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[参考译文] DRV8303:栅极驱动信号的延迟传输。

Guru**** 2815805 points

Other Parts Discussed in Thread: DRV8303, DRV8329

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/1596781/drv8303-delayed-transmission-of-gate-drive-signals

器件型号: DRV8303
Thread 中讨论的其他器件: DRV8329

  1. 背景。

一种内部设计的用于自动车辆驱动轨道控制的 BLDC 伺服驱动单元已经生产了大约 8-9 年。 该驱动器使用 TI DRV8303 三相栅极驱动控制器作为升压控制和大功率桥之间的功率 MOSFET 控制栅极驱动 IC 接口。

在早期版本的驱动器中存在一些初始问题、过压尖峰会损坏 DRV8303 器件。 这是布局问题造成的、但这些问题通过新布局和添加保护器件得到解决。  自那时起、这些设备运行起来几乎没有问题。

 

但是、自生产开始以来、这些驱动器中的一小部分存在潜在问题。 在这些数量较少的驱动器上、当发出驱动器命令时、电机将不会立即启动。 相反、电机将保持静止几秒钟、然后开始运动。 之后电机正常运行。

这在受影响的驱动器上不是始终如一的问题、即每次发出电机启动命令时不会发生这种情况。

受这一问题影响的单位的总体百分比尚未准确确定、但估计约为单位的 1%。

 

过去几年来、问题单位一直被搁置、但现在需要再次加以审查、以便充分了解正在发生的情况。 消除此问题非常重要、因为这些问题单元可能通过生产测试、并且仅在现场的新车中出现此问题。

 

 

  1. 问题的详细描述。

通过 CAN 向驱动器发出驱动命令。 此命令通常会启动驱动器以请求的速度旋转。 但是、在这些问题驱动器中、电机不会立即启动并按上述方式 运行、即电机保持静止几秒钟、然后启动运动、之后运行正常。 这是这些问题驱动器上的间歇性行为、但相对容易重现。

 

对问题的进一步调查显示以下内容:

 

发出驱动命令后、EN_GATE 信号变为高电平、PWM 信号会立即从上向 DRV8303 发出。

PWM 频率为 20kHz。 控制模式是两相控制、即与传统的梯形 BLDC 控制一样、任意一次只激活两个电机相位。

发生此问题时、即使启用了器件、即使 PWM 信号发出到 DRV 8303、栅极驱动信号也在几秒钟内不会从 DRV8303 发送到功率 MOSFET。 所有栅极驱动信号都保持低电平。

器件未处于故障状态、即 nFAULT 和 nOCTW 保持高电平。

驱动器处于未激活状态数秒钟。 在这种“无运动“状态期间、向上电机控制 S/W 发现没有运动、并且增加 PWM 占空比、直到它饱和、然后翻转并激活下一个相位序列。

此时、DRV8303 向电机发送栅极控制信号、电机以不受控制的方式瞬间进入运动、直到恢复控制。 之后、器件正常运行。 这也表明器件中没有锁存故障、因为它会在没有发出任何新的使能信号的情况下恢复。

该问题仅与极小比例的驱动器有关、可能很难重现。

 

以前是否报告过此类操作?

任何帮助或建议都将非常感谢。

可以根据要求提供示波器图和所需的任何其他信息。

谢谢。此致、  

John Barrett

  • 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、John:

    感谢您提供详细信息!  我不确定我是否遇到过这样的问题、尤其是因为未触发任何故障。

    该行为很有趣、最初我想在器件完全唤醒并准备好接收输入之前、将输入信号发送到器件。 遗憾的是、此器件有点旧、没有我们一些较新器件的“千兆“规格。 这个唤醒周期通常最大为 1ms(我知道这比您观察到的非活动周期短得多)、我知道您曾提到驱动器在 EN_GATE 被拉高后几秒内确实会响应 PWM? 您是否尝试过在 EN_GATE 被拉高和发送 PWM 信号之间增加一些时间? 或者确保首先导通低侧以充分为自举电容器充电?

