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[参考译文] DRV8302:开关降压转换器不工作的问题

Guru**** 2379960 points
Other Parts Discussed in Thread: DRV8302, TPS54160, BOOSTXL-DRV8301, DRV8303, DRV8301
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/671926/drv8302-problem-about-switching-buck-converter-not-working

器件型号:DRV8302
主题中讨论的其他器件: TPS54160BOOSTXL-DRV8301DRV8303DRV8301

尊敬的 comunity:

DRV8302的降压转换器似乎有问题。 我将其焊接到以下原理图中:

我在相关引脚上获得的电压电平如下:

我正在使用12V VDD 为芯片供电。

(不) FAULT 被拉至低电平-您能不能建议我还能检查什么来找出导致此不需要的操作的原因。

如果需要、这里也是电路板的 PCB。

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    您好、Zhivko、

    我认为您不能将 SS_TR 引脚保持悬空。 我想您需要在这里放置一个电容器。

    TPS54160是我们在 DRV8302中使用的降压转换器。 该数据表介绍了如何在 P18上选择电容器。
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    尊敬的 James:

    根据数据表、您似乎是对的-我将添加此电容器并报告。 我希望我可以保持线程打开一段时间。

    此致

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    Zhivko、

    我看到您还询问 nFAULT 是否被保持在低电平。 在该芯片中、降压和电机驱动器部分未在内部连接。 当您修复降压转换器时、可能仍然存在一个问题、会触发我们的保护功能之一并将 nFAULT 保持在低电平。 要了解 nFAULT 引脚为何为低电平、请通读数据表(7.3.4)中有关保护特性的部分。 您可以在运行或启动期间探测电路、以确定器件是否检测到任何这些故障。
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    正如 DRV8302文档(8.2典型应用页面21)中所述、我刚刚焊接了0.015uF、但这并没有帮助-同样的情况-我获得了与上述相同的电压。

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    "当你修复降压时"... 是-问题是如何解决... 您知道我如何进行故障排除吗?

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    当我打开12V 电源时、BST_BK 缓慢(在5秒的时间范围内)变为5V、但 PH 始终保持在0V。

    此外、Vsense 始终保持0V、但我看到的是 TPS54160数据表中的 corect ss_tr 和 en 行:

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    Zhivko、

    我认为 VSENSE 上的电阻分压器可能没有正确的值。 请仔细查看 TPS54160数据表中的第8.3.8节、了解如何选择这些电阻器。
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    我从另一个项目( 第7页)获得了此值复制粘贴-现在我按照您的建议重新计算了-我得到:

    R2=10k Ω

    R1=10kOhm *((5-0.8)/0.8)= 52.5kOhm
    我焊接了这两个-插入了12V 电压、没有区别... :(
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    Zhivko、

    您的原理图中 D4的用途是什么? 您可以将其删除吗?

    请查看 TPS54160数据表中的第9.2.2节详细设计过程(第31页)。 我浏览了本节内容、并注意到您的自举电容器是建议值的两倍。 这可能会导致降压转换器无法正常工作。 如果可能、您可能希望尝试使您的设置与设计示例相同、然后一次更改一个组件、直到获得所需的性能。

    此外、您可能希望在调试过程中使用示波器。 这将有助于您检查降压开关是否正常或是否存在其他问题。
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    尊敬的 James:

    是的、我可以删除 D4、并且确实删除了它。

    根据数据表、我将 PH 和 BST 之间的电容器更改为100nF、重新插入12V 电压、无变化-仍然没有变化。

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    您好、Zhivko、

    您可能需要使用示波器来查看哪些引脚工作正常、哪些引脚可能没有正确的输出信号。 这将帮助您重点关注调试活动。

    初始错误组件也可能会损坏此器件。 您可以尝试另一个器件或另一个电路板吗? 我再次查看了您的电路板图片、看起来就像您用手焊接了 IC 和周围的元件。 在尝试另一个器件之前、请确保所有焊盘都没有旧焊料。 焊接新器件时、请使用焊剂、并确保引脚之间没有焊接桥。

    此外、我建议查找适合电路板焊盘的正确组件。 对于电路板上的焊盘、您的许多组件可能太大或太小。 在挤压过程中、这是可行的、但在这种情况下、有时很难用手焊接良好的连接。

    如果您要进行原型设计/概念验证、我建议您使用我们的 EVM (DRV8302-HC-C2-KIT 或 BOOSTXL-DRV8301)、这样您就不必担心设计中的电路板级问题。
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    尊敬的 James:

    是的、我一直使用示波器、问题在于知道什么是信号、输出什么电压、这就是我在第一篇文章中记录电压电平的原因。

    但是、现在我在启动 drv8302芯片时发布所有信号。 也许您可以更好地诊断(附加到 Word 文件)e2e.ti.com/.../osciloscope_5F00_traces.docx

