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[参考译文] DRV8307:抖动问题

Guru**** 1774980 points
Other Parts Discussed in Thread: DRV8307, DRV10987, DRV10987EVM, DRV10974, MCF8316A
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/1068815/drv8307-jitter-issue

部件号:DRV8307
线程中讨论的其他部件: DRV10987DRV10987EVMDRV10974DRV10978MCF8316A

大家好,团队

客户提出的问题可能需要您的帮助:

直流无刷型腔电机使用光编码器测量速度,PWM 由速度环 pid 控制。 低速时为1.5r/s~6R/s,负载运行会遇到抖动和冻结

此芯片是否不能驱动电机以低速稳定运行? 或者是否有任何可能的原因?

请帮您检查此案例? 谢谢。

此致,

樱桃

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    你好,Cherry,  

    只要此设备的霍尔输入和其他系统级输入设置正确,我认为该设备在低速旋转时不会出现重大问题。  

    还有几个问题可以帮助您更好地理解问题:  

    1. 您是否说问题只在低速时发生? 系统是否能够在高速时不抖动/冻结时可靠地旋转?  
    2. 您是否使用光电编码器为本设备提供霍尔传感器输入? (请参阅下面突出显示的黄色针脚输入)。
    3. 电机停止旋转时,您是否观察到 nFAULT 标志上的任何故障信号?  

    谢谢,致以诚挚的问候,  
    安德鲁  

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    1.是的,它可以高速稳定旋转

    2. 电机的三相霍尔传感器针脚已连接,光电编码器未连接到此

     3.当电机停止旋转时,nFAULT 有故障信号

    现在我发现了一种现象。 抖动时,我测量了三相霍尔输入和三相输出的波形,发现只有一相霍尔输入有方波信号,但三相输出有方波。 理论上,三相方波信号不应该只在三相霍尔有方波信号时才输出? 我不知道芯片的处理逻辑是否是低速抖动的原因。

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    你好,Kunzhi,  

    感谢对这一帖子的跟进  

    今天我将进一步回顾并跟进一些关于后续步骤的反馈/问题  

    此致,  
    安德鲁  

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    你好,Kunzhi,  

    我们需要更多时间来详细调查这一问题-旨在在下周星期二之前做出回应  

    最好知道高速操作正常。  

    将需要调查马达停止时为什么会有 nFAULT 信号。  

    还需要在数据表中检查此设备的换向逻辑以了解您的最后一个问题。  

    此致,  

    安德鲁

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    你好,Kunzhi,  

    感谢您对此的耐心-  

    因此,从设备数据表看,它提到了"D" 8307由单个 PWM 输入驱动,并通过三个霍尔传感器输入支持集成的换向逻辑。'  

    • 这解释了该设备在基本称为"1x PWM 模式"的模式下工作,因为有一个 PWM 决定电机驱动器输出的占空比和切换频率。 因此,只要它向门驱动器输出发送信号,它就会将 PWM 分别发送到所有三个相位。  

    接下来,  

    • 该器件具有集成的换向逻辑-因此它仍希望三个霍尔传感器输入以正确的方波馈入,以便 DRV IC 逻辑可以确定电动机的位置。 在您的情况下,由于并非所有3个霍尔输入都提供方波,这可能解释 DRV IC 换向电机时出现故障的原因,并最终产生您所描述的“抖动”效应。  
    • 第5页上的"FAULTn"针脚描述表明,只要检测到温度过高,过电流过高或“转子失速”,针脚将会拉低  
      • 第18页将“7.3.11.6转子锁定(RLOCK)”中的“转子停止”描述为在 HALLUT 在3秒内没有任何转换时检测到停止。  

    结论:  

    • 根据上述信息,我觉得霍尔效应传感器有问题。  
    • 如果您有任何影响霍尔传感器的滤波器,可能是它以低速过滤信号,或者霍尔传感器输出和 DRV 设备针脚之间的连接可能有问题。  
    • 我建议用手缓慢旋转电机,并查看霍尔传感器输出是否合理  

    如果此信息可以解决您的问题,并且您需要任何其他帮助,请告知我们  

    此致,  
    安德鲁  

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    我看到数据表描述,当速度稳定时,三个大厅都不需要提供方波。

