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[参考译文] DRV8323:电机发出嘎嘎声噪声

Guru**** 633805 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。

https://e2e.ti.com/support/motor-drivers-group/motor-drivers/f/motor-drivers-forum/1104068/drv8323-motor-rattling-noise

器件型号:DRV8323
主题中讨论的其他器件:DRV832X

大家好、团队、

我正在使用 DRV8323HRTAR (无 SPI)来驱动 BLDC 电机。

当电机旋转时、会发出奇怪的嘎嘎声、我正在尝试解决此问题。

我已经实现了具有速度追溯功能的梯形上调制控制。

分析一些数据(2通道示波器、可在1ms 周期时间)、我注意到:

-电桥 A 的运行方式与 B 和 C 不同

-每次关闭低侧 MOSFET 时、高侧电压栅极上都会出现电压尖峰

-当高侧 MOSFET 导通时、低侧也导通

CAN 数据:

SOX = DRV 通过分流电阻器测量的电流

范围数据:

-所有波形都是以接地为基准测量的栅极电压

DRV 配置如下:

-增益= 20V/V

MODE = 6x PWM

- IDRIVE = 120/240mA

- Vds = 0.6V

-分流= 2m Ω

-无故障由 NFAULT 引脚触发

如果您需要任何其他信息、请告诉我。

谢谢你

Simone Palombi

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    您好、Simone、

    [引用 userid="522249" URL"~/support/motor-drivers-group/motor-drivers/f/motor-drivers-forume/1104068/drv8323-motor-嘎 嘎嘎声噪声"]我已实现了具有速度反向操作的梯形上部调制控制。

    什么是速度追溯?

    [~引脚 userid="522249" URL"/support/motor-drivers-group/motor-drivers/f/motor-drivers-forume/1104068/drv8323-motor-嘎 嘎嘎声噪声"]每当我关闭低侧 MOSFET 时、高侧电压栅极上都会出现电压尖峰[/引脚]

    这表示耦合到高侧栅极电压、可能在 HS FET 导通时耦合到 VGSH (高侧栅极电压)

    [引用 userid="522249" URL"~/support/motor-drivers-group/motor-drivers/f/motor-drivers-forume/1104068/drv8323-motor-嘎 嘎声噪声"]当高侧 MOSFET 开启时、低侧也开启

    这也表示在高侧开启时耦合到低侧栅极电压(VGSL)...这是由电机电流路径中的寄生效应引起的、FET 开启时 VDS 压摆率过快(IDRIVE 电流过高)、 或在高侧 FET 切换时没有足够的灌电流将低侧 FET 保持在 VGSL = 0V。  

    您能否根据应用中使用的 FET 确认您的 IDRIVE 设置是否合适?  e2e.ti.com/.../faq-selecting-the-best-idrive-setting-and-why-this-is-essential

    如果 DRV832x 使用高电机电流、请查看此文档以帮助调试更高功率的设计: www.ti.com/.../slvaf66

    您的梯形换向如何工作、您是否使用霍尔传感器或无传感器算法?  

    谢谢、
    Aaron

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    Aaron、您好!

    速度追溯:我通过 PID 控制速度、而不是扭矩、因为我能够很好地达到和保持速度、因此 PID 经过了良好校准。

    我在我的算法中使用霍尔传感器、通过该算法计算开关模式和电机速度。 您可以在先前连接的名为 PhaseA_STS、 PhaseB_STS 和 phasec_STS 的图像中看到霍尔传感器。  电机逆时针旋转。

    给定 MOSFET 11nC (典型值)或16nC (最大值)的 Qgd、并给定24kHz 的开关频率、根据给定公式120/240mA、看起来是合理的值。 您是否确认让 IDRIVE 引脚断开连接决定了此设置?

    更多信息:系统电源为40V、最大电流10A 连续电流、20A 30s、30A 10s。

    我以200rpm 为目标运行此测试、电机在此 速度下消耗大约0.5A 的电流。 我已经测试了高达700rpm 的电机、此时嘎嘎声噪声似乎会降低。 最大速度为2000rpm。

    我发现、我设计中的主要区别在于、Fare 是栅极导线的迹线、我的导线为0.3mm、建议为0.5mm (最小为0.38mm)。
    我没有栅极电阻器、也没有并联的 MOSFET。

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    您好、Simone、

    感谢您的反馈。  

    [引用 userid="522249" URL"~/support/motor-drivers-group/motor-drivers/f/motor-drivers-forume/1104068/drv8323-motor-嘎 嘎嘎声-noise/4092448#4092448]MOSFET 11nC (典型值)或16nC (最大值)的给定 Qgd、以合理的24kHz 频率计算得出。 您是否确认让 IDRIVE 引脚断开连接决定了此设置?[/QUERQ]

    是的、没错。  

    您能否共享原理图进行审阅?

    谢谢、
    Aaron

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    请查找附件

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    您好、Simone、  

    我找不到您正在使用的 FET 的可靠数据表、但我想它可能具有这些封装之一、您能确认吗?  