    是的、可能是器件损坏了-但我已经重新焊接了另一个芯片。 现在我订购了其中3个、我认为这比 Farnell Aprox 340€的参考设计更便宜。

    关于电桥是的、我使用磁通、我确保没有电桥(我重新焊接了一部分一次)、然后您可以检查示波器迹线-如果有桥-两个相邻引脚具有相同的迹线-但从图片中您可以看到它们没有。

    关于焊盘-是的、我知道这应该在另一个 PCB 迭代中固定-一些电容器在0805中不可用、我将1206器件焊接到0805焊盘-但我已仔细检查过没有短路 (我认为来自范围的迹线也证实了这一点-否?)

    希望您的团队中对该器件具有良好知识的专家能够找出该器件不起作用的原因(我发布的文档中的范围跟踪可能会有所帮助)?

    是否有一些看门狗引脚可以知道该部件是否处于活动状态?

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    Zhivko、

    感谢您分享示波器截图。 我看到降压转换器完全不工作。 此器件的 PowerPAD 是否正确接地? 由于降压转换器是完全独立的裸片、并且降压引脚附近没有接地引脚、因此降压转换器唯一可用的接地端是通过底部的焊盘。 当我与一位同事讨论您的问题时、他向我指出了这一点。
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    您好、Zhivko、

    是否有关于您的问题的新更新或 PCB/原理图的新迭代?
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    我从 Farnell 订购了3块新芯片、但由于它们缺货、我还在等。

    我几乎100%确定接地焊盘已焊接、但我计划在 GND 焊盘下方放置一个大的导孔、以便能够从底部焊接它。

    现在、我在下方有小通孔、无法用铁焊接它。

    我想、较大的过孔可能会使我的 GND 焊盘被焊接。

    为什么在地球上 Farnell 没有储备这种芯片?

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    您好、Zhivko、

    我不确定 Farnell 的情况如何、但您可以直接使用 TI 商店从我们订购器件

    要将 PowerPAD 焊接到芯片上、您可能需要考虑使用回流焊技术。 从底部通过较大的过孔进行焊接可能不可靠。 以下是有关器件焊接的几个应用手册:

    表面贴装组件的安装

    SMT 封装的波焊暴露

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    我刚刚获得了新的 DRV8302 (Farnell 提供的3个部件)、对其进行了重新焊接、只是发现我将偏置引脚悬空-是的、这里没有1MOhm 电阻器。

    这是否是部件不工作的原因?

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    很明显、底部图片中指出的这个和短路引脚解决了这个问题。

    BUCK 现在是触觉生成3.3V。 感谢您的慷慨支持!

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    我想知道-如果我不想降压操作、我可以让偏置引脚悬空吗?

    更准确地说、我在 PCB 上有另一个 DRV8302、我不希望降压转换器在其上运行-因此我将一些引脚悬空-这是否正常? 我用红色矩形标记了这些引脚-现在我要在此 DRV8302上打开 nOCTW 引脚、并按如下方式连接引脚:

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    我认为您连接降压转换器的方式很好、尤其是在您不使用降压转换器的情况下。 由于您确实连接了一些引脚、因此请确保 EN_BUCK 为低电平-这是您所做的。

    我很难从原理图中看出为什么您看到 nOCTW。 如果 IC 变热、则可能是由过热情况引起的。 如果不是、那么在某种程度上存在过流情况。 查看数据表第7.3.4.1、7.3.4.5和7.3.4.6节、了解哪些条件会导致过流错误。 这将有助于集中精力进行调试。 测量 FET 两端的电压。 如果 FET 缓慢导通或在正常运行期间具有高 VDS 电压、则可能需要在 OC_ADJ 引脚上选择不同的电阻器。 否则、其中一个开关节点上可能存在短路情况。
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    它是低电平的-因为我误解了我需要将它拉高-现在我在 SW 中(在 stm32f3中)执行了该操作、现在它不是低电平-所以它看起来不错。 故障引脚也是如此-我需要将它们拉高、以便它们不会发生故障。

    " 如果 IC 变热"。 我仍然没有尝试打开电机,因此他们肯定不会因为这个原因而变热:)因为我错误地读取了 FAULT 和 OCN 引脚。

    我将使用 stm32f3芯片上的 DAC 设置 OC_ADJ 引脚-我需要通过软件控制最大电流-我希望该器件能够正常工作。

    明天我将尝试转动一些有刷两相电机-我期待着这样做! )到目前为止很好:)

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    我还连接顶部和底部 PCB。 我使用的 MOSFET 是 IRFS7530TRL7PP。

    原理图: e2e.ti.com/.../2350.shema12-_2D00_-Schematic.pdf

    e2e.ti.com/.../shema11-_2D00_-PCB_2D00_bottom.pdf

    e2e.ti.com/.../shema11-_2D00_-PCB_2D00_top.pdf

    我使电机接通12V 电源、而不是尝试使用24V 电源、并且驱动器变得更热-进入故障状态。 电流消耗(显示在电源上)达到187mA。

    现在、它还报告了12V 上的故障、我无法使电机转动-可能是什么问题?

