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[参考译文] DRV8302：栅极驱动器故障排除

admin
Guru**** 2382480 points
Other Parts Discussed in Thread: DRV8302, DRV8703-Q1, DRV8703D-Q1
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/684448/drv8302-gate-drive-troubleshooting

主题中讨论的其他器件：DRV8302、 DRV8703-Q1、 DRV8703D-Q1

仍然存在类似的问题。 是否可以发布到我的主题-或者我是否应该打开新主题？

我不确定-我正在检查未连接 MOSFET 的栅极驱动器的运行情况(更不用说电机)。 我焊接了新的 DRV8203芯片。 我看到 GH_A 和 GL_A 在很短的时间(250ns)内都打开。

GH_A 约为11V

GH_B 约为8V

在安装 MOSFET 的情况下、这是相同的吗？ 是否对 PHASE_A 上的 GND 和24V 短路不是一件好事？ 我在这里缺少什么？

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    TI__Guru**** 2382480 points
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    Zhivko、

    如果您为每个新问题/功能问题创建一个新帖子、我们更愿意这样做。 这有助于使具有类似问题的人员更容易搜索帖子。 由于这行提问不再与 BUCK 有关、我将主题拆分为新帖子。

    移除两个 FET 并查看栅极驱动输出实际上并不是一项有效的测试、因为高侧栅极驱动器使用需要参考开关节点的电荷泵。 但是、我意识到由于高电流消耗、您不需要在电路板上同时使用两个 FET。

    您能否将高侧 FET 放回电路板上(如果可能、请使用新 FET)。 然后将开关节点与接地端之间的大电阻(约50kOhm)连接/焊接在一起。 对于此测试、最好将低侧 FET 保持在电路板之外、因为低侧栅极驱动器以接地为基准。 现在、拍摄与上一帖子相同的示波器截图。

    此板上有两个 DRV8302器件、对吧？ 您是否遇到了这两种情况下的高电流消耗问题？
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    TI__Guru**** 2382480 points
    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。

    "然后将开关节点与接地端之间的大电阻(约50kOhm)连接/焊接在一起。"
    是否应通过某个功率电阻器连接 GND 和高 A MOSFET 的源极？ 我可以想象、它会以几安培的电流快速烧坏...

    电路板专为两个而设计、但第一个电路板不起作用-我移除了第二个电路板和所有 MOSFET。

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    TI__Guru**** 2382480 points
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    Zhivko、

    只需选择一个放置在实验室周围的常规1/4 W 或1/8 W 电阻器。 只需确保其电阻较高。 我在下面附上了我建议的测试设置的图片。

    由于器件上的保护和死区时间控制、我仍然怀疑击穿问题。 但是、执行此测试仍然是一个好主意、因此我们可以确保它是否是/不是栅极驱动器、或者在我出错的情况下。

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    TI__Guru**** 2382480 points
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    大家好、James -这里是示波器图片-以及从我修改的电路板中将 SH_A 的示波器测试更改成了50kOhm 接地的动画。

    您可能还记得、我是线性更改 INH_A 占空比、这是最新的示波器跟踪：

    您可以看到两个栅极同时打开... 这是怎么可能的？ 我认为这会缩短 Phase_A 的时间...

    另外一件事-我将 INL_A、INL_B 和 INL_C 悬空-但这应该没问题-正如我从原理图中看到的、它们在芯片内部被拉低。 您能否确认这是正常的？
    来自数据表：

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    TI__Guru**** 2382480 points
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    Zhivko、

    看起来您在 FET 栅极处进行测量。 由于栅极驱动输出和 FET 栅极之间的阻抗、您可能会遇到击穿。 尽管我们的器件尝试防止击穿、但芯片会"认为" FET 已关断、但由于栅极未完全放电、FET 未完全关断。 我的下图显示了经过修改的测试设置、以帮助确认这一点。 如果您在器件 GHA 引脚和 FET 栅极进行探测、我预计会看到两个不同的信号。