    用手缓慢转动马达没有问题。用其它驱动器控制马达也没有问题。

    当我调整 PI 控制器的参数时,我发现参数越大,抖动的概率就越大。 我不知道它是否与 PWM 输入有关。

    我们怀疑芯片的换向逻辑有问题,这会导致错误地检测电机的霍尔传感器,然后由 PWM 输入问题导致芯片换向问题。

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    你好,Kunzhi,  

    感谢您提供更多信息-  

    让我花一些时间与我的同事讨论这一看法。  

    将询问此设备在低速运行时是否存在任何已知限制,因为换向由芯片而非外部 MCU 内部处理  

    此致,  
    安德鲁  

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    你好,Kunzhi,  

    今天我有机会与我的团队讨论这个 e2e 主题。 请参阅以下回答。  

    1. 是-当速度稳定时,设备将具有此"单室换向"模式,在该模式下,它只需要一个 PWM 输入来生成3xPWM 输出  
      1. 此外,霍尔传感器已接通电源,仍应将信号输出到 DRV IC,即使 DRV 设备在该模式下工作,其中相位 V,W 信号被忽略/不必要。
      2. 但是,这只能在稳定的速度下工作。 当速度不稳定时,设备需要所有3个霍尔信号才能工作  
    2. 本设备没有速度调节控制回路功能 来比较实际的电机速度反馈与所需的参考速度设置。
      1. 因此,电机转速稳定性必须由外部 MCU 来实现  
    3. 如果您在较低的速度下看到问题,则可能是由不理想的霍尔设备放置和匹配引起的问题

    问题1:这种行为是否发生在所有 DRV8307设备上,还是仅发生在少数设备上? 想要检查是系统问题还是损坏的设备问题。  

    问题2:您能否确认所有三相的霍尔传感器信号在电机运行期间是否始终从霍尔集成电路向 DRV IC 发送信号?

    • 即使您未使用全部3相,如果霍尔通电且电动机正在旋转,则所有3个霍尔信号上仍应出现方波   

    谢谢,致以诚挚的问候,
    安德鲁  

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    你说,当速度稳定时,是根据 LOCKn 信号来判断的? “单室换向”模式 必须为 U 相模式?

    外部 MCU 有一个 PI 控制器来保持速度稳定,但当抖动突然发生时,测量发现 LOCKn 信号仍处于高位,这意味着它仍在单霍尔模式下运行, 目前,还可以测量到只有一个霍尔有信号。

    1. 尝试过几个 DRV8307芯片时出现了此类问题。

    2. 外部 MCU 有一个 PI 控制器以保持速度稳定。 所有三相霍尔传感器信号在稳定运行时始终从霍尔集成电路发送至 DRV IC。

    但是,当抖动突然出现时,测量发现 LOCKn 信号仍处于较高水平,这意味着它仍在单个霍尔模式下运行,此时只测量一个霍尔信号。

    问题1: 当外部 MCU 增加 PI 控制器的参数时,抖动的概率会增加,这意味着输入 PWM 会导致三相霍尔有两个无信号。 这是为什么?

    问题2:在无负载的低速下使用固定 PWM 输入运行时,抖动也会定期发生。 如何解释?

  • 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。

    你好,Kunzhi,  

    感谢其他人的回应。  

    我会 仔细研究您对 CKn 信号的评论,并在得到更详细的答案后做出回应。

    此致,  
    安德鲁  

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    目前有两种猜测:
    1.在第一个抖动开始时,电动机的转子应前后旋转,霍尔传感器只有一个相位信号,但 DRV IC 认为霍尔仍在换向,并使用单霍尔模式, 而 U 相霍尔信号也不是问题。 在这种情况下,输出三相出现问题,并开始抖动。

    2. 在第一个抖动开始时,电动机转子应前后旋转,霍尔传感器只有一相信号,DRV IC 需要连续检测 HALLOUT 3秒钟,并且在这3秒钟内仍使用单霍尔模式, 而 U 相霍尔信号也不是问题。 在这种情况下,输出三相出现问题,并开始抖动。

    结论:

    当电机开始摇晃时,如果负载导致轻微反转,DRV IC 仍会识别换向是正常的,但实际上转子位置已反转,然后根据原始逻辑输出3xpwm,它将继续摇晃, 然后,芯片在低速时的换向判断逻辑存在问题。

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    你好,Kunzhi,  

    这些是一些令人感兴趣的问题,我们将在进一步调查中考虑这些可能性

    我将在团队内进一步讨论后做出回应  

    此致,  
    安德鲁  

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    你好,Kunzhi,  

    我进一步研究了这一点,并得到了以下回答:  

    1. 问题1: 当外部 MCU 增加 PI 控制器的参数时,抖动的概率会增加,这意味着输入 PWM 会导致三相霍尔有两个无信号。 这是为什么?
      1. AL:你能帮助澄清这句话中的“参数”是什么? 您是否在谈论至 DRV 设备的 PWM 输入的占空比?  
    2. 问题2:在无负载的低速下使用固定 PWM 输入运行时,抖动也会定期发生。 如何解释?

