[参考译文] DRV8876：器件故障

您好 Danilo、

我将查看原理图以确定可能的根本原因。 我将在24小时内回来。

此致、

Pablo Armet

您好、Pablo、

散热焊盘的尺寸。 在我们的应用中、散热焊盘通过过孔数量连接到一个广泛的 GND 层。 在实验室测试期间、我们没有看到 DRV8876有任何明显的发热。 除其他外、大多数 DRV8876故障都是在电机无负载运行(150 - 200mA)时在软件调试期间发生的。
在数字方面、作为机器人清洁器的一部分、DRV8876的2个单元在负载下发生故障、在软件调试期间有6-7个单元发生故障。 我正在附加2张图片、其中3张图片是 DRV8876失败的。 不幸的是，图片不是很清晰。 在将 DRV8876作为机器人的一部分运行时、电机驱动器的工作时间超过300小时。 在软件调试期间失败的 DRV8876在失败前工作了几十分钟。

我通过私人消息分享了损坏 IC 的一些照片。

此致、

Danilo

您好 Danilo、

[引用 userid="432284" URL"~/support/motor-drivers-group/motor-drivers---internal/f/motor-drivers---internal-forum/1134518/drv8876-device-failure/4213919 #4213919"]从数字上讲，作为机器人清洁器的一部分，DRV8876的2个单元在加载过程中失败，在软件调试过程中有6-7个单元[/quot]

他们是否能够始终如一地导致故障？ 我正在尝试了解这是否是系统故障(意味着可重复性)。  

[引用 userid="432284" URL"~/support/motor-drivers-group/motor-drivers---internal/f/motor-drivers---internal-forum/1134518/drv8876-device-failure/4213919 #4213919"]在软件调试过程中失败的 DRV8876s 在失败前几十分钟内就能正常工作。

您能否让他们提供有关何时使用断点的详细过程？ 触发断点后、nSLEEP、电源电压和驱动器的其他控制引脚会发生什么情况？

此致、

Pablo Armet

您好、Pablo、

请参阅下面我们客户的评论。

您好 Danilo、

在上述图片或私人消息图片中、我没有看到 DRV8876有任何明显损坏。  您能不能更详细地告诉我们损坏的性质或它们是如何爆炸的？  比如、某些引脚现在是否相互短路或接地短路？  专门针对软件调试故障。   

在 DRV8876工作后、MCU 是否仍然工作、因此您仍然可以进行调试、但电机不会旋转？   

我检查了图像中芯片的批次追踪信息、它们是合法的。   

最后、您能否在软件调试期间验证3.3V 电压轨是否稳定？  确保它不会低于3.3V。  您的1A LDO 应该可以正常工作、但只需进行检查、因为它连接了很多东西。   

此致、

Jacob

您好、Jacob、

以下是 我们客户的回应。

首先、DRV8876上没有明显的损坏。 在不使用万用表进行电源测试的情况下、输出和输入端均未出现短路、彼此之间或接地端均未短路。 加电后、即使没有连接负载、两个 DRV8876也会开始发热。 稍后将使用示波器进行更详细的调查。
我想补充的是、DRV8876没有同时老化、而是一个接一个。 每一个都开始间歇性工作、然后失败。

是的、在 DRV8876发生故障后、MCU 继续照常工作、但没有电机。 但这会使调试变得困难。

感谢您检查这些芯片以使其合法化。

是的、3.3V 电压轨在软件调试期间保持稳定、没有明显的骤降。

此致、

Danilo

您好 Danilo、

奇怪的是、很抱歉您遇到了这个问题、我们不得不提出这么多问题。  有趣的一点是输入或输出上没有短路。   

发生故障后、如果您更换 DRV8876芯片、电路板的工作方式是否会像新芯片一样？   

我还想知道、如果您使用 EVM、是否会发生同样的问题。  我猜这是一个不同的 MCU、那么您是否认为能够将导线跳转至 EVM 上的 DRV8876、并查看是否发生相同的故障？  我试图排除与 DRV8876芯片相关的 PCB /原理图问题。  

