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[参考译文] DRV8305-Q1:放大器输出上的噪声与充电泵活动同时发生

Guru**** 657930 points
Other Parts Discussed in Thread: DRV8305
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/1132922/drv8305-q1-noise-on-amplifieroutput-coincident-to-chargepump-activity

器件型号:DRV8305-Q1
主题中讨论的其他器件:DRV8305

您好!

我将在24V/350W BLDC 电机电子原型中使用 DRV8305NQ。  

电机控制基于 F280049和 instaspin FOC 软件。

该实现方案靠近 DRV8305评估板。

基本上、系统按预期工作、但传入相电流信号的质量存在问题。

通过应用软件监测相电流信号可以看出、存在幅值高达2A 的短时干扰、

即使功率级未切换也是如此。  根据 instaspin FOC 软件、在低侧 FET 导通时间的中间对信号进行采样、

即、在采样点周围的特定时间范围内没有切换事件。 所有三个电机相电流信号均同时采样、

每个模块由 F280049控制器的三个 ADC 单元中的一个组成。

  

干扰主要同时影响全部三个信号。

对信号 IA 的影响最小、对信号 IC 的影响最大。  

通过增加 PVDD 电源电压(例如从10V .....开始)、干扰的振幅在上升 32V)。   

我可以找到 DRV8305的干扰和电荷泵运行之间的相关性。  

粉色:充电凸"飞"电容器 CP2H 处的电压

蓝色:相电流信号  

红色:相位电压(恒定、无开关)

不带电机运行的系统(无切换):

电机运行时的系统:

电荷泵脉冲(即干扰)与电机 PWM 开关同步、并反复漂移到 ADC 采样点。  

作为背景信息: 相电流信号配置为:

半桥"脚"中的2m Ω 分流器

放大(DRV8305放大器) x20 (  偏移1、65V、即0A = 1、65V)

从而产生40mV/A    

 根据3、3V 信号范围、理论电流范围为+/-41、25A

使用12位 AD 转换器时、分辨率约为20mA/lsb

暂时搁置的效果是否基本为人所知?

到目前为止、我无法检测到对 DRV8305 EVM 的影响。 我想、这是经过优化的布局。  

我们原型硬件的布局主要靠近 EVM、但可能不是最佳布局。

是否有机会检查我们的设计的某些方面?   

 

如何削弱电荷泵对测量的影响?

注1:作为试验,我在每个飞跨47nF 电容器的电流路径中添加了一个12欧姆的串联电阻器,这会显著降低干扰。

但是、这不是 ACC。 应用手册/不适用于最终设计。

注2:在 CPH2上连接示波器探针(或短线)会影响干扰振幅!  

此致  

Martin Bayer      

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    您好、Martin、

    感谢您在 E2E 上发布您的问题。 我将与团队协商、并打算在下周中之前提供反馈。

    我想回顾一下原理图和布局、以帮助调试这种情况。 您是否能够提供一个 pdf 格式的文档?

    47nF CP2H 电容器的额定值也是多少?

    此致、

    Akshay

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    您好!

    感谢您的评论优惠、附带了所需的文件  

    e2e.ti.com/.../A134A04pdf.zip

    电荷泵飞跨电容器具有以下关键规格:

    通常、DRV8305周围的所有支持电容器都选择为 MLCC 类型。

    此致

    Martin Bayer

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    您好、Martin、

    感谢您提供必要的文档。

    我将与团队一起回顾、并打算在下周提供反馈。

    此致、

    Akshay

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    您好、Martin、

     

    这些干扰是在什么电压下捕获的? 这些干扰在10V 时是否是不可接受的?

     

    您能否隔离 CSA 层、我想查看它们是否靠近电荷泵电容器 CP1H 和 CP2H? 可能会有一些噪声耦合到 CSA。

     

    我认为这些电容器的额定电压不够高。 是否可以使 CP2H 电容器具有更高的额定电压? 我们的 EVM 为 CP2H 使用100V 额定电容器、为 CP1H 使用50V 额定电容器。 此外、您的 VCPH 的额定电压是多少?

     

    您的设计中是否有散热过孔?

     

    此致、

    Akshay

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    您好、Akshay、

    感谢您的宝贵意见、

    我开始了多项优化信号质量的试验、但最终无法在现有 PCB 设计的范围内实现重大改进。

    首先回答您的问题:

    如果通过监控 ADC 转换结果(DRV8305与 F280049连接)来分析信号质量、则基本噪声的范围约为10lsb。 对于  +/-41A 的满量程范围和~20mA/lsb 的分辨率、这是可以接受的(<0.05%)。 干扰以 振 幅高达2A 的"峰值"表示、这超过测量范围的5%。 尖峰在发生频率的振幅和频率上有所不同。

    在10V 电源(PVDD)下、干扰不会生效。

    我似乎几乎是这样、在10V 以上会有一个保留或类似的东西。 将 PVDD 增加到该水平以上会导致开始"双稳态生成"。 随 PVDD 的增加而增加。 我们的标称目标工作电压为24V (18..32V)。

    控制 CSA 层布线略费力、无法提供概述、但我检查了是否存在电荷泵和 CSA PCB 资源的关键混合物。 根据我的观点、用于充电泵和 CSA 的区域、轨道和层之间存在明显的区别。

    为了检查 MLCC 可能的降额效应、我使用100V 类型的 CPH2电容器进行了组装。  不幸的是没有显著的效果。

    DRV8305的散热焊盘下方支持接地层的过孔(9x)。

    好消息是、如果将 TI-DRV8305EVM 与 F280049 Launchpad 配合使用、我无法观察到相电流信号线上的任何干扰。

    从原理图视图中可以看到、我们的电子设计非常接近  DRV8305EVM 和应用手册。 从 DRV8305 OPAMP-OUT 到 F280049 ADC-IN 的电路有一个显著的差异:在 DRV8305EVM 中、设计了一个使用串联电阻器(56R)和电容器(2nF)的 RC 电路。 我们的设计仅支持信号线路中靠近 ADC 输入的100pF 电容器。 在我们的设计中尝试添加 RC 电路显示出了小幅改进、但总体上并未抑制暂时抑制效果。

    从 PCB 布局视图中可以看到、该 EVM 是最优设计。 相比之下、我会判断我们的设计不是最佳的 conc。 阻塞电容器。 为了降低干扰、我进行了一些优化关键轨道的试验、取得了微小的成功、但我从未实现 EVM 的信号质量。

    我还使用充电电容器组装了 EVM、由我们的电子产品使用、但没有效果。  

    虽然我不清楚根本原因、但我希望通过重新调整 PCB 布局以连接阻塞电容器 、可以解决这个问题。

    此致

    Martin       

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    您好、Martin、

    感谢您的反馈。 如果您从修改 PCB 布局中获得任何其他信息、请告诉我。

    此致、

    Akshay