连接(寄生电感)。

    此致、

    Grzegorz

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    您好 Gregorz

    以下是我的答案:

    -当问题发生时, nFAULT 输出是否有效? 否、故障信号未被接收  

    -发生问题时 SPI 通信是否正常工作? 是的

    PCB 布局:

    -整个电路下是否存在接地层? 是的

    - VM 和 VDD 去耦电容器的放置和连接(寄生电感)

    -输出布线与 SPI 布线之间可能发生耦合,        

    -添加的滤波电容器的放置和连接(寄生电感)。

    我们已经尝试遵循 数据表中报告的有关布局和电路的所有说明。

    输出侧的 DRV 可能有什么问题?

    此致

    Mauro

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    尊敬的 Mauro:

    根据我们的测试和分析、 注入输出引脚的频率将影响 HS 栅极上的上拉电流源、从而防止 MOSFET 断开或闭合。

    一种可以采用的解决方案是在输出端添加一个低通滤波器、以确定故障开始的频率。

    此致、

    Joshua

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    嗨、Jousha、
    在大电流测试中、我们电路板的电流输出具有最小负载(约 5mA)、但实际上它可以达到 200mA。
    电路板非常小(根据电路板版本,有 8 个或 16 个输出)、因此很难插入由简单的 RC 电路组成的低通滤波器(由于电阻器消耗的功率,尽管值很小,例如 10 欧姆、1nF,但在最大负载下会耗散相当大的功率)。
    我们可以组成一个电感式低通滤波器;它可能更易于管理、但我担心可用空间不足。
    仅仅增加输出电容值(高达几微法拉)会有帮助吗?
    还有其他想法吗?
    我们很快就会回到实验室进行进一步的预合规性测试、我们希望能有一些好的“碳粉盒“可以发射!
    我们还将在单个输出上测试滤波器解决方案、但很难将其应用于当前电路板上的所有输出。

    感谢你的帮助。

    祝你度过美好的一天!

    Fabio

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    尊敬的 Fabio:

    - 200mA 输出电流很适合您使用的铁氧体磁珠、它的标称电流应至少高 5 倍、即 1A(铁氧体磁芯饱和

    使铁氧体磁珠不太有效)。

    -对于 MLCC 电容器选择,你可以使用 Murata SimSurfing 在线工具 https://ds.murata.com/simsurfing/index.html?lcid=en-us,对于 20 –200MHz 我会尝试

    例如 100nF、0603 MLCC 电容器。 0805 等较大的电容器具有较大的寄生电感、

    -我将重点关注良好的 PCB 布局,每毫米走线 100 –200MHz 和纳亨级寄生电感开始产生影响,

    - 良好的 PCB 布局可能单个电容器+铁氧体磁珠就足够了,不需要像 Pi 或 T 这样更复杂的滤波器,

    -这将是值得尝试放置铁氧体磁珠首先从 DRV 侧。

    -如果您可以共享 DRV 和输出滤波器周围的 PCB 区域,我可以尝试帮助 PCB 布局。

    此致、

    Grzegorz

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    嗨、Grzegorz
    我将向您发送一些电路板布局图像。
    输出编号 1 的路径在图像中以白色突出显示。
    此板可具有多达 16 个输出、这些输出分为两个 DRV。

    此致

    Mauro

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    尊敬的 Mauro:

    感谢您分享上述所有信息。  

    您能否告诉:

    - EMC 测试期间的电缆长度是多少以及 PCB 板和设备注入高频电流(我猜高频电流探头)之间的距离是多少?

    -电流是注入单线还是整个电缆?

    - PCB 板是一个 4 层的,有两个内部层作为接地平面吗?

