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[参考译文] DRV8800:正在触发nFAULT;能否#39;无法找出原因?

Guru**** 2350610 points
Other Parts Discussed in Thread: DRV8800
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/629139/drv8800-nfault-being-triggered-can-t-figure-out-why

部件号:DRV8800

我设计了一款使用DRV8800驱动小型直流电刷电机的电路板。 我首先在原型板上测试了电路,当它看起来对我要支持的整个电压范围(8V至24V)都正常工作时,我得到了一些基于推荐布局的印刷电路板。 原型和印刷电路板设计之间的唯一区别是,我在原型版本中将RSENSE短接到GND,但决定使用0.2欧姆的RSENSE代替印刷电路板。

我遇到的问题是,在PCB上,一切都正常工作,直到VBB达到15V,然后它开始遇到故障情况。 我还通过将PCB上的RSENSE短路,将其略微扩展至大约17.5V。 因此,基本上使其与原型相同,并且VTRIP读取为0V。 nFAULT的范围读数显示大约1.5ms到2.5ms的可变停机时间。 作为另一项实验,我将一个10欧姆电阻器与电动机串联(R = 15欧姆),在故障发生之前,我可以使VBB进一步提高到大约18V。

我现在真的很不满意,因为我也制造了几块板。 我做错了什么?

我要附上VOUT (连接和不连接电机)和nFAULT示波器输出以及PCB相关部分的图片,供您参考。 板是我手工焊接的,所以请原谅我的焊接技能。

  • 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,Peeyush,

    散热垫的连接情况如何? 这可能是散热问题。
    您是否有第二块板可供试用?
    您能将原型版本的温度与装配板的温度进行比较吗?
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    您好,Rick:

    感谢您的回复。

    我尚未连接散热垫。 我可以连接散热垫,但底面没有通孔。 我的主板是双面的,所以我没有在散热垫的下面添加任何通孔,以节省主板上的空间。 但它连接到一个较重的接地平面。 没有vias会不会有问题吗? 我用手焊接了我的前几块板,所以我发现很难焊接它,现在就跳过了。 我有一些备用主板,所以我可以试用并报告结果。 我还准备组装一些主板,以便它们都预焊接在散热垫上。

    我从不想检查温度,因为当我触摸它时,它几乎不热。 是否可能过热而仍感觉温暖? 这是我设计的第一个板,所以我对整个事物都比较陌生。

    值得注意的其他几点:
    1.即使原型也没有连接散热垫。
    2.似乎是VBB的值导致故障。 如果我把它从跳闸点降低0.1伏,事情就会永远运行。
    3.只要VBB高于跳闸点,即使在1 % 占空比下也会发生此问题。 如果VBB比跳闸点低0.1V,即使100 % 占空比也不会导致任何问题。 换言之,它独立于工作周期。 我一直在想,一个更大的工作周期会使事情变得更热。
    4.问题在于所有板(到目前为止我已经做了5块板)都有大致相同的VBB触发故障。

    此致,
    Peeyush Garg
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    您好,Peeyush,

    输出禁用有多种可能的原因。
    1)欠压--你可以观察到VBB掉落
    2)过流-根据您对25欧姆(10欧姆系列+ 15欧姆电机)的描述,这不太可能,并且事实nFAULT不是~1.2ms一致
    3)过热--如果未连接散热垫,这种情况会很快发生。 然后,设备将循环进入和退出过热。 随着VBB的增加,电流量会增加并产生更多热量。

    请连接散热垫。
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    您好,Rick:

    这次我用散热垫将芯片重新焊接到主板上,没有任何区别。 它在与以前(17.5V)完全相同的VBB上出现故障。 我已经证实VBB非常稳定。 数据表中还提到三个故障原因,即充油泵故障,对电源短路和对地短路。 请您解释一下这些内容的含义,我是否可以对其中的任何一项进行打?

    还有其他想法吗?

    谢谢!
    Peeyush Garg
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    您好,Peeyush,

    从数据表中:
    VCP电压电平受到内部监控,在出现故障的情况下,设备的输出将被禁用。

    正常工作时,VCP应高于VM约12伏。

    对电源短路或对地短路:
    监测流经高压侧和低压侧驱动器的电流,以确保电机导线不会对电源或接地短路。 如果检测到短路,全桥输出将关闭,标记nFAULT将被驱动为低电平,并启动1.2 -ms故障计时器。
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    你好,Duncan,

    我刚刚准备了一个焊接了散热垫的新主板,它给了我完全相同的结果。 我有Rsense = 0.2 ohm (无短路),它在VBB =14.9V时开始出现故障。 我测量了VCP,它确实比VBB高12伏(我尝试了VBB故障或无故障的各种值)。

    还有什么可能导致这种持续的不正常行为?