谢谢、

Jacob

您好、Jacob、

请参阅以下客户的回复。

首先、如果您更换所有出现故障的 DRV8876芯片、则 PCBA 功能将完全恢复。 但是、如果您继续使用此板进行软件调试、则 DRV8876芯片会在一段时间后再次出现故障。
至于用 EVB 替代微控制器和 PCB、则无需这样做。 一年前、我们被迫使用 MCU GigaDevice 替换 MCU ST。 在此之前、我们开发了一个包含2个由 MCU ST 控制的 DRV8876芯片的板。 一切都很好、包括在调试软件时。 因此、3个组件已更改：MCU、固件和 PCB 布局。 问题出在哪里？ 什么会损坏 DRV8876？
我联系了 GigaDevice 技术支持以获得帮助。 为了了解处于调试模式的 MCU 对损坏 DRV8876的影响、您认为他们需要提出哪些问题？

此致、

Danilo

您好 Danilo、  

我注意到、您可以直接从 MCU 连接到 DRV8876输入引脚、而没有任何与该连接串联的限流电阻器。  我建议添加一个100Ω Ω 1KΩ Ω 的串联电阻器、以限制逻辑电平输入引脚(IN1、IN2、nFAULT、nSLEEP、PH/IN2、 PMODE)。 我想知道这些引脚是否有过大的电流流经它们、最终会损坏芯片。  将此更改作为您的下一版电路板的优先级。   

超出推荐工作条件的数据表中的值仅会损坏 DRV8876。  调试期间 MCU 上的断点不应损坏 DRV8876、因为它是一个单独的芯片。  我们仍在内部讨论这一问题，并试图提出另一个失败原因。   

我想问 GigaDevice 在断点期间调试模式期间是否有任何 IO 引脚功能更改-是否禁用了任何内部保护或电流限制？  除 SWDIOx/SWCLK 外、任何引脚是否有在调试期间被激活的内部上拉或下拉电阻器？   

此致、

Jacob

您好、Jacob、

我刚刚收到了我们客户的这封电子邮件。

遗憾的是、我已经在办公室工作了一段时间、因此我无法快速检查您的解决方案。 现在、该解决方案已经过测试、但无法正常工作。 1kΩ Ω 电阻器与 DRV8876控制器中的控制线路 IN1和 IN2串联安装。 在运行1小时内、一个 DRV8876停止工作。

此致、

Danilo

您好 Danilo、

感谢客户提供信息。

根据到目前为止的信息、这个问题主要发生在软件调试期间。 让我们重点研究一下软件调试期间发生的情况。 正如 Jacob 建议的、MCU 的 IO 功能是否会在断点期间发生变化。 尤其是在连接到电机驱动器的 IO 上。 在断点期间、连接到 DRV 引脚的 GPIO 是变为低电平还是变为高电平？  

此致、

Pablo

您好、Pablo、

  我们的客户在10月18日之前的假期都不在办公室、因此无法使用他们的测试设备。

请参阅以下他的电子邮件。

关于您的问题、GD 技术支持的答案是：在调试模式下、内核停止、GPIO 配置不受影响。 然而、当内核停止时、输出上的电压电平不会改变(高电平或低电平)。
对于定时器/PWM–这取决于软件配置。

例如、如果 DBG 控制寄存器(DBG_CTL0)中的 DBG_CTL0_Timer1_HOLD 位被置位并且内核暂停、Timer1计数器停止计数、并且所有通道的 PWM 输出也会停止。

在我休假之前、调试期间另一个 DRV8876PWPR 烧毁。 此时、我没有使用断点。 由于程序中存在错误、电机控制以比平常更高的频率切换电机的旋转方向。 这可能是造成损害的原因。

此致、

Danilo

您好 Danilo、

感谢您转发信息。

[引用 userid="432284" URL"~/support/motor-drivers-group/motor-drivers---internal/f/motor-drivers---internal-forum/1134518/drv8876-device-failure/4362181 #4362181"]例如，如果设置了 DBG 控制寄存器(DBG_CTL0)中的 DBG_CTL0_Timer1_HOLD 位并且内核停止，则 Timer1计数器停止引用和所有通道的 PWM 输出也会停止[/COUNTING]

