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[参考译文] DRV8462：DRV8462DDV 问题和放大器；性能优化

admin
Guru**** 2893300 points

Other Parts Discussed in Thread: DRV8462VEVM, DRV8462, DRV8462EVM

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/1631592/drv8462-drv8462ddv-issues-performance-optimization

器件型号： DRV8462

 我遇到的是 TI DRV8462DDV 驱动器。我们目前正在设计一款定制的步进电机驱动器。 虽然我花了大量时间来优化设计、但仍有几个持续存在的问题、我希望您可以帮助我解决：

  1. STEP 引脚噪声：向 STEP 输入引脚施加恒定的 3.3V 电压会触发电机的高频“振铃“噪声。

  2. 静止不稳定性：当电机静止时、我们会在一个电机相位上观察到随机可变开关频率（无论 nHOME 引脚状态如何）、这会产生可闻噪声。 我可以通过更改衰减模式或在停止时禁用 SilentStep (SS) 功能来部分减少这种噪音、但我无法完全消除它（请参阅附件 1）。

  3. 48V 与 24V 性能 (SilentStep)：虽然 SS 模式在 24V 下表现出色、但尽管专门针对 48V 调整了$K_p$和$K_i$值、但它仍无法在 48V 时保持稳定性。 增加采样时间和降低单位带宽增益积 (UGB) 略有帮助、但性能仍低于 24V 工作电压（请参阅附件 2）。

  • 当 SS_THR 高于工作频率且 EN_SS 设置为 1 时、会发生这种情况。

  • 如果在启用 EN_SS 的情况下将 SS_THR 设置为低于工作频率、则可以实现正弦波形、但“静音“运行会丢失。

  1. 中速谐振/噪声：尽管使用智能调优纹波控制和自动分辨率来实现近正弦电流波形、但与 DM542 等工业驱动器相比、系统在中速范围内的噪声更高。 我怀疑这个噪声与开关频率相关。

PCB 布局注意事项：

我们当前的 PCB 版本有两个显著的布局缺陷、我打算在下一次迭代中修复这些缺陷：

  • CPL/CPH 引脚和电荷泵电容器之间的距离约为 5.6mm。

  • 大容量电解电容器距离驱动器 30mm、因此电流返回路径相对较长（请参阅附件 3）。

在开始下一个 PCB 版本之前、我想问：

  • 我是否应该通过更正这些布局来显著解决上述噪声和 48V 不稳定问题？

  • 为了实现高压 (48V) SilentStep 稳定性、您是否会建议任何特定的寄存器配置或参数调整？

我期待着您的见解和建议。

此致

Attachment-3.jpegAttachment-1.jpeg

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    TI__Guru**** 2893300 points
    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、 Sevket Onur、

    感谢您在这个论坛上发帖。

    STEP 引脚噪声：向 STEP 输入引脚施加恒定的 3.3V 电压会触发电机发出的高频“振铃“噪声。

    当步进空闲时、步进必须为逻辑低电平。 请参阅数据表中的以下时序图。 如果我理解正确、您在线圈保持电流调节期间看到电机中出现了高音调的振铃噪声、对吗？ 通常、这可以通过 STDD 智能调优动态衰减模式而不是 STRC 纹波控制衰减模式来解决。 通常、电机的 L 和 R 时间常数可能是影响因素。 您能分享步进电机数据表吗？

    静止不稳定性：当电机静止时、我们会在一个电机相位上观察到随机可变开关频率（无论 nHOME 引脚状态如何）、这会产生可闻噪声。 我可以通过更改衰减模式或在停止时禁用 SilentStep (SS) 功能来部分减少这种噪音、但我无法完全消除它（请参阅附件–1）。

    默认的静音步进 PWM 频率为 25kHz、这是不可闻的。 也可以通过寄存器设置将其更改为 50kHz。  

    48V 与 24V 性能 (SilentStep)：虽然 SS 模式在 24V 下的表现非常好、但尽管针对 48V 调整了$K_p$和$K_i$值、但它仍无法保持 48V 的稳定性。 增加采样时间和降低单位带宽增益积 (UGB) 略有帮助、但性能仍低于 24V 操作（请参阅附件 2）。

    所附的电压波形可能不会显示我们的目标。 您能否分享 A 和 B 线圈的电流波形？ 24V 和 48V 之间的性能差异也与电机时间常数 L/R 值有关。 通常、Kp 和 Ki 调优应该解决这一问题。 用于这四种设置的值是什么？ 我们能否比较这两个电压的电流波形？

    在 SS_THR 高于工作频率且 EN_SS 设置为 1 的情况下会发生这种情况。
    如果我在启用 EN_SS 的情况下将 SS_THR 设置为低于工作频率、则可以实现正弦波形、但“静音“操作会丢失[]。

    通过使用 1/256 USEP 模式或启用自动微步进到 1/256 RES_AUTO、可以减轻 EN_SS 1 和 0 之间的可闻噪声变化。 请尝试使用此设置。

    中速谐振/噪声：尽管利用智能调优纹波控制和自动分辨率来实现近正弦电流波形、但与 DM542 等工业驱动器相比、系统在中速范围内的噪声仍然更大。 我怀疑此噪声与开关频率相关。

