[参考译文] DRV8818：保持电流有效时由驱动器引起的电机噪声

您好、HARM、

您能否提供驱动程序原理图的屏幕截图(如果需要、可以通过私人消息共享)。 此外、请分享输出电流和电压波形。

此致、

Pablo Armet

您好、Pablo、

未完全根据最新状态的零件。
我们将 R70和 R73更改为56K，并将 C71和 C72更改为820pF，以获得与 Allegro 相同的消隐时间(消隐时间为1.3us)。
C45和 C44 100nF 被移除。

保持电流设置为200mA。
保持电流是否对于此设置过低？ RC 网络是否太关键？ 还有事吗？

感谢你的帮助。

此致、

伤害

嗨、HARM、  

RCA/RCB 的这些 RC 值看起来不错、恰好位于数据表 6.7电机驱动器时序开关特性的中间。  尝试更换 C71和 C72、因为电容器会影响消隐时间和关断时间-我想知道其中一个电容器是否接近通常 ±10%精度的顶部、以及是否足以将其关闭。  不太可能、但很容易更换两个电容器。  也可以尝试较低的值、如680pf 或更低的值。   

巴勃罗明天还将查看这一情况并提出他的想法。   

谢谢、  

Jacob

您好、Jacob、

感谢您的回答。
我们最初有一个430pF 电容器、但使用该值时、问题甚至大于820pF。 我们使用 ±5%的电容器、而不是通常的±10%。

昨天、我们将保持电流从200mA 增加到了300mA。 这使得异常不必要的噪声消失。 即使在极端条件下(高环境温度)、DRV8818电流稳压器仍保持稳定、电机也不会发出噪声。

现在、我们正在寻找一个解释。 DRV8818似乎难以将保持电流调节为200mA。

您可以确认这一点吗？ 您以前是否见过这种行为？

谢谢。
伤害

嗨、HARM、

我查看了其他有关它的 E2E 帖子、我发现另一篇文章讨论了他们发现的190-315mA 保持电流。   https://e2e.ti.com/support/motor-drivers-group/motor-drivers/f/motor-drivers-forum/445752/stepper-driver-8818-has-minimum-holding-current 在我们的案例中、我认为这不是很有帮助、但请通读有关平均电流与相电流的线程解决方案。   

此外、您的系统 VBB1和 VBB2的大容量电容是多少？  我确信您已经拥有了它、它不在上面的原理图上。   

此致、

Jacob

您好、Jacob、

我找不到您提到的 VBB1和2。 我在中找到了它、例如 DRV8801、但在 DRV8818中没有找到它。

我们仍在为这个问题而挣扎。 Wet 认为、我们通过 增加电机的保持电流并产生异常噪声来解决了这个问题。 但现在、我们还将其用于需要高保持电流(1.0A)的电机中。
我们怀疑 DRV8818中存在问题。 DRV8818在混合衰减模式下无法正常工作、因此看起来是这样的。
当我们选择快速衰减时、不寻常噪声的问题就会消失。 当我们选择慢速衰减时、噪声也会消失、但电流会增加。

您是否了解混合衰减问题？

您是否还有关于芯片上批次/生产日期代码的描述？

谢谢
伤害

您好、HARM、

您是否尝试过使用不同的电机或不同的驱动器？ 问题是否出现？

[引用 userid="529012" URL"~/support/motor-drivers-group/motor-drivers/f/motor-drivers-forum/1122417/drv8818-motor-noise-caused-by-driver-when-hold-current-is-active/4167319 #4167319"]您是否知道混合衰减问题？[/quot]

不是在本例中。 在某些电机和负载条件下、混合衰减可能不是最佳衰减模式。 如果慢速衰减消除了噪声、则可能意味着混合衰减模式是问题的原因。 您能否提供具有快速衰减或慢速衰减的波形。

[报价 userid="529012" url="~/support/motor-drivers-group/motor-drivers/f/motor-drivers-forum/1122417/drv8818-motor-noise-caused-by-driver-when-hold-current-is-active/4167319 #4167319"]您是否还有关于芯片上批次/生产日期代码的说明？

有关芯片标记上的批次追踪代码的信息。

此致、

Pablo Armet

您好、Pablo、

如果仍有必要、我将提供波形。 我只是想讨论一个似乎解决了我们所有问题的变革。
我们将连接到 DECAY 引脚的电容器从220nF 更改为100nF。 现在、我们在电流调节中看到的所有干扰和异常噪声都消失了。 我们现在正在寻找一个合乎逻辑的解释。 希望您能提供帮助和帮助。

