[参考译文] DRV8262：DRV8262DDV 完全烧毁

您好 Frank、

感谢您在此论坛上发帖提问。

我们试图用它来控制线性电机的线圈、但不幸的是、芯片没有达到预期。 在测试第一块电路板时、很明显没有输出实际达到 16A、主要是最大 15A（在 48V 下）、甚至仅几分之一秒。 即使在 8A 电流下、输出通常会在 80ms 后关闭、因此也会触发 nFAULT 信号、即使使用散热器也是如此。[/报价]

该观察结果表明、由于结温超过 150°C 的 TSD 最小值、器件发生了 TSD 热关断 。 在 8A 连续电流和 48V 电压下、器件提供的功率将 为 48 x 8 = 384W。25°C 处仅传导损耗为 I2R = 8 x 0.1 x 6.4W。16A 的峰值电流可以持续数十 ms、除非热工程能够非常有效地散热。  

但最糟糕的是、迄今为止由于过载、错误控制或其他任何原因而死亡的每个芯片都从电源侧完全烧毁到所有引脚、即之后、48V 电机电压连接到 3.3V、逻辑 GND 和所有信号引脚、这当然会导致 CPU 和电路板上的所有其他元件损坏。 显然、芯片中的电源和逻辑侧之间似乎没有隔离。
有没有办法防止它完全燃烧,或者有人有类似的经验?[/报价]

损坏的器件可能会将高电压短接到数字引脚、但正常的器件永远不会这样做。 器件可能出现超过其绝对最大规格的情况、已损坏器件并导致了链反应。 过流情况或 TSD 情况绝不会对器件造成永久损坏。  

我们需要了解器件损坏的根本原因。 热关断 TSD 和器件损坏是两个不同的问题。 这可能导致另一个原因、特别是当通过负载电感实现保护而中断在 48V 下的 15A 高电流时、会导致快速 di/dt 并按 L x di/dt 引起高电压。 该感应电压可能会超过绝对最大值 器件的额定值、例如 OUT 引脚上的额定值以及对驱动器的永久损坏。 为避免这种情况、可能需要在 OUT 处进行 TVS 型保护、具体取决于应用。

负载的持续电流消耗预期是多少？需要接近 16A 的峰值电流的持续时间是多少？ 负载特征是什么？ 提供负载数据表将会有所帮助。  

请分享安装在器件上的散热器的图像以及安装接口的说明。 我们为该驱动器的 EVM 使用下面提到的散热器。 该焊锡膏直接安装到驱动器上、并在接口上涂抹一些热传导膏、以确保实现最大接触。 散热器用螺钉固定到 PCB 上以使其保持就位。  

e2e.ti.com/.../8267.ATS_2D00_TI10P_2D00_519_2D00_C1_2D00_R3.pdf

使用 DRV8262 DDW 和 DDV 封装（采用 48V 电源）提供了几种不同的应用。 其中大部分直接由 MCU GPIO 控制。 最好是添加串联限流电阻器、例如 10kΩ。 这些引脚的 VIH 和 VIL 规格在数据表中提供。  

此致、Murugavel  

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感谢您的快速响应。

我们在原型上使用的散热器的长度仅为 25mm、但我们希望该散热器消失、因为我们只需要较高的电流来满足短时间的需求。 它用薄的导热胶带固定。 线性电机已经可与具有独立 MOSFET 的传统 PWM 控制搭配使用、无需任何冷却。  

控制器从未烧毁、因为它明显过热、但通常在开启后立即烧毁、即使在几安培的低设定点下、并连接到 48V 输出限制为几安培的实验室电源。 在热像图中、您可以看到散热器的一个通道上的电流为 1.5A。

VM 上有一个 TVS 二极管、但输出端没有、请参阅附图。 在正常操作期间、我没有观察到输出端出现任何异常的电压尖峰、如示波图所示。 通道 1 是一个电流探头、2 个输出、3 个外部电流传感器和 4 个 Ipropi 输出。 逻辑输入通过 3.3V 电压直接连接到 MCU 输出端。 我认为、如果烧录芯片将所有引脚连接到 VM 电压、10k 电阻器就不起作用。

您认为直接在 4 个输出中的每一个上相对于 MTR_GND 放置一个 TVS 二极管是有用的、还是在输出 1/2 和 3/4 之间有 2 个双向 TVS 二极管足够大？

