This thread has been locked.

If you have a related question, please click the "Ask a related question" button in the top right corner. The newly created question will be automatically linked to this question.

[参考译文] DRV8323:无负载时的高功耗

Guru**** 633810 points
Other Parts Discussed in Thread: DRV8323, DRV8302
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/1103041/drv8323-high-power-consumption-with-no-load

器件型号:DRV8323
主题中讨论的其他器件: DRV8302

我使用的是采用 DRV8323 (T 电机 AK80-6模块)的嵌入式控制器的商用电机、我正在尝试了解我在无负载、无速度和无命令扭矩情况下的功耗为何如此高。 驱动器板由24V 电压供电、当电机启用(启用 DRV8323)时、从电源测量的电流消耗从30mA 跃升至100mA (有一些电流用于为板上的 STM32供电)。 驱动器板具有电流感应功能并报告零扭矩(我可以感觉到没有扭矩)、那么这种额外的1.7W 功耗在哪里?  

数据表中 DRV8323的电源电流约为12mA、加上栅极电荷和降压转换器损耗、仍然只占几百 mW。 尽管峰值电流可以~10A、但电机将经常用于提供非常小的扭矩、因此这种额外的1.7W 功率会对系统功耗产生巨大影响。 我相信 FET 控制的工作频率是~40kHz。  

此处(https://e2e.ti.com/support/motor-drivers-group/motor-drivers/f/motor-drivers-forum/829628/drv8323-high-current-consumption-while-operating-without-load)描述了一种非常相似的行为、但没有任何解释。  

如果有任何帮助、我们将不胜感激!  

  • 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、Erez、

    感谢您在 E2E MD 论坛上发布您的问题!

    您能否提供您的原理图供我查看? 我想查看连接到降压转换器和 DVDD 引脚的负载类型。 您是否能够断开电机与电路板的连接、以查看这是否会影响从电源汲取的电流量? 当您从 DRV8323拉高 ENABLE 引脚时、微控制器是否立即应用输入 PWM 信号? 如果是、您能否通过启用 DRV 但不应用任何 PWM 信号来测试它?

    此致、

    Anthony Lodi

  • 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。

    感谢您的快速回复! 这是一个商业电路板、因此没有提供原理图、固件也不是开源的、但组件布局与数据表中的 DRV8323建议布局非常匹配。 该设计几乎是本论文(https://dspace.mit.edu/handle/1721.1/118671)中电路板布局的准确副本、我已在该论文中附上了原理图。 最初的设计是针对 DRV8302、但我认为没有太大的变化。

    上述论文项目中的固件是开源的(https://os.mbed.com/users/benkatz/code/HKC_MiniCheetah/)、但电机上的确切固件不是、因此某些引脚分配可能不同、刷写我自己的固件可能会发生问题。 在这里读取代码、看起来让电机进入控制模式会将 ENABLE 引脚拉至 DRV 高电平、将 FOC 控制器复位、并将 q 轴和 d 轴所需电流设置为零。  

    电机引线直接焊接到电路板上、因此断开它们可能具有挑战性、但如果有用、我可以尝试。 如果您告诉我要探测的内容、我可以测量各个兴趣点的电压并报告。 该驱动器以40KHz 的频率实现 FOC 控制、因此我认为它将在启用后立即应用 PWM。  

    当电机正在运行并施加扭矩时、功耗也高于我的预期。 功耗始终比我使用标准直流电机模型获得的功率高大约2W、将 P = IV 与 I 相集成感应电阻器测量的有效电流、并设置 V = IR + k*omega、其中 k 是扭矩常数。

    此外、数据表中的线圈电阻为~ 170m Ω。  

    让我知道哪些其他值或测量值会有用。 感谢您的帮助!

     

    e2e.ti.com/.../Cheetah_5F00_Driver_5F00_schematic.pdf

  • 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、Erez、

    让我在星期一更详细地了解一下这一点。

    此致、

    Anthony Lodi

  • 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、Erez、

    感谢您耐心等待我的回复!