    另一个要检查的是外部元件:

    您使用该器件已有近十年的时间、因此元件值不太可能会成为问题、但最好始终进行检查。 这些元件尺寸不正确可能会导致各种各样的问题。

    此处显示了一些有用的波形  

    该启动期间的输入和输出、其中 EN_GATE 被拉至高电平、在输入上发送 PWM、并且不输出任何信号:

    INLx

    INHx

    GH_x、以 SH_x 为基准

    SH_、以 GND 为基准

    BST_x、以 SH_x 为基准

    这是一个很长的波形列表、因此可以将它们分开、实际上主要目标是在一个波形中看到输入和输出

    在启动期间捕获的另一组波形:

    BST_x、以 SH_x 为基准

    GVDD、以 GND 为基准

    PVDD 以 GND 为基准

    这里的目的是在尝试切换之前查看自举电容器是否正在充电。 这也是合理的、因为我认为该器件没有自举欠压故障。

    此致、

    Yara

  • 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。

    Yara、  

    非常感谢您对此的支持、并对延迟回复您深表歉意。  

    我根据表仔细检查了部件、一切都是应该的、所以没有问题。  

    我按照您的建议绘制了一些示波器图。 这些都张贴在我将附在本答复中的文件中。 我试图把我对图的理解放在每个图下面的简短描述中。 我可以根据要求获取任何其他图。  

    再次感谢您的帮助。 这对我们来说已经是一个低水平的问题了好几年了,所以希望我们能够一劳永逸地解决这个问题。   调查中的一个缺点是、我对原始软件开发者的访问权限非常有限、或者可能无法访问。 我是一名硬件工程师,其软件专业知识非常有限!

    谢谢、此致、  

    JB.  

     e2e.ti.com/.../Motor-startup-problem-on-Avenger-Servo-drives_5F00_with-plots.pdf

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    您好、John:

    感谢您的图表和详细说明!

    我只想澄清一下、nFAULT 高电平=无故障、nFAULT 低电平=故障

    此外、我认为当 EN_GATE 被拉高时、这种 nFAULT 切换肯定是该器件的启动序列

    下面是 DRV8329 数据表中的一个示例、nSLEEP 本质上是该器件的 EN_GATE

    因此、当 EN_GATE 被拉至高电平时、似乎并没有实际遇到任何故障。 将 1.00ms/div 波形与 GVDD 和 nFAULT 进行比较也有助于支持这一点

    由于两个波形都是 1ms/div、如果您对 EN_GATE 信号保持一致、您可以看到 GVDD 的上升与 nFAULT 被上拉、这表明器件已为输入做好准备。 从这些波形可以看出、该器件的周令大约为 2ms - 2.5ms、但我在这方面不是 100%、因为它不在 EC 表中。

    至于无法旋转电机,我还不确定. 是否能够将 INL_x 延迟到可疑的启动序列之后?

    此致、

    Yara

    我是一名硬件工程师、软件专业知识非常有限!

    你不是孤军奋战 Joy

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    尊敬的 Yara:  

    感谢您再次参加本次课程。 我真的很感谢支持。  

    我确认 nFAULT 高电平=无故障、nFAULT 低电平=故障。

    我花了很多时间详细了解该器件的运行情况。 一切似乎都如预期的那样。

    在的两种场景中、我在 etc.between 上看不到控制信号/电源有任何差异

    a) 电机正常启动的位置、即一旦 GATE_EN 信号变为高电平并且存在 PWM 脉冲、栅极驱动信号就会通过器件传输。

    b) 电机启动存在延迟的情况 、即当 GATE_EN 信号变为高电平并且存在 PWM 输入正弦时、不会通过器件发送栅极驱动信号。

    关于控制信号和电源的两种场景看起来都是相同的、只是在上述场景 b) 中、器件不传输栅极驱动信号。

    正如我在文档中提到的、 在上述 b) 场景中、设备似乎处于某种“锁定“状态。 我们使用两相控制方案、因此可以随时激活两个电机相位。

    当器件处于此“锁定“模式时(即即使其他一切看起来正常,也不向电桥传输栅极驱动信号 — 无 nFAULT、器件被启用、存在 PWM 输入脉冲等)、电机不会激活。 向上控制方案最终会饱和并翻转到接下来的两个相位的控制。 如果速度命令非常低、这可能需要几秒钟的时间。 当它翻转到新的 PWM 信号时、这似乎会使器件退出“锁定“状态、栅极驱动信号会通过器件传输、并且电机会激活。 为我笨拙的描述道歉!.  