那么、当 PWM 输出关闭时、INx 信号的值是多少？ 在触发断点之前、PWM 信号是否保持在最后一个值？ 或者该值是否会下降到0V。  

[引用 userid="432284" URL"~/support/motor-drivers-group/motor-drivers---internal/f/motor-drivers---internal-forum/1134518/drv8876-device-failure/4362181 #4362181]]在我休假之前、另一个 DRV8876PWPR 在调试期间烧坏了。 此时、我没有使用断点。 由于程序中存在错误、电机控制以比平常更高的频率切换电机的旋转方向。 这可能是造成损害的原因[/引述]

如果电机上的电压突然变化、假设它处于正向、IN1和 IN2突然变化、以便方向变为反向、则电机中的电感将防止电流突然反向流动。 下图显示了此操作。 从正常运行状态转换到快速衰减类似于从正向电流转换到反向电流方向。 当切换到反向时、电流将保持相同的方向、电流将流回 VM、直到电流衰减超过0A 并开始反向(反向)流动。 如果在电机线圈中存在大量能量时发生转换、则流回 VM 的电流可能会导致电源电压尖峰超过建议的工作电压。  

我认为正在驱动的电压接近绝对最大 VM 电压、并且将能量重新添加到 VM 会导致过压情况。  

此致、

Pablo Armet

您好、Pablo、

我们的客户去度假、刚回到工作岗位。 请参阅以下他的评论。

我对拖延答复表示歉意。 首先，我感谢你在上一封信中的详细答复。 度假回来后、我们还准备了另一台泳池清洁器和一台烧坏的 DRV8876。 发生故障的 DRV8876元件对外壳造成了物理损坏、很可能是过流造成的。 这是具有类似损坏的第二个产品。 在与我的团队进行集体讨论后、决定将硬件保护级别从2.7降低到1.9安培(更改了 ipropi 电阻器以实现此目的)。 以这种方式升级的多个机器人将在周末进行测试。 关于调试期间组件的故障(我们有10多个此类情况)、我们进行了代码审查以澄清问题。 为了提高可靠性、进行了一些更改后、下周初将重复进行实验室测试。

保护运行电流降低至1.9A 的测试未成功结束。 DRV8876中的一个烧毁(请参阅随附的照片)。 在下一步中、我们将保护阈值更改为1安培。 实验开始24小时后、两种升级产品都继续工作。
我不清楚如何计算持续最大电流。 我们如何计算它以选择最佳电流保护阈值？

此致、

Danilo

您好 Danilo、

[引用 userid="432284" URL"~/support/motor-drivers-group/motor-drivers---internal/f/motor-drivers---internal-forum/1134518/drv8876-device-failure/4379817 #4379817")我不清楚如何计算持续最大电流。 如何计算该值以选择最佳电流保护阈值？[/QUERT]

选择电流调节限值时、应确保 RMS 电流不会对 IC 产生高温。 要考虑的另一个变量是 BDC 的浪涌和堵转电流。 在电机堵转和启动期间、应将电流限制为低于 OCP 值并高于电机的标称 RMS 电流。   

[引用 userid="432284" URL"~/support/motor-drivers-group/motor-drivers---internal/f/motor-drivers---internal-forum/1134518/drv8876-device-failure/4379817 #4379817"]保护操作电流降至1.9A 的测试未成功结束。 DRV8876中的一个烧毁(请参阅随附的照片)。 在下一步中、我们将保护阈值更改为1安培。 实验开始24小时后、两种升级的产品都将继续工作。[/报价]

很有趣 您使用的电机的典型浪涌电流和电机堵转电流是多少？  

[引用 userid="432284" URL"~/support/motor-drivers-group/motor-drivers---internal/f/motor-drivers---internal-forum/1134518/drv8876-device-failure/4379817 #4379817"]为提高可靠性进行了一些更改后，下周初将重复进行实验室测试。

让我了解测试结果的最新情况。

此致、

Pablo Armet

您好、Pablo、

以下是 我们客户的反馈。

感谢您提供信息。 在任何情况下、1安培电流限制测试均失败-其中一个 DRV8876烧毁。 同时、一些由3.3伏电源供电的组件出现故障。 电机的欧姆电阻为10欧姆。 电源为机器人提供29伏电压。 机器人由长达12米的电缆供电。 此外、控制电机的固件具有软启动和软停止功能。 我看不到浪涌和堵转电流问题。

此致、

Danilo

达尼洛

明白。 感谢您的更新。 此时、我不敢肯定是什么导致了问题。 如果它不是 OCP、那么电机充当发电机时 BEMF 可能会导致过压？ 客户是否有用于 BEMF 保护的电路？

