[参考译文] DRV8432：VREG 干扰会触发过流和欠压保护

尊敬的 Kai：

感谢您在论坛上发帖。

OC_ADJ 需要一个连接到 AGND 的电阻器来设置过流限制。 如果 AGND 偏移2V、过流故障将在下限触发。

我必须查看您的原理图、以了解导致 AGND 和 GND 之间电压差的原因。 您是否能够共享驱动器原理图？

您的设计中是否直接连接了 AGND 和 GND？ 如果放置了一个电阻器、这可以解释两个接地端之间的电压差。

您好！

感谢您的快速响应。
AGND 和 GND 通过1欧姆电阻进行连接、如数据表所述。
电路图来自 TI 评估板。
PWM_A 至 PWM-D、RESAB、RESCD、FAULT 和 OTW 信号是否正确参考 AGND？

这是原理图的摘录。

没错。 这些信号由以 AGND 为基准的 VREG 输出供电。 但是、如果 AGND 和 GND 直接连接或通过1Ω Ω 电阻器连接、我们建议将这些信号连接到 GND、如 EVM 设计和数据表所示。

您能否直接连接 AGND 和 GND。 这将有助于修复接地偏移。 如果这不起作用、请告诉我、我可以为您提供更多帮助。

我已通过一个0欧姆电阻器连接 AGND 和 GND。
问题仍然存在。
我已附上屏幕截图、您可以在其中看到 BST_A (黄色)、BST_B (红色)和 VREG (蓝色)处与 GND 相关的电压。

你有其他建议吗？

尊敬的 Kai：

只需确认一下、AGND 和 GND 之间是否存在2V 峰间电压问题？ 还是仅仅是驱动程序无法正常工作的问题？ 您能否提供 AGND 到 GND 电压的波形？ 尝试在电压探头上使用弹簧钩、以获得更准确的测量结果。

遗憾的是、屏幕截图没有提供更多有用的信息。 VREF 迹线中有一些大的尖峰、但它们的持续时间非常短。 但是、如果 VREF 下降得非常低、则可能会导致驱动器出现故障。 驱动器的所有数字电路均在 VREF 电压下运行。 如果 VREF 电压下降、可能会导致驱动器无法正常工作。

我认为问题是 DRV8432中的内部比较器由于 VREG 的干扰而检测到错误电平。 产生此干扰的原因可能是 BST 引脚的电压接近0V。

如何防止这种情况？

所附为通过 AGND 和 GND 直接连接实现的所需筛查。
AGND 至 GND (蓝色)
BST_A (黄色) BST_B (红色)至 GND。

尊敬的 Kai：

感谢您提供我请求的示波器图像。 AGND 到 GND 电压非常不稳定、这也会导致 VREF 电压变得不稳定。 如前所述、如果 VREF 信号不稳定、内部电路可能无法正常工作。

我想知道器件是否已损坏。 您是否曾尝试用新 IC 替换过 IC？ 如果不是、请尝试一下、观察 VREF 是否变得更加稳定。 我建议不要首先连接电机、以验证驱动器是否正常工作。 然后连接电机并尝试驱动它。

关于您的问题：我们已经尝试了具有相同行为的不同驱动程序。

我已经进行了进一步的测量。
在随附的 scrennshot 中、您可以看到以下电压：
黄色= BST
红色= GND
深蓝色= VREG
浅蓝色= GVDD (交流耦合)

您可以看到、BST 的电平大约为8V。
在我看来、二极管后面的 BST 应该至少具有11V。

我目前没有对此行为的解释...