    当我打开电源流耗为14mA 时、在我更改 INH_A 和 INH_B 上的 PWM 后、它开始消耗193mA 电流并进入故障状态并保持在该状态(无法通过切换 EN_GATE 复位)... 我相信24V 在这个驱动器芯片的工作范围内非常低。
    驱动程序变热、因此我只能在超过3秒的时间内触摸它。

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    您好、Zhivko、

    如果 DRV8302变得很热并且未响应 EN_GATE 信号、则可能会损坏或 FET 损坏。 查看数据表中的第7.3.4节、并探测电路板以确定器件报告故障的原因。

    您使用的是3 PWM 还是6 PWM 模式? 如果您使用3 PWM 模式、我仍然会将未使用的输入(INLx)接地、而不是将其保持悬空。

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    我使用的是3PWM 模式、我对如何在 PWM1和 PWM2上放置 PWM 信号(在底部图片中标记)以使两相有刷电机左转以及如何放置 pwm1和 pwm2以将其右转有疑问:


    好的、我会将 INLx 接地、但在第二个 PCB 版本上-可以假设它在12V 电压下工作而不将 INLx 接地、它也应该在24V 电压下工作吗?
    您能否检查 PCB 布局(我附上了 PDF)以查看是否巧妙地连接了 GND - PGND、AGND 和 GND? 我在数据表中看到它提到 AGND、PGND 和 GND、但这3个接地在数据表的布局图中不清晰可见-您可以通过该图来阐明还是验证该图来阐明这一点吗?



    是否有可能由于电力线上缺少电容器而损坏栅极驱动器?

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    另一件事-在焊接新芯片的情况下 -我看到该迹线变得非常热:

    设计电路板时、我遵循数据表建议、从星号连接接地端(电源接地端和 drv8102 GND)-我是否应该尽可能地连接这些接地端?

    和 fyi -我断开了 SS_TR 引脚- BUCK 工作正常。

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    以下是三 PWM 模式下 A 相和 B 相的 PWM 驱动真值表:

    Inha INHB 电机方向
    0 PWM 左侧
    PWM 0 没错
    1 !PWM 没错
    !PWM 1 左侧

    关于接地和 PCB 布局、您希望布线尽可能宽、并承载大电流。 这包括 VM、GND 和电机相位布线。 如果您从以下链接下载硬件设计文件、它们会提供良好的布局示例。

    具有 DRV8301和 NexFETTmMOSFET 的电机驱动 BoosterPack

    三相无刷/PMSM (永磁同步电机)高电流电机控制解决方案

    具有 DRV8302和 Piccolo MCU 的三相 BLDC 和 PMSM 电机套件

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    现在、当我在 INHA 和 INHB 上发出 PWM 信号时、由于 GVDD 欠压、我产生了奈特故障。 请参阅下面的示波器跟踪。 这可能是什么原因、也可能是什么原因? 您是否认为 MOSFET 栅极消耗的电流过大?

    我正在使用: IRFS7530TRL7PP

    栅极驱动 RMS 电流= MOSFET Qg×开关 MOSFET 数量×开关频率

    栅极驱动 RMS 电流= 236 * 2 * 23 = 10.856mA

    这应该在 drv8302规范范围内-是吗?

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    我能够移动电机、但 MOSFET 变得非常热。 我可以看到以下示波器图片:

    在 PWM2上(PWM1为0V):

    在 GL_B 上:

    我想找出问题的根源、我看到 INH_B 设置为24kHz 的 PWM 频率、INH_A 设置为0kHz、我使 GL_B 和 GH_B 同时打开-这是怎么可能的?

    我唯一想到的是电流限制模式-我看到的是这种电流限制吗? 从数据表中、我读出"如果 M_OC =低电平、栅极驱动器将以逐周期电流限制模式运行"。 在本例中、我将 M_OC 设置为低电平。

    BIAS 引脚的用途是什么? 对于上部示波器迹线-我已将其悬空-但今天将其连接到1Mohm 以查看它是否会产生任何影响。 此外、在数据表中的一些原理图上、电容器连接在其他原理图上、电阻器连接到 GND -原因是什么? 连接偏置的正确方法是什么?
    偏置是否可能影响电流限制、或者是否与电流限制有任何关联?