    它仅适用于少量器件、但在这些单元中很容易重现问题。 我注意到的一点是、它似乎与 PVDD 电压电平有关。  

    我们的系统由三节 12V SLA 电池供电。 这些电池在充满电时的标称电压约为 12.5V、这为我们提供了大约 37.5V 直流的 PVDD。在这个水平上、很容易重现此故障。 (可能是 20-30 个电机启动命令中的一个)。 但是、如果电池没有充满电、如果电池是旧的、这 PVDD 电平可能会下降到大约 33V 直流。我在这里的一个阶段有这种情况、我无法重现故障。  

    我知道,一切都很模糊,但它可能会触发一些想法。  

    我无法轻松地使 SW 修改延迟、直到器件在此阶段准备就绪。  (nFAULT 定义的器件就绪状态是否变为高电平?)。  

    在器件就绪之前不要存在 PWM 输入信号、这是否有严格要求? 在数据表中我看不到这方面的任何内容、但器件内部是否存在器件准备就绪时存在 PWM 输入信号的情况可能会导致这样的问题? 如果有、也许我可以看看完成一些软件模块。 但是、原始代码的原始 SW 工程师不再可用、因此可能会很困难。

    删除出现此问题的一些设备并将其发送给您是否有任何好处?

    再次感谢任何和所有的帮助。  

    再次感谢、此致、  

    JB.

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    您好、John:

    Yara 离职后、一旦她回来、她将做出回应。 请预计假日响应会延迟。 由此给您带来的不便、我深表歉意!

    此致、

    Anthony Lodi

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    谢谢 Anthony。

    期待在 Yara 回来时听到她的声音。  

    此致、  

    JB.

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    尊敬的 Yara:  

    希望大家都好。 如果你有机会的话,你能回到我这里来吗?

    谢谢、此致、  

    JB.  

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    John 您好、Yara 明天下班了、将回到星期四办公室。 很抱歉耽误您的时间。

    此致、

    Anthony  

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    您好、John:

    查看原理图可能会有所帮助、可以将其发布为 pdf? 我不认为我已经评论过它有我吗?

    此外、您是否能够重现这种场景、但也能以 SHx 为基准探测 BSTx?

    我认为这可能有助于我们确定您是否确实需要进行软件更改、因为我们将能够看到在启用切换为高电平时开始的输入信号是否会影响自举电容器是否能够充电。

    我目前没有用于测试 DRV8303 的硬件、我将了解是否可以订购一些 EVM。 如果您还希望对 EVM 进行测试、您可以在 TI.com 上获取一些信息(使用我们的 GUI 进行测试可能很有用)

    此致、

    Yara

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    尊敬的 Yara:  

    欢迎回来、再次感谢您再次参加本次课程。  

    文档中有一个图(图 8)显示了启用器件后的 BST_C 电压。 您可以看到自举电容器充电至大约 11V。 但是、在图 8 中、8303 不传输栅极驱动信号、电桥不进行开关、BST 电压电平将悬空。   在图 7 中、您还可以看到 BST 电容器充电、但在这种情况下会传输栅极驱动信号、并进行电桥开关。 您可以看到 Vbst 和 Vbus+Vbst 之间的 BST 电平切换。   

    我可以向您发送原理图、但我更愿意直接发送给您、而不是将其放在这里(公共论坛?)

    再次感谢、此致、  

    JB.  

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    您好、John:

    在我们通过电子邮件继续进行讨论时、我正在关闭此主题。

    此致、

    Yara