此致、

Pablo Armet

达尼洛

关于 Pablo 的观点-请尝试在使用器件中的电池为系统供电的同时执行此调试。  在我的最后一份工作中、我们的工作台测试设置无法像电池那样吸收反电动势、并且构建了具有大电容器的特殊滤波板来解决这个问题。  也许使用电池供电的机器人进行调试会为您带来更好的结果？  这种方法不太方便、因为您必须使电池充满电、但至少对于这里的初始测试、值得一试。

谢谢、

Jacob

您好、Jacob、

请参阅我们客户的回复。

感谢您的建议。 我一定会尝试使用此应用程序。 在我们的机器人中、由于功耗显著(60-120瓦)、存在实现困难。 至于针对 BEMF 的保护、我们不提供它。 但我们将尝试此选项。 目前、我们专注于寻找解决该问题的软件解决方案。 因此、我重写了将 PWM 发送到 DRV8876PWPR 的 IN1输入的计时器驱动程序。 新固件目前正在多个机器人中进行为期几天的测试。 IN1和/或 IN2上的一些尖峰是否可能导致 DRV8876PWPR 发生故障？

此致、

Danilo

您好 Danilo、

[引用 userid="432284" URL"~/support/motor-drivers-group/motor-drivers---internal/f/motor-drivers---internal-forum/1134518/drv8876-device-failure/4391892 #4391892"]是否可能会导致 IN1和/或 IN2上的某些尖峰导致 DRV8876PWPR 发生故障？

如果尖峰大于5.75V、则为是。   

此致、

Jacob

您好、Jacob、

请参阅我们客户提供的其他信息

1.很抱歉，问题措辞不正确。 我是指输入 IN1 (假设为100% PWM)或 IN2处的短脉冲、但不超过3.3伏。
2.我们在两个 DRV8876PWPR 均烧坏的情况下对 PCBA 进行了 X 射线测试。 请参阅随附的图片 Pico 1和 Pico 2。 我们认为、明显缺乏焊料。 它应填充焊盘的整个区域并流入5个过孔、以实现更好的导热性。 但我们不认为这可能是 DRV8876PWM 发生故障的主要原因。 你有什么看法？
发现一些烧毁的 DRV8876PWPR 具有失败的 VCP。 这是否可以提示发生了什么？
4、我们选择 IMODE 功能四级2。
也就是说、电流斩波响应模式是逐周期的。 但是、如7.3.3.2.2逐周期电流斩波段落(请参阅随附的 Pic3)所示、禁止使用100% PWM。 在我们的应用中、PWM 很可能达到100%。 这是否会导致 DRV8876PWPR 发生故障？

此致、

Danilo

您好 Danilo、

[引用 userid="432284" URL"~/support/motor-drivers-group/motor-drivers---internal/f/motor-drivers---internal-forum/1134518/drv8876-device-failure/4396835 #4396835"]2. 我们 X 射线使用两个 DRV8876PWPR 烧坏了 PCBA。 请参阅随附的图片 Pico 1和 Pico 2。 我们认为、明显缺乏焊料。 它应填充焊盘的整个区域并流入5个过孔、以实现更好的导热性。 但我们不认为这可能是 DRV8876PWM 发生故障的主要原因。 您的意见是什么？[/引述]

我对此进行了研究、最终找到 了《PowerPAD 热增强型封装 》应用手册、特别是 2.4热过孔中的第5段 介绍了这一点(请参阅下图)-您实际上不希望焊料流入过孔、 因为将电源板连接到平面本身的焊料较少。  这是 该应用报告的较短版本、 它实际上显示了您的布局与"所需的标准布局"和散热焊盘区域中的过孔相匹配。  确保过孔直径为13mil 或更小。  

尽管如此、  DRV8876数据表中的10.2.1 HTSSOP (PWP)布局示例确实建议在散热焊盘下使用12个通孔、看起来您只有4个：  

总之、缺少焊料- X 射线中显示的焊料量对于您设计的散热焊盘/过孔布局而言似乎足够、但您的散热焊盘和过孔网格可以改进。  令我惊讶的是、与之相比、其他 E2E 帖子很少涉及 X 射线。  