    启用 DRV 后、电源的功耗始终比预期的所有工作点高2W、这一事实似乎可能 会同时加电一些额外电路、从而消耗更多电流、 或者降压转换器连接了一个重要的负载。 如果没有原理图访问权限或无法调整微控制器中的参数、则很难进行类似的调试。 由于访问功耗不随施加到电机上的转矩而变化、因此这似乎与一些其他电路相关、尽管没有原理图很难确定。

    我看了 MiniCheetah 原理图、没有什么东西会让我觉得有问题、但我们不知道 T 电机设计与 MiniCheetah 设计有多接近。

    我希望我能提供更多帮助、但由于系统已经设计好、我们无法访问确切的原理图或软件、因此很难找到问题的根源。

    此致、

    Anthony Lodi

  • 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、Anthony、

    我在电路板上看不到任何其他可以解决负载的东西。  除了降压转换器和 DRV8323的支持电路之外、我认为它只是一个 STM32和一个 CAN 收发器。 我不认为功耗与降压转换器直接相关、因为当启用 DRV 时、此转换器上的负载不应显著变化。 我将联系 T 电机、看看我是否能获得更多信息。 同时、您能否回答以下问题:

    1) 1)我看到的功耗与此处的帖子(https://e2e.ti.com/support/motor-drivers-group/motor-drivers/f/motor-drivers-forum/829628/drv8323-high-current-consumption-while-operating-without-load)中给出的内容非常相似、但该帖子从未解决。 您对这里可能发生的情况有什么想法吗?  

    2) 2)考虑 FET 的栅极电荷和 PWM 频率、我如何估算极低负载下的总预期功耗(几 mA rms q 轴电流)?  

    3) 3)如果 FOC 控制存在问题、即使几乎没有 q 轴电流、也会有 d 轴电流导致这种更高的功耗吗? 控制器应尝试将 d 轴电流驱动为零、但这里可能存在问题。

    再次感谢大家的帮助、

    艾雷兹  

  • 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。

    深入了解固件后、控制器的磁场减弱部分可能会导致 d 轴电流的功率损耗...

  • 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、Erez、

    您提到控制器有磁场减弱部分、是否在使能被拉高后立即启用? 您提到扭矩矢量和速度为0  

    此致、

    Anthony Lodi

  • 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。

    扭矩和速度绝对为零。 控制器代码似乎将"基准"q 轴和 d 轴电流设置为零、但这些值看起来像是由控制器的场强减弱部分进行调整、该部分在使能被拉高时看起来是有效的。 可能有一种方法可以通过 UART 调整一些磁场减弱参数、我将在下周试用该方法。  

    如果场强减弱正在运行、您认为这可能会解释更高的功耗吗?  

  • 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、Erez、

    我不是很熟悉磁场减弱、但如果磁场减弱部分调整 q 轴和 d 轴电流而不是非零值、那么这 似乎是合理的、因为会产生更高的功耗。 期待查看调整这些参数是否会影响电流消耗。

    此致、

    Anthony Lodi  

  • 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。

    最后测试了这一点、似乎功耗与场强减弱无关。 即使将最大场强减弱电流设置为零、我仍然会看到相同的功耗。 有什么想法吗? 我应该期待什么电流消耗?  

  • 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、Erez、

    我与团队讨论了这一问题、并能够更深入地了解一些可能的因素、这些因素可能会影响您看到更高电流的原因。  

    由 DRV8323的 DVDD LDO 供电的电路可额外产生高达30mA 的电流

    2.如果将降压转换器设置为与 DRV 同时启用、则降压转换器可能会消耗额外的电流、这取决于降压转换器的负载。  

    3.一些设计将使用 NMOS 作为电路板上其他电路的高侧开关,一些人将使用 DRV 的电荷泵为该 NMOS 提供高于 VM 的12V 电压,以将其打开。 这将导致启用 DRV 后电源的电流增加、因为电荷泵也将启用、这将在设计中的其他位置打开 NMOS、然后导致另一条路径打开、以便从汲取电流 电压。  

    有几个变量、遗憾的是、我们需要有原理图才能进一步分析。 如果不使用原理图、我唯一可以考虑的另一种方法是尝试在 PCB 上切割特定的布线、以测量特定的电流。 我希望我能给大家一个准确的答案、但有几个变量会影响这一点、如果没有原理图、这是不可行的。

    此致、

    Anthony Lodi