尊敬的 Kai：

感谢您提供信息。 我还对导致 BST 电压降低的原因感到困惑。 尽管波形非常奇数。 有时、它似乎在25V 左右达到峰值。

GVDD 中似乎也存在很多交流耦合。 您的 PCB 中可能存在一些噪声耦合。

请给我大约24小时来调查这些结果。 我想花更多的时间来完全了解低 BST 电压和 GND 偏移的根本原因。

提前感谢您的耐心等待。

尊敬的 Kai：

我仍在调查中。 请再给我24小时。

您好！
有关该问题的更多信息。
在开关时、OUT 引脚上的电压会增加。 请参阅随附的图片。

所示为针对 GND 测量的不同输出电压。

尊敬的 Kai：

您能告诉我范围内的每个轨迹是什么吗？

开关时、输出电流预计会增加。 如果未优化布局并且未最大程度地减小高 di/dt 环路、则可能会出现一些振铃振荡、从而导致电压升高。 最大限度地减少这些振荡的一种方法是添加缓冲器或最小化高 di/dt 环路。

如上所述、可以看到 OUT_A、OUT_B、OUT_C 和 OUT_D 电压。

测量时以 GND 为基准。

你好

我们当前假设 DRV8432中的 Mos-FET 同时开关、因此 PVDD 和 GND 电势会振荡。

我们移除了负载和滤波器、
然后、我们在 OUT_Pins 和 GND 之间连接了一个1200欧姆的电阻器、为高侧 FET 的自举电容充电。

即使在这种配置下、工作电压也会瞬时下降。

所附图片显示了这种情况和相关电压：
深蓝色= PVDD=24V (交流耦合)
浅蓝色= OUT_A
红色= OUT_B
黄色= BST_A

所有测量值均与 GND 相关。

尊敬的 Kai：

在 PVDD 和 OUT_X 上可以看到的20-50MHz 频率下的振荡 可能是由 PCB 走线和组件的寄生电感和高 di/dt 引起的。 Pablo 已经提到了解决这一问题的方法。

我将重点介绍 PCB 布局、DRV8432是一款非常紧凑的器件、因此对于更高的电流而言、PCB 设计可能具有挑战性。 此外、您还添加了电流感应电阻器、可带来额外的寄生电感并使设计更加复杂。

DRV8432的输出上升/下降时间约为14ns、这确实很快、并使得 PCB 布局至关重要。

如果您可以共享 PCB 布局进行审阅、或者您可能应该能够将其秘密发送给 TI 工程师。

此致、

Grzegorz

尊敬的 Kai：

我同意 Grzegorz。 这可能是电路板上寄生元件导致 VM 振荡的问题。 如果您可以通过私人消息共享 PCB 布局、我很乐意查看它、并在需要时提供改进建议。

对于所示的示波胶图、输出中没有电感。 我们移除了输出上的滤波器、还移除了电机。 从我的角度来看、在仅保留 DRV8432之前、所有的电力输送部件都已被淘汰。 出于测试目的、1200欧姆电阻器与低侧 MOSFET 并联。
前一条消息中的示波器中的深蓝色= PVDD=24V (交流耦合)为24V_POWER_IN 电压。 通过1200欧姆电阻器、输出电流为20mA。

关于 Grzegorz 消息：当未连接电机时、电流感应电阻器不应产生影响。

这就是我们假设 DRV8432中一个半桥的低侧和高侧 Mos-FET 同时开关的原因。 在这种情况下、电源将短接几 ns。

请在下图中解释 TDT 的含义吗？

尊敬的 Kai：

如果您怀疑交叉传导、我会尝试测量感应电阻器上的电压(弹簧钩直接连接感应电阻器的 GND 侧)。 它可能会给出一些答案、但对于这些频率、电阻器将是 RL 电路、而且甚至弹簧钩也可能会拾取一些噪声。

您是对的、没有输出电流感应电阻器不应发挥重要作用。 没有输出电流、但 MOSFET 具有输出电容、并且在半桥开关操作期间会产生一些电流。 很难说该电流是否会导致此类振铃。

电路板上会发生很多奇怪的情况、可能使用 DRV8432EVM 进行初始测试是一个不错的选择、如果一切正常、则可以使用有问题的 IC 替换 DRV8432。 这将显示问题是由您的电路板还是 DRV8432引起的。

此致、

Grzegorz

尊敬的 Kai：

感谢您提供信息。

这是 FET 开关时插入的死区时间、以防止半桥的两个 FET 同时导通。

我同意 Pelikan 的说法。 您应该尝试使用 EVM 在与电路板相同的配置下测试负载。 如果未发现任何问题、则可能意味着 PCB 可能存在不正确的情况。

您可以尝试的另一件事是用新 IC 替换电路板上的其中一个 IC、然后查看 IC 或 PCB 是否出现问题。

您好！

非常感谢您的回答。
同样、测量设置为无负载、1200欧姆电阻并联到低侧 MOSFET。
正如建议的那样、我们在电流感应电阻器(0.01欧姆)上进行了测量、并在开关时刻发现了非常高的电流。