[引用 userid="432284" URL"~/support/motor-drivers-group/motor-drivers---internal/f/motor-drivers---internal-forum/1134518/drv8876-device-failure/4396835 #4396835"]3. 发现一些烧毁的 DRV8876PWM 具有失败的 VCP。 这是否可以提供一些有关发生什么情况的提示？

今天有几位团队成员外出、但当他们回来时、我会提醒他们注意这一点。  通过查看方框图、我猜这表示 VM 上的过压事件损坏了 VCP 电荷泵。  

[引用 userid="432284" URL"~/support/motor-drivers-group/motor-drivers---internal/f/motor-drivers---internal-forum/1134518/drv8876-device-failure/4396835 #4396835"]5. 也就是说、电流斩波响应模式为逐周期模式。 但是、如7.3.3.2.2逐周期电流斩波段落(请参阅随附的 Pic3)所示、禁止使用100% PWM。 在我们的应用中、PWM 很可能达到100%。 这是否会导致 DRV8876PWPR 发生故障？[/QUERP]

我不这么认为、但我需要要求一位经验丰富的同事进行确认。  我认为器件只会停止驱动电机、直到 输入信号再次变为低电平然后变为高电平。  H 桥将处于制动、低侧慢速衰减状态、因此电流不应增加。  但是、由于您正在搜索软件解决方案、我会尝试添加一个将占空比限制为99%或99.5%的检查、看看这是否能修复任何问题。   

此致、

Jacob

[引用 userid="411901" URL"~/support/motor-drivers-group/motor-drivers/f/motor-drivers-forum/1134518/drv8876-device-failure/4381054 #4381054"]应选择电流调节限制、使 RMS 电流不会对 IC 产生高温。 [/报价]

但驱动器芯片具有内置的热关断保护功能、因此芯片不应因过热而损坏。

Brian

[引用 userid="432284" URL"~/support/motor-drivers-group/motor-drivers/f/motor-drivers-forum/1134518/drv8876-device-failure "]

 您能在下面帮助我们解决 DRV8876PWPR 的问题吗？ 根据我们的客户、

在连接了调试器的实验室测试期间烧坏了几个 DRV8876PWPR、在测试运行期间还烧坏了几个实际产品中的 DRV8876PWM。

[/报价]

您好！

1.我已经梳过整个线程、没有找到 VM 引脚上的电源电压是多少。 它是否隐藏在某些密码中？

2.芯片工作的输入模式是什么-相位/使能或 PWM？ (PMODE =低电平还是高电平？) 如果它在 PWM 模式下运行、那么您是否可以更改为 PH/EN 模式？ 我认为 PH/EN 对芯片更安全、因为如果采用 PWM 模式、输出引脚在 PWM 信号处于低电平期间处于高阻态、并且电机 BEMF 会导致引脚 VM 上出现高电压、 更重要  的是、如果 OUT1或 OUT2高于 VM+0.9V 或低于-0.9V、则芯片可能会损坏。  在 PH/EN 模式下、当 PWM 信号为低电平时、较低的 FET 导通、BEMF 电流不能导致更高的 VM 电压。  

我建议在 OUT1和 OUT2之间添加2对肖特基二极管、其中一个阴极连接到 VM、另一个阳极连接到 GND、以防止引脚降至 GND 以下和 VM 以上。 绝对规格为0.9V。

Brian

你好  

我需要有关该主题的帮助。

感谢 Danilo 的帮助。

我必须进一步调查并找出 DRV8876故障的原因。 最近、我们有许多池清洁器(这是我们的产品)、其中两个电机在数十小时后停止工作。 在调查期间、一个或两个 DRV8876失败。

因此、我有几个问题可以帮助我澄清失败的原因。

1. 输入 IN1 (假设100% PWM)或 IN2处的短脉冲、但不超过3.3伏会导致组件发生故障吗？
2. 我们 X 射线使用两个 DRV8876PWPR 烧坏了 PCBA。 请参阅随附的图片 Pico 1和 Pico 2。 我们认为、明显缺乏焊料。 它应填充焊盘的整个区域并流入5个过孔、以实现更好的导热性。 但我们不认为这可能是 DRV8876PWM 发生故障的主要原因。 你有什么看法？
3. 发现一些烧毁的 DRV8876PWPR 具有失败的 VCP。 这是否可以提示发生了什么？
4. 我们选择 IMODE 功能四电平2。 也就是说、电流斩波响应模式为逐周期模式。 但是、如7.3.3.2.2逐周期电流斩波段落(请参阅随附的 Pic3)所示、禁止使用100% PWM。 在我们的应用中、PWM 很可能达到100%。 这是否会导致 DRV8876PWPR 发生故障？