    如果是、这些引线式 FET 封装具有很多栅极电感、并且需要更小的 IDRIVE 电流。 我在数据表中找到的 Qgd 大约为6nC (https://www.digikey.com/en/htmldatasheets/production/579889/0/0/1/ipx054-57n06n3-g.html?site=US〈=en&cur=USD)、这意味着栅极电流应该大约为6nC/200nS = 30mA。 我想知道您是否可以找到一种方法来将 IDRIVE 引脚连接到较低的栅极电流设置、例如接地。  

    从您的第一个波形来看、您的低侧电桥 A 在开启高侧电桥 A 时开启。这看起来是当 FET 导通过快或电机电流过大时耦合到低侧栅极的 dV/dt。 较慢的导通时间(较低的 IDRIVE)有助于或减少栅极驱动输出和电机相电流中的寄生效应。  

    您是否想通过该线程共享 PCB 布局、或者您可以通过个人消息将其私下发送给我? 如果使用薄而长的栅极驱动电流迹线、则这也会增加栅极驱动路径的电感、并使栅极驱动器导通/关断产生更大的噪声。  

    谢谢、
    Aaron

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    您好、Aaron、

    请查找随附的 MOSFET 数据表。

    e2e.ti.com/.../Infineon_2D00_IPP057N08N3_2D00_DS_2D00_v01_5F00_02_2D00_en_2D00_1227177.pdf

    关于 PCB、它是一个4层、所有层中都有接地窗格。 我可以共享其中的部分、与栅极布线相关的部分。

    所有栅极走线的宽度均为0.3mm

    低侧电桥 A 的长度为30.7mm

    高 侧电桥 A 的长度为46.6mm

    低侧电桥 B 为40.7mm、高侧电桥 B 为47.8mm

    低侧电桥 C 为54mm、高侧电桥 C 为69.2mm

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    您好、Simone、

    使用 TO220/TO262封装 FET 时、您会遇到一些栅极驱动问题。 这会在封装引线中引入显著的电感、并严重限制所提供的栅极驱动能力。 此外、使用薄型栅极驱动走线还会限制 来自 DRV832x 的栅极驱动拉电流/灌电流。  我将从最低 IDRIVE 设置开始、方法是将 IDRIVE 引脚接地并监控每个半桥上的栅极波形、以确定栅极是否正确打开/关闭。  

    例如、在示波器上监控(如果您有2个探头)...

    GHA 和 GLA 相对于 GND

    GHB 和 GLB 相对于 GND

    GHB 和 GLC 相对于 GND

    并确保 FET 关断时不会发生"击穿"事件。 您将希望高侧 FET 关断和低侧 FET 导通之间有足够的死区时间。 您需要放大得非常接近(100ns/div)才能看到此行为。  

    还需要尝试向 MCU 输入添加死区时间。 H/W 器件中的死区时间默认为100ns、这可能是不够的。 您是否可以将其增大到500ns 等更高的值、以查看是否会发生嘎嘎声?

    谢谢、
    Aaron

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    Aaron、您好!
    较低的 IDRIVE 完成了他的工作、我再也看不到低侧栅极上的尖峰了。
    尽管仍然存在嘎嘎声。

    电桥 A (蓝色低侧、橙色高侧)

    桥 B

    电桥 C

    我还想知道、为什么高侧栅极在每次关闭低侧时具有40V 的尖峰。

    我还试图增加死区时间,但没有注意到任何积极的影响。

    谢谢你

    Simone

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    您好、Simone、  

    请注意、由于您使用的是 VM = 40V、并且在10秒内提供高达30A 的连续电流、因此布局和系统应经过精心设计、以确保出现的任何瞬变都不超过 VM 或 SHx 绝对最大额定值65V。

    由于高侧栅极峰值达到40V、SHx 可能瞬间为40V、以保持高侧 VGS 电压= 0V、因此 GHx 也瞬间峰值达到40V。 现在死区时间可能过长、因为在死区时间期间、两个 FET 都是高阻态的、并且栅极保持电流很弱。 SHx 可能会在40V 时保持高电平的时间稍长、因为电流无法流经 LS FET、并且可能会使电源流过 HS 体二极管、如蓝色所示。  

    由于死区时间无法缩短、您能否尝试进一步降低 IDRIVE 电流设置、请在高侧栅极驱动路径中添加一个小的串联电阻(1欧姆)、 还是在高侧 FET 上添加少量栅源极电容(CGS)、以增加栅极上升/下降时间? 我希望尽可能有效地缩短死区时间。  

    谢谢、
    Aaron

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    实际上、发出嘎嘎声的原因似乎是 霍尔传感器换向状态不均匀

    请检查您的霍尔传感器波形。 我使用相同的箭头长度来比较每个状态的电气周期。 它们不均匀。 这意味着:

    -您的霍尔传感器未对齐
    电机的电感会引入滞后相位角

    请确保霍尔信号在电气周期中相等、并在电机相位之间均匀地放置。 霍尔传感器中的任何未对准都会产生嘎嘎声。 如果电机相电流与电机相电压不匹配 、则可能需要在软件中实施超前角延迟来校正电感滞后:https://www.ti.com/lit/pdf/slaa561

    谢谢、
    Aaron

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    Aaron、您好!

    感谢您的支持、这解决了我的问题、没有必要进一步增加栅极上升/下降时间。

    谢谢你

    Simone

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    您好、Simone、

    很高兴听到 Aaron 帮助解决了您的问题!

    此致、

    Anthony Lodi