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[参考译文] DRV8302:由于 MOSFET 开关而在电源中产生振铃噪声。

Guru**** 667810 points
Other Parts Discussed in Thread: 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/1120535/drv8302-ringing-noise-in-supply-because-of-the-mosfet-switching

器件型号:DRV8302

大家好、

我正在设计一款 BLDC 电机控制器、此设计将 DRV8302 IC 用于24V 20A 应用。 我遵循数据表中建议的设计、如下所示。

当我打开24V 电池电源时、当我使用4.7E 栅极电阻器时、SH_A、SH_B 和 SH_C 会产生振铃噪声。 这种振铃噪声与 DRV8302 SO1和 SO2信号耦合、同时干扰微控制器 ADC。

当我将栅极电阻器增大到100E 时、没有振铃噪声。 但我想知道产生振铃噪声的原因是什么、以及消除该振铃噪声的其他方法是什么。

我的 PWM 信号频率为25KHz、我在24V 输入电源轨上使用两个并联配置的470uF 电容器。

我在此附上 PCB 布局设计的图片以供参考。

谢谢。

  • 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、Mohammad、

    我会推荐几个选项:

    1) 1)通过增大每个 GH_x/GL_x 输出的栅极电阻来减小栅极电流。 如果您使用10欧姆、则增大到30欧姆等更高的值、以查看是否会减少 SH_x 开关节点处的振铃。

    2) 2)尽可能使用 RC 缓冲器。 RC 缓冲器通过将一个电阻器-电容器网络与每个 FET 并联、尽可能靠近、直接有助于抑制功率级 LC 振荡电路中形成的振铃振荡。 使用此 E2E 常见问题解答帮助您选择合适的值: e2e.ti.com/.../faq-proper-rc-snubber-design-for-motor-drivers

    3) 3)增加栅极驱动布线输出的厚度/宽度。 如果栅极驱动输出路径太薄、铜中不够厚或过孔太多、则这会限制栅极驱动电流。 确保栅极电流为1A 时、每盎司铜至少10mil 是一条很好的规则。 DRV8302支持高达1.75A 的栅极驱动电流、因此较高的栅极电流可能无法与 PCB 上使用的较薄走线配合使用。  

    谢谢、
    Aaron

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    感谢您的建议。

    我已将栅极电阻器从4.7欧姆更改为100欧姆、并观察到振铃噪声消失。 随着栅极电阻器值的增加、MOSFET 的导通时间也会增加。

    我也会尝试其他解决方案、但我更想知道这种振铃噪声的发生原因、背后的原因是什么?

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    您好、Mohammad、

    我忘记链接 上一帖子中有关 RC 缓冲器的 E2E 常见问题解答。 请查看此内容、其中将详细介绍电机驱动器功率级开关节点中出现的相位振荡。  

    出现这种振铃的主要原因是 MOSFET 上的压摆电压非常快、即小于100ns。 当大电压转换或开关速度非常快时、这可能会由于功率级的 LC 寄生效应而产生过冲和振铃。 LC 寄生效应会产生一个"回路"、如果电感和电容足够高、则会产生自谐振。  

    具体而言、电感(L)来自 MOSFET 引线、薄 PCB 布线和电机电感。 电容(C)来自较长的 PCB 布线和电机电流路径中不需要的电容器。  

    消除振铃的最佳方法是降低栅极驱动电流、如果器件可通过 SPI 或硬件进行配置、则可以通过添加栅极电阻或降低栅极驱动电流设置来实现这一目的。 但是、降低栅极驱动电流会增加 MOSFET 栅极的"导通时间"、因为栅极路径本质上是 RC 时间常数、因此电阻越大意味着开启栅极的 RC 时间越长。

    请注意、这些较长的导通/关断时间会重叠在高侧和低侧 FET 之间、否则两个 FET 可能同时导通、从而导致大量击穿电流从您的电机电压接地。 避免两个 FET 同时"导通"的最佳方法是通过 DRV8302 DTC 引脚或通过从 MCU 的 PWM 输入添加死区来增加死区时间。

    希望这对您有所帮助!

    Aaron

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    感谢您提供有关 RC 缓冲器的精彩且内容丰富的常见问题解答。

    顺便说一下、使用100欧姆的栅极电阻器可以解决我的振铃问题。 但是、现在我必须确保死区 时间足够长、以避免过冲问题。

    谢谢。