    从您在上一篇文章中发布的原理图中、我看到栅极驱动路径中有一些电阻器会影响栅极放电的方式。 您可以做的一件事是移除栅极至接地电阻器、并使栅极驱动路径中的电阻器为0欧姆。 这应该可以解决问题、但是、您可能需要检查以确保 DRV8302和您使用的 FET 可接受栅极驱动迹线上的过冲/下冲电压。 这种过冲/下冲来自封装和布线寄生效应。

    如果可能、在未来的布局版本中、请尽可能缩短栅极驱动输出和 FET 栅极之间的布线。

    如果您希望将电阻留在电路中、请遵循应用手册 MOSFET 和 IGBT 栅极驱动器电路基础知识中的指南。 R_GATE 在第15页上计算得出。 您可以将一个二极管与其并联(第3.4.1节)。 第3.5节介绍了 RGS 电阻器的设计。

    由于 INxx 引脚具有内部下拉电阻器、因此您可以将未使用的引脚保持未连接状态。

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    TI__Guru**** 2382480 points
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    尊敬的 James：

    是的、您是对的、我在高 MOSFET 的栅极上有电阻器。 不幸的是，我没有3个探针，同时也没有像你提议的那样拍摄3个示波器，但我只有2个探针。
    这里是该电阻器 drv8302侧的示波器图(黄色)和 MOSFET 栅极信号图(蓝色)。

    我仍然不知道两个门是如何同时打开的？ (我在上一帖子中拍摄了示波器图片-是否可以知道原因？

    有趣的是、在某种程度上、我不会在 GH_A 和 GL_A 上获得输出-在某种程度上、该信号是浮动的-我制作了视频以更好地显示 PWM 占空比(24kHz 时)-原因可能是什么？

    这是 INH_A (蓝色)和 GH_A (黄色)的视频

    和视频 INL_A (蓝色)和 GH_A (黄色)

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    TI__Guru**** 2382480 points
    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。

    Zhivko、

    我刚刚意识到、该器件使用自举架构、而不是电荷泵架构来实现高侧栅极驱动。 这意味着我建议使用50kOhm 电阻器进行的测试可能会干扰高侧栅极驱动器的运行。 很抱歉、我在建议测试时没有考虑这一点。

    您可以尝试的另一项测试是将两个 FET 放回电路板上、将47欧姆电阻器替换为0欧姆电阻器、并完全移除栅源电阻器。 要最大限度地减小电路板上的大电流、您可能需要使用电源的 PVDD 限流功能。 此外、您应该只运行足够长的系统、以便在调试时进行示波器截图。

    我不确定我在这里还能提供什么其他建议。 数据表可保证握手、以帮助保护外部 FET。 驱动器和 FET 之间的任何阻抗都可能影响握手电路。 DRV8302具有 DTC 引脚、可在栅极驱动输出和 FET 栅极之间存在阻抗时增加额外的死区时间。

    其他可能的问题可能是手工焊接或其他一般布局问题造成的。 此外、在不采取适当的 ESD 预防措施的情况下处理电路板和元件可能会损坏器件、并且它们可能以意外的方式运行。

    我们的 DRV8302-HC-C2-KIT 可实现与您的系统具有类似电源要求的系统。 如果您目前正在尝试实现概念验证、那么购买此套件可能更值得您花时间、这样您就可以让电机旋转起来。 完成此操作后、您可以将此板的性能与您的板进行比较、以帮助进行调试。 此外、该套件的设计文件可从网站免费下载。 FET 的规格与 FET 相似、因此、如果在电路板上进行其他修订、您可以使用这些设计文件作为布局示例。

    此外、在上一个主题中、您说过您正在尝试使用此器件驱动直流电机。 如果这是您的应用、您可能需要考虑我们专  为该应用设计的有刷直流栅极驱动器之一。 EVM 也比 DRV8302-HC-C2-KIT 便宜得多。

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    TI__Guru**** 2382480 points
    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。

    好的、我还将焊接较低的 MOSFET 并实现过流保护。

    要计算 OC_ADJ 引脚上的电压跳闸点(我使用 DAC 设置)、我仅获得20mV -为 IRFS7534 MOSFET 获取10A 电流、为其焊接1.95m Ω。
    可能很难将 DAC 设置为输出20mV - 因为它具有很低的电压。