    此致,

    Peeyush

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    您好,Rick:

    小更新。 不确定是否有帮助。 我正在使用10uF的陶瓷散装电容。 我尝试用10uF电解质替换它,但没有发现任何差异。 但是,如果我将其提高到100uF,则其下降的阈值实际上会降低2V至13V。 因此,它现在将在13V而不是15V时出现故障。 所以,我想完全去除大容量电容,只是看看发生了什么。 猜猜是什么,阈值电压增加了约1V至16V。 这似乎与数据表中的内容有点矛盾。 更多的大容量电容应该有助于电流稳定性,而增加电容可能会略高于故障电压的阈值。 你有什么想法?

    我似乎不知道这个问题。 我是否可以尝试诊断/调试问题?

    谢谢!
    Peeyush Garg

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    您好,Rick:

    进一步更新。 我有一个1uF电容器,它横跨OUT +和OUT -。 这在我的原型测试系统中工作正常,但似乎是导致PCB出现问题的原因。

    发生了什么。 我尝试增加输出电容(输出+和输出-之间),故障开始在较低的电压下发生,因此让我可以将其完全移除并查看发生了什么。 没有故障,我将电压升至24V,没有任何问题(我没有进一步,因为这是我计划使用的最大电压)。 所有这些都发生在关于12.5 % 占空比。 为了进一步测试,我切换到了25 % 占空比,DRV8800在烟雾中上升。 我的PWM频率为100Hz。

    您是否知道为什么在输出端使用电容器会导致任何问题并触发FUT?

    在增加占空比时,尤其是在所有内置保护的情况下,什么可能会导致芯片在24V电压下熔断?

    我感谢对上述问题的任何深入了解,以及我应该采取什么方法来纠正这种情况。

    谢谢!
    Peeyush

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    您好,Peeyush,

    我排除过流是因为您说您添加了一个10欧姆系列电阻器,故障在~1.2毫秒时不一致。

    如果放置一个像1uF这样的大电容器,则会在电压升高时导致过电流事件。

    关于损害,很难猜测。 如何控制100Hz的PWM输入?

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    您好,Rick:

    感谢您的回复。

    我确实临时放置了一个电阻器来测试它,但它放在电容器后面(见图片),因此我认为无论电阻器是否置于过流状态,都是无关紧要的。 有趣的是,它在我的原型中很好地使用电容器。 原型和印刷电路板布局之间的唯一其他区别是,在原型版本中,电容器非常接近OUP+/-端子,而在印刷电路板上,它从OUP+/-引脚进一步沿着15 mm 的轨迹走下去(可能会增加一些电感)。 由于它在我的原型中起作用,我将电容器保留在PCB的最终原理图中,用于噪声过滤。 我在我的范围内看到两个故障,一个持续~1.5ms,另一个持续~2.5ms (~2 X 1.2ms),当使用电容器和VBB >15V时,它们交替出现。

    至于控制输入,我使用3.3V MCU来生成使能引脚的脉冲,同时保持相位高或低,这取决于我要转动电机的方向。 我总是每200毫秒增加0.4 % 的占空比。 假设用户应用程序请求25 % 的占空比,大约需要12.5秒才能达到该值。 故障,模式和休眠使用10k电阻器被拉起。 Vreg未连接。 我几乎正在使用建议的PCB布局,除了我只有10uF陶瓷大容量电容(由于空间考虑)和1uF输出电容器,我现在已经拆除了。

    就在我发现一个问题的时候,出现了一个更大的问题。 我真的不想更换PCB而不是另一个电机驱动器。 DRV8800非常符合我的要求。

    如果您需要更多信息,请告诉我。

    此致,
    Peeyush Garg

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    您好,Rick:

    更多更新。

    1.将印刷电路板上的输出+/输出SMD陶瓷1uF替换为通孔多层陶瓷不会导致任何故障。 使用SMD或0.1uF通孔陶瓷也没有故障。 即使对于输出+/OUT上的1uF SMD,故障也会在40 % 和80 % 之间的占空比期间停止。

    2.当我尝试将占空比增加到50 % 以外时,使用SMD陶瓷10uF进行大容量电容时,示波器上会显示巨大的电压峰值(请参阅随附的)。

    3.在我的印刷电路板上使用10uF电解电压会导致极低至中等的电压峰值(请参阅随附的)。 相比之下,在大约70 % 占空比时,陶瓷散装会导致VBB = 15V的电压峰值超过30V,而在几乎90 % 的占空比下,只有当VBB = 24V时,电解质的电压峰值才会超过此限值。 我没有再尝试,但这些电压峰值可能足够大,足以导致在VBB = 24V时使用SMD陶瓷进行散装时电机驱动器故障。

    4. 100uF电解块可在任何电压下产生良好的方波(无电压峰值)。

    总之,如果我将PCB上的两个电容器替换为原型板上的电容器,我会得到完全相同的结果。

    上述观察的可能解释是什么?

    我可以用0.1uF代替OUT +/OUT 1uF SMD陶瓷。 至于大容量电容,有哪些替代方案可以节省空间。 我尝试将低值(2欧姆)系列电阻添加到SMD散装以模拟ESR,但似乎没有帮助。

    此致,
    Peeyush Garg