    根据 DRV8908-Q1 数据表中的布局示例图 163、我会执行以下操作:

    -较厚的 GND 焊盘/布线在 DRV8908 甚至实心地面,因为它是在图 163(缺点-更难返工),

    -每个 VM 引脚一个去耦 MLCC 电容器 100nF ,这些电容器应与 DRV 位于同一侧,

    - C5 盖也应与 DRV 位于同一侧,

    -上述电容器和 DRV 引脚之间可能有短而粗的布线、每个靠近 GND 焊盘的电容器 GND 焊盘有两个接地过孔、

    其他建议:

    -我会将尽可能多的组件放置在与 DRVs 相同的一侧,这将为可能的输出滤波器提供更多的空间。 在 HF 电流注入期间、电缆会辐射 EMI、最好使其远离尽可能多的元件和布线。

    -我会在整个电路板上放置更多的接地平坦过孔、

    -最好将接地过孔放置在靠近走线从顶层到底部变化的位置,反之亦然。

    我注意到连接器上可能是电源的深黄色焊盘、我会在每个连接器端附近放置至少一个 MLCC 100nF 去耦电容器、这些焊盘连接到通往其他元件的布线。

    低通输出滤波器、如果我有足够的空间、我可以为 π 型滤波器、两个 MLCC 电容器 0603 和一个铁氧体磁珠 0805 添加空间。 一个电容器应放置在靠近连接器的位置、另一个电容器应放置在 DRV 上。 如果没有足够的空间、我可能会去掉 DRV 电容器。 我会对单电容滤波器使用 100nF、对 π 型滤波器使用 2x47nF。 对于铁氧体磁珠、我可能会选择 1、5A 1k Ω、例如 MFBM1V2012-102-R 连接器区域下的接地平面应该是实心的、如果可能、电容器接地焊盘应通过两个过孔连接到接地平面。 在 EMC 测试期间、如果其他 DRV 输出连接到电缆、则所有滤波器都应该存在于电路板上。

    此致、

    Grzegorz

  • 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。

    嗨、Grzegorz

    以下是我的答案:

    - EMC 测试期间的电缆长度是多少以及 PCB 板和设备注入高频电流(我猜高频电流探头)之间的距离是多少? Mb: 电缆长度为 2m、与注入高频电流的器件之间的距离为 02m(如标准要求)   

    -电流是注入单线还是整个电缆? MB: 我们已经尝试了这两种方法,但特别是用一根电线

    - PCB 板是一个 4 层的,有两个内部层作为接地平面吗? MB: 4 层、但只有一层是 GND 平面、另一层是 3V3 和 24V

    - DRV8908 上较厚的 GND 焊盘/布线,甚至实心接地,因为它在图 163(缺点-更难返工): MB 散热焊盘通过很多过孔连接到接地平面。

    感谢您发送编修。

    今天、我们需要帮助来达到标准的合规性、并使用手动修改的实际 PCB 来解决问题。

    PCB 非常轻巧且充满了元件、对于未来我们来说、最好尝试使用一个电容器。

    此致

    Mauro

  • 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 Mauro:

    感谢您的回答。

    “电缆长度为 2m “-对于 70MHz、电缆长度约为波长的 1/2、如果问题仅在 70MHz 或 140MHz 发生、则电缆长度可能会起作用。 只是我的猜测。

    “只有一个是 GND 平面、另一个是 3V3 和 24V“、这使得 EMC 的 PCB 设计变得更加困难。

    “我们已经尝试了这两种方法、但很明显都是使用单线。“-如果主要用单线发生问题、那么差分模式就是问题所在、您可以尝试在输出焊盘和连接器的 GND 焊盘之间以及连接器的 VM 焊盘和 GND 焊盘之间焊接几个 100nF 的 MLCC 电容器。

    我认为现在的 EMI 可能会影响 DRV 通过:

    -直接输出线路,

    - 输出线路和 DRV 输出 MOSFET 进入 DRV VM 线路,

    - VM 连接器线路连接到不是很好的解耦的 DRV VM 焊盘。

    我现在是在我短暂的假期,我应该在下一周结束时回来。

    此致、

    Grzegorz