       //设置电流限制
       // 1000 == 1V
       // MOSFET RDS_ON = 1.95m Ω
       //
       // I = V/R -> V = I * R
       // I = 10A
       // V = 10A * 0.00195 Ω= 0.0195V = 20mV

    对此有任何意见吗？

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    TI__Guru**** 2382480 points
    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。
    根据数据表(第7页、"电流保护"部分)、VDS 保护仅在0.125V 至2.4V 的电压下可靠运行。即使您的 DAC 可以实现20mV、DRV8302也可能无法在该电平下可靠地触发。

    当我在上一篇文章中提到电流限制功能时、我指的是您的工作台电源。 您可以限制工作台提供输出的电流、以帮助保护您的设备。
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    TI__Guru**** 2382480 points
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    是的、但如果我启用较差电源的电流限制-结果是当发生过流(设置为0.9A)时电压会立即下降。 这使得故障排除更加复杂...

    TDRIVE 和 IDRIVE 在以下文档的第10页进行了说明：  

    作为我遇到的防止击穿问题- 您知道吗？drv8302包含 tdrive 和 idrive 功能？

    我还在考虑 DRV8703QRHBRQ1，但 Farnell 目前不销售这些器件-您认为该器件何时在 Farnell 上市？ 欧洲还有其他经销商吗？

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    TI__Guru**** 2382480 points
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    尊敬的 James：

    蓝色- PWM A

    黄色-高 MOSFET 的栅极

    粉红色-低 MOSFET 的栅极

    青色- A 相

    紫色-黄色(栅极)差-青色(源极)

    您可以看到、当蓝色(PWM)下降时、紫色(高 MOSFET 的栅源极)开始闭合、但在0.8us 后、相位上仍有电压(高 MOSFET 断开)、

    但粉色(低 MOSFET)在0.4us 后开始打开-这意味着在0.4us 至0.8us 的时间内、两个 MOSFET 似乎同时打开-击穿情况

    如 drv8703-Q1中所述。

    很明显、低侧应至少在0.5us 后打开。 似乎 DTC 应该在我们的范围内...

    之后-我尝试使用较低的栅极电阻器-从47欧姆到10欧姆-这似乎足以使较低的栅极放电更快。 因此、我可以得出结论、选择栅极电阻器非常重要-否则可能会发生击穿。

    我决定使用 DRV8703DQRHBRQ1尝试另一种解决方案。 我希望 IDRIVE 和 TDRIVE 有助于防止击穿。

    虽然我把这点标记为已解决、但我想对此有一些想法。

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    TI__Guru**** 2382480 points
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    Zhivko、

    DRV8302具有早期版本的 TDRIVE (自动握手)、但没有 IDRIVE、因为电流是不可选的。

    我不知道 Farnell 或其他分销商如何在欧洲库存我们的器件。 但是、我相信您可以使用 TI 商店直接从 TI 订购此器件。 您可以直接从 TI.com 上器件产品文件夹中的"立即订购"选项卡进行订购。
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    TI__Guru**** 2382480 points
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    Zhivko、

    您从示波器屏幕截图得出的结论和更改电阻器的实验对我来说是合理的。 看起来栅极驱动路径中具有额外的阻抗会导致问题。 感谢您进行此实验并分享您的数据。

    我想、通过使用 DRV8703-Q1中的智能栅极驱动功能、您在应用中将获得更好的运气。 为了使用 IDRIVE 和 TDRIVE 实现最佳性能、请勿在栅极驱动输出和 FET 之间放置任何组件。 保持输出和 FET 之间的布线较短、并尽可能使其更宽。 以下 是有关使用智能栅极驱动器消除组件的技术手册。

    最后需要注意的一点是、DRV8703D-Q1是一款半桥驱动器、DRV8703-Q1 (无"D")是一款全桥驱动器。 DRV8703D-Q1只允许您向一个方向行驶、但 DRV8703-Q1允许您向两个方向行驶。 我认为您可能需要考虑改用此可订购器件型号 ：DRV8703QRHBRQ1。