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[参考译文] DRV8837:观察到的 Rdson 超出规格

Guru**** 1623435 points
Other Parts Discussed in Thread: DRV8837, DRV8837C
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/1009475/drv8837-out-of-specs-observed-rdson

器件型号:DRV8837

您好!

我们目前以以下方式使用 DRV8837:它是用于高功率转矩电机的次级低压驱动器。 其目的是在所需转矩较低时更好地控制电机电流。 DRV8837用于提供高达1A 的环路控制电流、之后主驱动器接管并驱动电机中高达10A 的电流。

由于主驱动器与28VDC 配合使用、因此需要将两个驱动器分开。 这是通过2个 MOSFET 晶体管来完成的:它们在 DRV8837使用时通过,并在主驱动器运行时打开,以避免通过低压轨产生故障。

但是、我们注意到、当 P3V3A = 3、3V 时、DRV8837使用其电源轨 P3V3A 供电时、其功率损耗非常高。 因此、我们稍微更改了电路板、使 P3V3A = 5.3V、以便我们可以与数据表中的 RDSon 数据进行比较。

电机为2.35欧姆、13.8mH、无反电动势。

提供给 IN1/IN2引脚的命令是一个70%占空比前向/制动命令:IN1 = 3、3V、IN2 = 3、3V 30%的时间、0V 70%的时间。 PWM 频率为20kHz。

下面是 OUT1 (黄色)和 OUT2 (蓝色)波形。 当处于正向状态时、V (OUT1)= 4、4V 且 V (OUT2)= 0.55V。 当处于制动状态时、V (OUT1)=-0.55V & V (OUT2)= 0.5V。

然后、电机端子上的平均电压约为2.35V、我们的电流探针证实了这一点、显示电流约为1A

为什么我们在高侧和低侧都看到如此高的 Rdson? 计算得出的总 Rdson (Top+BOT)为1.5欧姆!

然后,我们使用16%的 PWM 尝试了相同的命令类型(前进/制动),结果为:

  • V (OUT1)= 5.1V
  • V (OUT2)= 100mV

这对应于340mA 的电机电流、以及接近1欧姆的总 Rdson (Top+BOT)。

即使我们的 PCB 设计不当(并非如此)、也无法在没有充分意图的情况下生成+600 Mohms 电源或接地迹线。

P3V3A 电压轨上 µF 大约120 μ A (施加 V BIAS 和最坏情况下的容差)、DRV8837是该电压轨上唯一的 IC。

V (OUT1)和 V (OUT2)直接在 DRV8837的输出端测量、我们还测量了 V (HB1)和 V (HB2)(在分离晶体管之后)、以确保它们没有故障。 我们在 几个10mV 内将 V (OUT1)=V (HB1)和 V (OUT2)=V (HB2)设为 V。

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    您好!

    有关示波器捕获的快速问题。  输出似乎摆动到低于 GND。  该通道中是否存在一些偏移、如果纠正该偏移、输出实际上会更高?   

    热性能是导致 Rdson 高于预期的原因之一。  您是否已确保将 PowerPAD 焊接到 PCB 上?  如果您有热像仪或热电偶、您可以测量外壳温度吗?   

    此致、

    Ryan

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    关于示波器捕获:测量前没有偏移、多次检查并校准每个探头。 探头 GND 是净 R3V3A。 它会低于 GND 摆动,因为它会进入制动模式:半桥2的低侧始终打开,而半桥1在顶部和 BOT 之间交替亮起。 因此、在制动过程中、由于电机的电感、电流会保持一定程度的相同、电流从 R3V3A 流经半桥1的低侧流向电机。 我认为我们看不到体二极管压降(即使值相似)、因为半桥1的低侧应该导通。  

    在低电流(16% PWM、340mA 电机)下、制动模式下的 V (OUT1)约为 -200mV (很抱歉、我在 OP 中没有提到)。

    这是布局:

    它远非完美(GND 平面中过孔太少)。 我无法真正确保暴露焊盘焊接良好、但我相信分包商的回流工艺。  

    在低电流(340mA)情况下、我们在外壳顶部测量了45°C (Ta + 15°C)。 然后、我们推断、在芯片内部功率耗散的估算下、在大多数情况下、结温为70°C。 根据数据表、这将导致 Rdson 总量增加约25%。 相反、我们有(看起来) 200%的效率。  

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    实际上、在 IC 下方的图形中、我没有看到任何散热过孔。  那么、这是该方形中唯一用于耗散的铜吗?  还是过孔未正确显示?   

    关于制动、我仍然对我看到的情况感到困惑。  只有在开关期间、您才会看到输出低于 GND、因为输出处于 HIZ 状态、电流流经体二极管。  您能否在与输出相同的示波器捕获上绘制输入、以便查看器件是否正常工作。   

    此致、

    Ryan

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    您是对的、焊盘下方没有任何散热过孔、因为我们认为这会使回流变得困难、并且不可能更改组件。 在事后看来、在靠近接地焊盘的位置应该至少有2到3倍的过孔、以减少从焊盘到接地平面的热阻。

    以下是(1) 12%命令和(2) 70%命令的范围读数。 1到4 (黄色、蓝色、粉色、绿色)的信号为:IN1、IN2、OUT1、OUT2。 请注意不同的垂直刻度。

    正如您在(1)中看到的、在制动期间(IN1=IN2=1)、OUT1为负值、但太接近0V、以至于成为体二极管压降。 这在我看来表明它正在正常制动、因为在这种模式下、OUT1和 OUT2都应该是 L (不是您建议的高阻态、这将是惯性模式)。

    在 OUT2变化时更明显:我们从大约100mV IN (1)变为600mV IN (2)。 电机仍然是相同的、不会以1A 的电流升温(几度、不足以达到显著值)。 仅使用读数和电机中的235欧姆计算得出的电流为(2) 1,16A:这意味着低侧的 Rdson 大约为500 Mohms。 即使在结温为100°C 或150 C 时、这也远远超出了我们的预期

    这些测量的电压基准是 DRV8837的 GND 引脚(我们在外露侧焊接了一根导线)。

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    好的、这是我在逻辑方面所期望的。  如果您再次阅读上述消息、我并不意味着制动器为 HIZ。。在死区时间和切换期间会出现 HIZ 状态。

    您可以检查 IC 上的器件型号吗?  可能需要很长时间、但有一个称为 DRV8837C 的引脚对引脚兼容 IC。  此器件具有与您看到的类似的 RDSon 值。

    https://www.ti.com/lit/ds/symlink/drv8837c.pdf

    此致、

    Ryan

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    回复此邮件、因为我无法回复您的最后一封邮件。

    就是这样、在订购时出现了一个简单的错误、通过了检查、因为我不知道"C"版本的存在。 如果我知道它、我就会检查它。 非常感谢、我感到很放松、但仍然很高兴这种可能性没有让我想起。

    祝你度过美好的一天!

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    很棒!  我花了一些时间来考虑它...很高兴它得到了解决!  将关闭此案例。

    祝您度过美好的一天!