提前感谢、

Evgeny

您好、Evgeny、

[引用 userid="514862" URL"~/support/motor-drivers-group/motor-drivers/f/motor-drivers-forum/1134518/drv8876-device-failure/4398744 #4398744"]输入 IN1 (假设为100% PWM)或 IN2处的短脉冲、但不超过3.3伏、会导致组件发生故障？

如果是短脉冲、那么为什么说100% PWM？ 引脚 PMODE 处的电压是多少？

我认为 IN1或 IN2上的短脉冲不会对芯片造成任何损坏。 原因是零。

如 X 射线中芯片下方散热焊盘上显示的焊料一样、即使未完全填充、也不应导致过热损坏、因为报告指出、即使在调试期间以空载运行电机、也不会产生热量、但芯片仍会损坏。

Brian

您好 Brian、

[引用 userid="106056" URL"~/support/motor-drivers-group/motor-drivers/f/motor-drivers-forum/1134518/drv8876-device-failure/4398965 #4398965">如果是短脉冲、那么为什么说100% PWM？ 引脚 PMODE 处的电压是多少？

这只是一个猜测。 我们使用的微控制器中发现了几个未记录的问题。

PMODE 引脚通过一个47k 电阻器接地。

[引用 userid="106056" URL"~/support/motor-drivers-group/motor-drivers/f/motor-drivers-forum/1134518/drv8876-device-failure/4398965 #4398965"]关于 X 射线中芯片下方散热焊盘上的焊料、即使未完全填充、也不应导致过热损坏、因为报告指出、即使在调试过程中以空载运行电机而不产生热量时、芯片也会损坏。

由于 DRV8876在负载下或没有负载时会灼伤、无论是否存在明显的物理损坏、这种现象的原因可能不止一个。 其中一个原因可能是芯片冷却不足。 但这只是一个假设。 这是真的吗？ 还是令人难以置信？

Evgeny

您好、Evgeny、

PMODE=0表示芯片处于 PH/EN 模式、因此 PWM 为低电平期间输出没有高阻抗、但它处于制动模式、这更安全、可以避免 BEMF 将 VM 推高。

芯片损坏、但没有过热或过流的燃烧迹象。 这使我认为损坏是由 VM 上的过压引起的。

假设 VM = 29V 且电机电阻= 10欧姆、我认为该电机具有高 BEMF 常数 KB。 驱动器芯片损坏的一种方法是在高 PWM 占空比下电机突然反向期间。 如果电机在高速时反向、则 VM 承受2x 29V = 58v、超过40V 的绝对最大值  

您能否使用慢速加速来更改软件、这将有助于在电机速度反转期间降低 VM 上生成的电压？

Brian

您好 Brian、

[引用 userid="106056" URL"~/support/motor-drivers-group/motor-drivers/f/motor-drivers-forum/1134518/drv8876-device-failure/4400887 #4400887"]您是否可以更改加速度较慢的软件、这将有助于在电机速度反转期间降低 VM 生成的电压？

当前软件已经实现了您描述的机制。 电机的旋转方向按以下顺序发生变化：软停止(约300ms)、停止(约500ms)和反向启动。  我们在 PCBA 电源线上安装了一个33伏 TVS 二极管。 现在、两个更新的 PCBA 正在作为机器人的一部分进行测试。

Evgeny

您好、Evgeny、

我将继续调查您的问题、并在周一反馈给您。

谢谢、

Pablo Armet

[引用 userid="514862" URL"~/support/motor-drivers-group/motor-drivers/f/motor-drivers-forum/1134518/drv8876-device-failure/4402550 #4402550">我们在 PCBA 电源线上安装了一个33伏 TVS 二极管。 现在、两个更新的 PCBA 正在作为机器人的一部分进行测试。[/QUERP]

好主意。

Brian

Evgeny、

是否有任何更新？  如果问题已解决、请单击已解决。

此致、

Ryan