    在 STRC 衰减模式下、tOFF 是可变的、对于某些电机、尤其是 48V 时、tOFF 变得更长、开关频率会降低至可闻范围。 STDD 为固定的 tOFF、可以对较低的 tOFF 进行编程以增加电流调节开关频率。

    [引述 userid=“680022" url="“ url="~“~/support/motor-drivers-group/motor-drivers/f/motor-drivers-forum/1631592/drv8462-drv8462ddv-issues-performance-optimization

    我们当前的 PCB 版本有两个显著的布局缺陷、我打算在下一次迭代中修复这些缺陷：

    • CPL/CPH 引脚和电荷泵电容器之间的距离约为 5.6mm。

    • 大容量电解电容器距离驱动器 30mm、因此电流返回路径相对较长（请参阅附件 3）。

    在开始下一个 PCB 版本之前、我想问：

    • 我是否应该通过更正这些布局来显著解决上述噪声和 48V 不稳定问题？

    • 为了实现高压 (48V) SilentStep 稳定性、您是否会建议任何特定的寄存器配置或参数调整？

    我期待着您的见解和建议。

    [/报价]

    您有我们的 DRV8462VEVM 吗？ 您可以使用 48V EVM 和基于 GUI 的用户界面直接评估电机。 此 EVM 的原理图和 Altium 布局文件可从 EVM 网页 ( https://www.ti.com/tool/DRV8462VEVM) 下载 、并用作参考。 很难说更改布局可以解决问题。 但使用我们的一款 EVM 进行评估可提供大量见解。 谢谢你。  

    此致、Murugavel  

    [/quote]
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    TI__Guru**** 2893300 points
    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 Murugavel、感谢您的关注。

    首先、数据表包含以下特性：

    当使用 SPI 接口工作时、根据 STEP_EDGE 位、STEP 活动边沿可以是上升沿、也可以是上升沿和下降沿。

    使用此功能自然意味着、当步进电机停止时、到达 STEP 引脚的信号很可能保持高电平。 此外、在初始程序启动期间、某些控制板（至少是我当前正在处理的控制板）可能会将 STEP 信号输出为逻辑高电平。 我目前正在通过使用 MCU 监控传入信号并生成固定持续时间的逻辑低电平信号来解决此问题。如果有解决此问题的硬件解决方案、我想知道。

    当 SS 模式处于活动状态时、观察到的相电流如下：

    https://drive.google.com/drive/folders/1QY61PPClapcsD9spM0EIe9GyVDvXI6VY?usp=sharing

    我使用的 PI 参数如下所示：

    KP：0.314159、KP 分频器：1/256

    KI : 0.003665, KI Divider : 1/256

    最后、我还要分享属于电机的数据表。

    此致

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    TI__Guru**** 2893300 points
    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、 Sevket Onur、

    使用 SPI 接口运行时、根据 STEP_EDGE 位、STEP 活动边沿可以是上升沿、也可以是上升沿和下降沿。

    默认情况下、通常 STEP_EDGE 未激活。 只有在需要非常高阶跃 PPS 时才需要、但不是很常见。 下图是 STEP_EDGE 未激活的情况。 我同意、当 STEP_EDGE 激活时、STEP 可以是高电平或低电平、用于保持。  

    因此、我了解了问题、只有在 STEP 高电平且 STEP_EDGE 有效时没有噪声、STEP 低电平且 STEP_EDGE 有效时才存在噪声问题、对吗？

    初始程序启动期间为高电平。 我目前正在通过使用 MCU 监控传入信号并生成固定持续时间的逻辑低电平信号来解决此问题。如果有解决此问题的硬件解决方案、我想知道。

    您的方法是正确的、必须是由 MCU 提供。 我们使用的 MSP430 MCU 有一个计时器 PWM、我们可以定义它从逻辑低电平开始。  

    当 SS 模式处于活动状态时、观察到的相电流如下：

    感谢您分享这些信息。 当然、在 48V 时、它看起来异常。 如果在实验室中找到类似的电机、我将尝试重现问题。 谢谢你。

    此致、Murugavel  

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    TI__Guru**** 2893300 points
    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、 Sevket Onur、

     Step-Motor-NEMA-23-57BHH56-300A-21BE-57HS13 似乎有多种配置。 DRV8462 是一款双极步进驱动器、必须在其中一种双极配置下使用此电机、以提供一致性能的为准。  

    我拥有的最接近的步进器是 34HS31-5504S 步进器。

    规格：

    • 制造商部件号：34HS31-5504S
    • 步进角：1.8°
    • 步进精度：5%
    • 保持扭矩：4.5 牛米 (637oz.in)
    • 额定电流/相位：5.5A
    • 相电阻：0.4 Ω
    • 电感：3.5mH±20%(1KHz)

    我将其连接到具有 48V 电源的 DRV8462EVM、将 IFS 电流设置为 5A、并以 1/16 步进模式 6000 PPS 运行电机。 KP = 64 且 KP 分频器= 32 时的 I SETUP 静音步进模式。

    请参阅下面的启用静音步进时的电流波形捕获：

    我在 48V 和静音阶跃运行时没有看到任何失真问题。 希望这有助于您调试系统。  

    此致、Murugavel