此致

您好 Frank、

我们在原型上使用的散热器的长度仅为 25mm、但我们希望该散热器消失、因为我们只需要较高的电流来满足短时间的需求。 它用薄的导热胶带固定。 线性电机已经可与具有独立 MOSFET 的传统 PWM 控制搭配使用、无需任何冷却。  

控制器从未烧毁、因为它明显过热、但通常在开启后立即烧毁、即使在几安培的低设定点下、并连接到 48V 输出限制为几安培的实验室电源。 在热像图中、您可以看到散热器的一个通道上的电流为 1.5A。

非常确定该散热器不足以消散该驱动器产生的热量。 请注意、与底部散热焊盘封装不同、带有顶部散热焊盘的 DDV 封装没有任何其他散热路径、而底部散热焊盘封装通过 PCB 铜层进行散热。 即使对于低电流来说、该驱动器也需要足够的散热器。

请参阅下面的热捕获、 了解我们一款具有 48V 电源电压和 15 分钟后在环境 25°C、静止空气下持续 10A 电机电流的 DDV EVM。 第一张图显示了散热器温度、第二张图显示了驱动器 IC 封装下方的 PCB 底部。  

感谢分享原理图。 总的来说、除了缺少关键 GND 连接详细信息外、希望遵循我们的数据表建议。 我没有看到 GND 和 MTR_GND 是如何连接的。 它们必须连接到相同的系统 GND 电位、请参阅数据表中的以下参考资料。  

如果 GND 和 MTR_GND 处于不同的电势、则可能会对驱动器造成永久损坏。 请参阅下面的绝对最大值 数据表规范。

原理图中的 RIPROPI 是 1kΩ、在 VREF = 3.3V 时、Itrip 电流调节值为 15.6A、非常接近 IOCP 最小值 16A  

我们在 VM 上有一个 TVS 二极管、但在输出端没有、请参阅附图。 [/报价]

提到的 TVS 二极管为 1SMB58AT3G、其额定标称击穿电压为 67.8V。 建议的最大工作电压为 此器件的 VM 电压为 60V。没有必要使用该 TVS。 如果由于开关负载电感而产生电压泵回、则钳位设计必须在 48V 时具有足够的余量、例如 52V 或 56V TVS 更合理。  

通常、电感电压过冲会发生在 OUTx 上、并且与开关相关的电压泵送到 VM 上。 在这些情况下、可能需要对 OUT 和 VM 进行保护。  当 OUTx 发生短路、在电机电缆线束之后、在驱动大于 5A 的电流等时突然断开电机或螺线管、可能会发生电感电压过冲  

在正常操作期间、我没有观察到任何不寻常的输出电压尖峰、如示波图所示。 通道 1 是一个电流探头、2 个输出、3 个外部电流传感器和 4 个 Ipropi 输出。 [/报价]

这些波形看起来正常。 正常运行时、似乎没有问题。 但是、我们需要查看的是、当高电流导致 TSD 时、这可能是由 nFAULT 引脚下降沿触发的捕获。 如果这些是干净的、则无需担心。  

逻辑输入直接连接到 MCU 输出端（电压为 3.3V）。 我认为、如果烧录芯片将所有引脚连接到 VM 电压、10k 电阻器将不起作用。

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除了 nSLEEP 引脚外、其他引脚都不会与 VM 电压轨发生任何交互。 您可以查看它们的绝对最大值 共模电压规格 。 nSLEEP 引脚上的 10kΩ 电阻器之后的 3.6V 齐纳二极管。 nSLEEP 上的 ESD 二极管路径进入 VM 电源轨而不是其他低电流路径。 如果 ESD 二极管由于某种原因短接、nSLEEP 引脚可能会产生 VM 电势。 所有其他引脚均来自内部 DVDD 5V LDO。 您可以从 EVM 网页下载 EVM 的原理图。 在我们的验证过程中、我们没有遇到过这样的短路问题、直至达到最大 60V 电压及共振电流。   

确实、裸片上内部熔断的烧录芯片可能会将 VM 电源轨连接到 IO 引脚。 但是、具有适当值的限流电阻器不影响 VIH 和 VIL、可以限制电流并减轻损坏。 另一种选择是在 MCU 和驱动器之间使用隔离、例如在自动化工业级应用中。  

此致、Murugavel  

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GND 电位连接到此电路板的插入位置。

我将使用其他 TVS 二极管进行一些测试。 非常感谢您的建议。