说这是一个有效的解决方案是正确的吗？

谢谢。

伤害

您好、Pablo、

对于100nF 衰减电容器、我们认为我们找到了解决方案。 我们对该解决方案进行了彻底测试、并对该变化非常有信心。

但现在工厂组装的第16台仪器再次发出同样的异常噪音。
现在、我们再次凝视黑暗、不知道如何解决这个问题。

下面是具有异常噪声的电机的示波器捕获。 未应用时钟、电机通过保持电流保持就位。

通道1 =电流
通道2 =电机线圈上的差分探针
通道3 = DECAY 引脚上的电压
通道4 = RCB 引脚上的电压

在我们看来、DRV8818未正确处理混合衰减模式、您可以在上面的示波器捕获中的不同信号中看到它。
仅在上图中正确处理混合衰减、请参阅红色箭头。 在所有情况下、DRV8818仅应用快速衰减。
原因可能是什么？ 您知道什么是错误吗？

希望您能提供帮助。

谢谢。
伤害

您好、HARM、

感谢您提供信息。

我必须与我们的设计团队一起更详细地了解这一点。 请再给我们24-48小时。

此致、

Pablo Armet

您好、Pablo、

期待您和/或您的设计团队的倾听。

谢谢。
伤害

大家好、我是一名 Harm 的同事、我想补充一些我们刚才做的额外测量。 我们增加了 DECAY 引脚上的电压、希望问题能够解决。 遗憾的是、我们不能只通过将衰减电压增加到芯片仅处于快速慢速衰减模式的程度来使噪声停止。 我们还尝试降低电压、再次保持噪声、直到我们将电压降低到芯片完全处于快速衰减模式的程度。

接下来、我们仔细观察芯片产生的两个波形：CH2是流经电机绕组的电流、CH3是通过差分探针测量的电机绕组电压。

有时、我们得到上面的波形、PWM 脉冲后跟快速衰减、直到电流达到零。 快速衰减后、芯片继续处于慢速衰减模式。 这是芯片根据数据表应如何工作的。

有时、芯片会交替出现上述波形。 在 PWM 脉冲之后、快速衰减模式保持有效、直到电流实际降至零以下。 就好像快速衰减模式是过冲一样。 芯片在这两种模式之间抖动。

我们注意到的另一件事是、我们注意到、如果我们连接具有更高电感的电机、则抖动会完全消失。

您好、Jan、

感谢您提供的额外信息。

[引用 userid="530225" URL"~/support/motor-drivers-group/motor-drivers/f/motor-drivers-forum/1122417/drv8818-motor-noise-caused-by-driver-when-hold-current-is-active/4176101 #4176101"]我们注意到的另一件事是、如果我们连接具有更高电感的电机、则抖动会完全消失。

这是非常有用的信息。 现在、我更清楚的是、当衰减模式在混合衰减模式(上波形)和快速衰减(下波形)之间交替时、会发生噪声。 当您将其设置为始终快速衰减或慢速衰减时、噪声会随着保持固定而消失。

较高的电感电机可防止电流下降过快和过冲。 我不确定这是否是异常衰减模式的确切原因、但它是一个好导联。 我会将这些信息转发给我们的设计团队。

您能否为电机提供噪声电感和无噪声电机电感？

此致、

Pablo Armet

您好、Pablo、

我测量的是问题最大的电机、每个电机线圈的电感约为860微亨。 当我们将此电机与另一个具有1700u亨利 电感的电机交换时、抖动停止、并且波形与数据表中预期的一致。

我们注意到的另一件事是、只有在微步进表中电流最低(但不为零)的部分停止电机时、才会出现此问题。  

我们的仪器总共有7个电机。

1个电机有大约860个微亨利线圈(此电机的问题最多)。

1电机具有大约1000个微亨利线圈。 就观察到的问题而言、该电机是第二糟糕的电机。

2个电机具有~6000微亨利线圈。 这些电机未出现问题。

2个电机具有~1700个微亨利线圈。 观察到的这些电机问题很少。 生产人员声称、他们可以在握住电机轴的同时感受到振动。 我们无法在实验室中重现此问题。

1个电机具有~1700个微亨利线圈。 它与其他电机不同、因为当电机停止时 Vref 为0V。 此电机出现一些问题。 我们意识到、将 Vref 设置为0V 是一个坏主意、会解决这个问题。

电机驱动器由24V 电源供电。 我尝试在可变电源上运行电路板。 当我将电压降至20V 时、抖动显著降低、但并未完全消失。

此致、

1月

您好、Jan、

[引用 userid="530225" URL"~/support/motor-drivers-group/motor-drivers/f/motor-drivers-forum/1122417/drv8818-motor-noise-caused-by-driver-when-hold-current-is-active/4177408 #4177408"]我们注意到的另一件事是、只有在微步进表中电流最低(但不为零)的部分停止电机时才会出现此问题。

它是在电流波形的上升还是下降电流阶跃上？ 这是有用的信息。 通常、电流阶跃越低、电流感应的精度越低。 噪声问题开始出现的步骤是什么？

我将继续对此进行更多调查。 我认为我们可能有足够的线索来找出抖动的原因。 与此同时，我有一个问题。 如果慢速衰减和快速衰减不会产生噪声、是否有理由仍然使用混合衰减？