连接的是另一个电压为以下的示波器：
黄色=电流感测电阻两端的电压
绿色= OUT_C 处的开关边沿
蓝色是电流感应电阻器 GND 处的短路探针、作为用于检测示波器通道中误差的 GND 基准。

OUT_C 在下降沿之后达到-8V。
不应由于低侧 MOSFET 上的内部二极管而产生该电压。

尊敬的 Kai：

感谢这些波形。  

您能告诉我们感应电阻器的尺寸是多少(0805、1210等)？

此致、

Grzegorz  

Kai、

感谢您提供相关信息。

您是否放大了感应电阻器上的电压？ 或者、您是否正在测量"MEAS_AB"或"MEAS_CD"处的电压？ 如果是这样、电流大约为175-A、这非常大。 我怀疑这可能会损坏驱动器。 您是否尝试使用新 IC 替换它？ 这有帮助吗？

你好

我们有第二块板以相同的行为连接。 直接在 MEAS 电阻器上测量电压。
可在以下链接中查看 MEAS_AB 和 MEAS_CD 电阻器的类型。
https://docs.rs-online.com/3094/0900766b8002e768.pdf

今天、DRV8432评估板已推出。 我们将使其运行并执行进一步的测量。

大家好、

感应电阻器上的第一个正弦波的周期约为18ns、因此其频率约为55MHz。 几乎找不到有关电阻器 ESL 值的任何信息、但一些制造商表示其低电感 SMD 电流感应电阻器的 ESL 为0.5-5nH。 在这种情况下、我们假设感应电阻器的 ESL 约为2nH、得出其电抗

XL = 2 x Pi x f x L = 6.28 x 55 x 10^6 x 2 x 10^-9 = 0.69 Ω

感应电阻器的电抗远高于其0.01欧姆的电阻、这将在这种快速峰值/振铃期间导致该感应电阻器上的主要压降部分。 我只能猜测导致这些单个正弦波的峰值电流为1-10A。 看一下这些单个正弦波的时序、电流1-10A 并非由输出 MOSFET 电容的开关引起、我还认为几 ns 内可能会发生交叉问题。 现在、为什么会发生这种情况：

- DRV8432时序接近临界值、并且它们具有非常短的跨导周期可能是正常的、在正常工作期间、MOSFET 体二极管的开关运行和反向恢复导致的 di/dt 可能会导致检测电阻器上出现更高的电压峰值、

-交叉传导可能是由干扰 IC 时序及其"智能栅极驱动和交叉传导预防"的非最佳 PCB 布局引起的

-这可能是由 DRV8432损坏造成的。

我认为使用 DRV8432EVM 板可以排除上述一些可能的原因。

以上都是我的想法、我可能是错的。

在下降沿之后返回"OUT_C 达到-8V。
该电压不应由于低侧 MOSFET 上的内部二极管而产生"-该压降主要是由感应电阻器、DRV8432和 PCB 迹线的 di/dt 和寄生电感引起的。 这就是 PCB 布局对于快速开关 MOSFET 电路非常重要的原因。 DRV8432的上升/下降时间约为14ns、这种速度非常快、并且每个1mm PCB 走线都很重要、其寄生电感也很重要。

此致、

Grzegorz

尊敬的 Kai：

对于高速开关 MOSFET 电路的感应电阻器而言、这是一个不好的选择。 它们的 ESL 可能很高、更好的选择是1210、2512等 SMD 电阻器、更好的选择是采用1020、1225等宽封装或专用低电感电流感应电阻器的 SMD 电阻器。 电流感应电阻器下方作为参考平面的接地层也有助于限制感应电阻器的寄生电感。

由于该感应电阻器具有高 ESL、我在上一篇文章中提到的1-10A 电流可能会低得多。

希望 EVM 板能带来一些答案和积极成果。

此致、

Grzegorz