      1. 但是,当抖动突然出现时,测量发现 LOCKn 信号仍处于较高水平,这意味着它仍在单个霍尔模式下运行,此时只测量一个霍尔信号。
      2. AL:只想在这里做几个说明,以便我们对 DRV 设备功能进行调整  
        1. 如果 LOCKn 引脚逻辑过低,DRV 设备处于"单室换向模式",以指示速度稳定且仅需要 U 相霍尔传感器输入
        2. 如果 LOCKn 引脚逻辑偏高且需要所有3个霍尔传感器输入来检测电机位置并对整流电机,则 DRV 设备处于"标准霍尔换向模式"  
        3. 转子锁定“RLOCK”是数据表第18页中描述的用于锁定/停止转子检测的单独功能。  
          1. 发生 RLOCK 的情况是,HALLUT 信号3秒钟内未检测到转换。  
          2. 当发生这种情况时,制动器针脚电压将切换为高电压,并且 FAULTN 针脚电压将拉低电压以禁用电机输出 PWM
          3. 然后,设备将在延迟5秒钟后自动重试恢复。  
        4. 对于无负载低速固定 PWM 输入,您是否为所有3相 U,V,W 输入 PWM?  

    对于电机换向算法,是否可以尝试不同的启动配置文件?  

    • 例如,您是否可以在开始时以中/高速启动电机,然后减速,查看抖动问题是否仍然存在?  

    此致,  
    安德鲁  

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    我需要一种机制来停止电机,而不会在发生这种情况时报告错误,即当霍尔传感器信号异常时,三相输出没有换向。 如下所示: (0,1,2代表三相输出, 4,5,6代表霍尔传感器信号)

    DRV 的逻辑是应用导致电机转速的突然负载,三相在3秒内仍有正常的换向输出,并最终停止电动机, 如下所示:(0,1,2代表三相输出,4,5,6代表霍尔传感器信号)

    一般来说,DRV8307芯片的锁定逻辑不符合我们的要求(即,在启动,停止或突然施加负载时,会导致电机转速迅速下降, 据判断,在报告错误并停止电机之前,U 相霍尔传感器有3秒钟异常,但在异常后的3秒钟内,三相仍然有正常的换向输出)

    您是否有任何可推荐的芯片型号?

    谢谢。

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    你好,Kunzhi,

    这是我们的传统设备之一,我们对此设备不提供太多支持。 您应用的电压和电流额定值是多少? 我建议考虑 DRV10x 系列,这是一种集成控制解决方案。 您能否查看 DRV10x 选择指南上的 E2E 常见问题解答? 如果您找到适合您应用需求的设备,我们可以讨论如何调整 DRV10x 设备。

    https://e2e.ti.com/support/motor-drivers-group/motor-drivers/f/motor-drivers-forum/918480/faq-drv10x-selection-guide

    此致,

    维什努

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    额定电压12V,额定电流0.45A。

    要使用的场景:
    1.它可以在180~360rpm 的高速和90 rpm 的低速下平稳运行,在运行过程中不会抖动。
    2.如果设备需要霍尔传感器,它必须是三霍尔模式,而不是单霍尔模式。

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    你好,Kunzhi,

    我建议您试用 DRV10987,这可能非常适合您的应用。 这是一个无感驱动器。 下面是产品页面和 EVM 页面。

    DRV10987产品页面: https://www.ti.com/product/DRV10987

    DRV10987EVM 页面: https://www.ti.com/tool/DRV10987EVM

    如果您有任何疑问,请告诉我。  

    此致,

    维什努

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    您好,

    ?,我们选择了 DRV10974芯片,无论它是否也适用,以及它与 DRV10978 μ m 之间的区别是什么

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    你好,Kunzhi,

    您可以看到我之前分享的 E2E 常见问题中的差异。 DRV10974是一个低电压驱动器,只能使用外部电阻器进行配置。 此外,DRV10974中的内存为 OTP (一次性可编程),而 DRV10987中的内存为 EEPROM。

    此致,

    维什努

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    你好, Vishnu

    • 根据在线信息,与感应驱动器相比,非感应式三相驱动器在低速时将不稳定,但我使用的场景是低速,在低速操作期间负载将会变化,DRV109xx 非感应式三相驱动器是否适合我?
    • 而且 DRV109XX 没有使电动机立即停止的“启用”针脚。 要停止电机,您需要将速度设置为0,然后缓慢停止电机,对吗? 我需要立即停止运行电机,以使其无法满足我的需求?
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    Kunzhi,

    我不确定您的非感应式3相驱动的含义。 我们最近发布了 MCF8316A,它将现场控制(FOC)算法集成到设备中。 FOC 具有速度控制回路 ,可以在负载变化的情况下提供更好的速度稳定性(即使在较低的速度下)。 此外,该设备还具有 DRVOFF 引脚和电动机停止功能,可用于快速停止电动机。  

    以下是产品页面链接: https://www.ti.com/product/MCF8316A

    由于 我们正在将讨论切换为 DRV10x 和 Mcx,您可以通过单击本页右上角的“询问相关问题”按钮来关闭此线程并打开新线程吗?

    此致,

    维什努