此致、

Pablo Armet

我的同事为我提供了用于重现抖动的评估板设置。 首先是用于1000uH 电机的设置：

接下来、对于850uH 电机：

希望这对您有所帮助。

此致、Jan Visser

您好、Jan、

您能够使用 EVM 重现这种情况是很好的。 这将排除系统中存在根本原因的可能性。

我注意到两个电机之间电流斩波限制的 VREF 电压唯一差异。 如果您将850uH 电机上的购物电流设置为0.93A (与1000uH 电机相同)、抖动是否消失？

此致、

Pablo Armet

您好、Pablo、

[引用 userid="411901" URL"~/support/motor-drivers-group/motor-drivers/f/motor-drivers-forum/1122417/drv8818-motor-noise-caused-by-driver-when-hold-current-is-active/4182155 #4182155"]如果将850uH 电机上的购物电流设置为0.93A (与1000uH 电机相同)、则抖动是否消失？

简而言之，答案是肯定的。 我们已尝试使用所有电机将斩波电流从0变为2A。 我们发现、只要启用混合衰减、每个电机至少具有发生抖动的2个斩波设置。 抖动在每个电机的不同设置下发生。 电机电感似乎会影响抖动发生的设置。

现在、可以轻松地为不发生抖动的每个电机选择斩波电流。 但这并不完全满足。 它只是消除了症状、但没有解决原因。 我们真正想知道的是"这种设计为什么会抖动？"。 一旦我们对该问题有了答案、我们就可以做出明智的决定、让建议的解决方案真正永久地消除该问题。

我们已经有几个例子、我们认为更改电容器或 RC 组合会使问题消失、只有在生成多个电路板后才会恢复。

电机的斩波设置是根据机械限制(例如所需的扭矩和允许电机达到的温度)进行选择的。 选择新的斩波设置来消除抖动意味着必须重新测试仪器的大部分、以验证所有内容是否仍然正常工作。 因此、我们可以更改斩波设置、但这需要大量工作。 因此、我们要绝对确保在生产1000个新电路板后问题不会再次出现。

此致、

Jan Visser

您好、Jan、

感谢您回答我的问题。

我相信、这里的最佳做法是让我们的设计工程师帮助了解这种抖动。 要问的问题是这是否为预期行为、以及在特定斩波限制和电机电感下发生这种行为的原因。 很显然、我们想知道可以采取哪些措施来抵消抖动、因为更改斩波电流将是您的一项非常重要的工作。

我将联系我们的团队、并在48小时内回复您。

提前感谢您的耐心等待。

此致、

Pablo Armet

您好、Jan、

我仍在研究这个问题。 请再给我48小时。 提前感谢您的耐心等待。

您好、Jan、

我们仍在调查中。 请给我们更多时间。 我将在本周结束时在最晚的会议上再次与您进行回复。

提前感谢您的耐心等待。

此致、

Pablo Armet

您好、Pablo、

如果您需要有关此主题的更多数据、请告知我们。 到目前为止、我们已经测量了电路的每个部分。

此致、

Jan Visser

您好、Jan、

是的。 可以了。

您好、Pablo、

还有新消息吗？

此致、

Jan Visser

您好、Jan、

再次表示歉意、但我们仍在研究这一点。 我将在48小时内返回给您最后一个答案。

此致、

Pablo Armet

您好、Pablo、

您是否有适合我们的最终答案或解决方案？

谢谢。

伤害

您好、HARM、

遗憾的是、我们没有具体的解释。 我们怀疑可能的原因是、在快速衰减期间、低电感电机中的电流下降速度过快、导致电流降至零、并在 TOFF 到期之前沿相反的方向流动(如下面第二个波形所示)。 这将解释为何在电感较高的电机中不存在噪声。 我们建议通过调整 RCA 和 RCB R&C 来降低 TOFF  

很抱歉、我们没有明确的解决方案。 如果上述建议不起作用，请告诉我，我们可以集思广益，提出其他想法。

此致、

Pablo Armet

您好 Pablo、 除了 RCA 和 RCB、我们还调整了电流保持电流以消除噪声。 Jan 已经解释了这一行动。 我们没有成功地将其完全删除。 我们仍有10%至15%的噪声产生、因此无法通过测试。

调整 RCA 和 RCB 可降低斩波频率、约为15kHz、这是一个主要缺点。 当电机被激活/静止且保持电流时、您会听到高噪声。

现在、我们只能看到针对这个特定项目的一个解决方案。 我们必须重新设计电路板、以便能够在电机处于活动状态/静止且具有保持电流时将衰减模式设置为固定(慢速或快速衰减)。 这当然不是我们等待的解决方案。 不仅时间明智、而且还会带来额外成本。

对于其他项目、由于缺少空闲 IO 引脚、我们没有此固定衰减选项。 回到 Allegro A3977SLP-T 是唯一的选择、但由于当前的市场形势、这也会增加成本。

或者、您是否看到了另一种解决方案？

此致、
伤害