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    Zhivko、

    您是否有 GLB 和 GHB 上电压的示波器截图? 测量 DRV8302引脚和 FET 栅极引脚上的此电压、以查看一个栅极充电和另一个栅极放电之间是否存在任何重叠。 该器件应具有内部握手机制、以防止击穿。 如果由于某种原因仍然发生击穿、您可以使用 DTC 引脚增加死区时间。

    您是否解决了 UVLO 问题? PVDD 或 GVDD 可能会发生 UVLO。 有时、如果应用使用高电流且电源轨崩溃、UVLO 将在启用和禁用之间切换器件。 大电流会通过两种方式导致电源轨崩溃:电源上的电流限制会降低电压、或者电源和电路板/IC/FET 之间的阻抗会导致电压下降。 在 DRV8303引脚处探测 PVDD 以查看情况是否如此。

    我认为 BIAS 引脚用于禁用 DRV8302芯片上的 SPI 功能。 DRV8301/2/3都使用相同的裸片、但 DRV8302不使用 SPI、因此在引脚上放置电阻器或电容器有助于防止噪声耦合到该裸片。 引脚 µF 表中的"将1M Ω 电阻器连接到 GND、或将0.1 μ F 电容器连接到 GND "。 数据表不建议将此引脚保持悬空。

    如果您认为 OCP 运行不正常、请尝试更改 OC_ADJ 引脚上的电阻值。 如果 FET 导通时间较长、则可能会触发 VDS 感应。
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    是的、我通过将大电容焊接到电源轨来解决 GVDD 欠压事件(正如我在上一篇文章中所写的那样)。

    这是在我将 BIAS 引脚焊接到1MOhm 电阻器后拍摄的图片-但我无法解释整个过程都是使用4A -我设置了4A 电流限制、所有这些只是用于开关 MOSFET、而不连接电机... 我需要更深入地检查这一点-以回答所有能量耗散在哪里...

    我认为这种欠压事件是由于 PCB 存在未知原因而发生的。

    关于 OC_ADJ -我已将 DAC 从我的 uC 连接到 DAC、并禁用过流限制、DAC 将3.3V 输出到 OC_ADJ (目前我仍在使用 DRV8302进行适当的电机操作时)。

    HEREare 电机相位1的图片(蓝色为 GHA 黄色 GLA)

    电机相位2 (蓝色为 GHB 黄色 GLB)

    这是不可解释的-为什么它在12V 电压下吃4A -请参阅下图

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    Zhivko、

    如果仍然存在欠压事件、则电路板的电源入口点和 PVDD 引脚/FET 之间可能仍存在一些布线阻抗、从而导致电源崩溃。 探测 PVDD 引脚和电路板的电源入口点应确认这一点。 如果电压相同、则布线阻抗可能很小。 如果它们不同、则布线阻抗是一个问题。

    如果在开关期间 FET 击穿是一个问题、则需要放大栅极驱动信号的边缘。 如果在转换期间、两个信号都不是0V、则可能会发生击穿。 但是、器件保护应注意这一点。

    此外、当您放大栅极驱动信号时、请检查以确保栅极或栅极驱动引脚上没有发生电压过冲或下冲。 如果布局不良、栅极驱动路径中的寄生 LC 组件会导致振铃/过冲/下冲。 这可能会损坏 FET。

    有时 FET 会短路。 检查 FET 以确保它们都正常运行。
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    好的、我认为我的想法有一些缺陷-我不确定为什么在 PWM1存在且 PWM2为0V 时 GL_A 和 GH_A 反相。

    我认为正确的情况应该与此类似(GL_A 或 GL_B 的栅极信号之一应该为0V)(0V 用水平绿色线表示):

    但实际上情况如下:

    因此、随着最后一种情况的发生-我将两个 MOSFET 短路-我确信我缺少一些东西... 为什么 GH_A 或 GL_A 的其中一个门不是0V、而 GH_A 是反转 GL_A?

    以下是布线:

    PWM1

    PWM2

    栅极信号-蓝色 GH_A、黄色 GL_A:

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    我想尝试在没有连接 MOSFET 的情况下运行 DRV8302 -现在我看到我是否移除栅极电阻器-芯片停止输出 GL_A 和 GL_B -所以可以在没有连接 MOSFET 的情况下运行 GL_A 和 GL_B 吗?

    另一件事- GH_A 和 GH_B 之间的死区时间是否很短、以至于接地 MOSFET 开启 A 相和12V MOSFET 开启 A 相? 这是我现在看到的短路情况的唯一解释-增加 DTC 是否有帮助(增加死区时间)?

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    刚刚焊接了新 MOSFET、相位 MOSFET 短路的问题消失了。 (笑)检查每一个排水口和源口之间的距离都很近——那么我怎么能分辨出他们的问题…… )

    它现在开始工作了。