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[参考译文] DRV8301:有关电机控制器电流/电压感应的问题

Guru**** 664280 points
Other Parts Discussed in Thread: DRV8301, TLV9151, TLV271, TLV9061, TLV2781, OPA607
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/1183767/drv8301-questions-about-current-voltage-sensing-for-motor-controller

器件型号:DRV8301
主题中讨论的其他器件: TLV9151TLV271TLV9061TLV2781OPA607

大家好、TI、新年快乐!

我对电机控制器中的电流感应、反电动势感应和接地分离有疑问。 我在论坛上搜索过,但我没有找到准确的答案。

我正在使用 DRV8301开发三相电机控制器(因为我有很多这样的控制器,而且现在还没有更新的设备)。 最大电压为50V,最大电流约为60A,这是一个四层电路板,内部和外部各层均为2oz。

 

在我的设计中,我使用 TLV271 (INA 240/241,TLV9151不可用)进行低侧电流感应。

我有两种方法来将差分走线从分流器路由到运算放大器。

第一种方法是从分流器到运算放大器的距离较短,但我要跨越多条栅极走线(选项1)。  (我可以在运算放大器的输入端放置一个滤波器)

第二种方法是增加差分布线的长度并避免穿过栅极布线(选项2)。

  1. 差分走线的长度如何影响电流检测? 它是低侧电流感应,CMRR 不是我认为的问题?
  2. 穿过栅极走线如何影响电流感应?
  3. 哪种选项更适合精确的电流感应? (我正在使用 Instaspin FOC)
  4. 出于兴趣、直列式电流感应是否会在哪种选项中做出不同的选择?

  1. 在上图中、还有一个接地隔离(绿线)、这给我带来了什么吗? 我将让 MCU 大致了解它在图片上的位置、以便 DRV 和 MCU/模拟部分之间有足够的空间、以便返回路径不会成为问题。




  2. 另一种选择是更改布局并将运算放大器放置在更靠近分流器的位置、这是否是最佳选择、因为布线更短且我不会穿过任何栅极布线? (我唯一的问题是 MCU 靠近功率级)

7、检测到反电动势电压(蓝线)时、有一个低通滤波器、截止频率约为300Hz。 由于滤波器的原因、栅极迹线与反电动势迹线的交叉不应成为太大的问题、这是对的吗? 交叉发生在信号被施加到滤波器和分压器之前。

8.反电动势滤波器(棕色)有一条电流返回路径,当将反电动势滤波器放置在运算放大器下方时(如图所示),这是否会影响电流感应?

9.反电动势滤波器的感测电压是一个 PWM 信号、在将其应用于滤波器之前、我将其路由在一个巨大的间隙上。 电流将非常低、但 PWM 信号的上升/下降时间有这种高频分量。 此间隙是否会导致问题? (例如 EMI?)

 

如果您有其他有关精确感应的提示、请告诉我。 (或应用手册和参考资料)

 

提前感谢您、
Daniel

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    Daniel、您好!

    新年快乐! 感谢您的提问、我们将深入研究这些问题、并将在本周结束前与您联系。

    此致、

    Anthony Lodi

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    谢谢 Anthony! 此致、Daniel

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    Daniel、您好!

    在栅极布线下方布置差分布线应该很好、只要:

        1. 它们在 90*时拦截栅极走线。

        最好使用一个接地层来分隔栅极走线和差分走线。 如果您使用该接地层来隔离栅极信号和差分信号、则应提供良好的栅极噪声屏蔽。  

    只要 您遵循上述做法 、在栅极下方使用较短的布线路径将是我的首选布线方法、但如果您愿意、可以使用较长的差分布线。 使用较长布线的主要缺点是、差分信号上增加的电感可能会在分流器上的电压发生高频变化时导致一些额外的传播延迟。 这将导致需要等待更长的时间来采样 CSA、以确保 CSA 的输入已经稳定。

    无论在哪种情况下、我都建议在 CSA 的输入端添加滤波元件封装、以便您在测试期间看到需要时可以将其添加。  

    我对直列式电流感应并不熟悉、因为我们主要处理低侧电流、但我怀疑上述评论仍然是正确的。  

    对于反电动势 感应走线、我建议采用与上述相同的做法:使用接地层将 感应与栅极绝缘、有助于屏蔽反电动势感应信号。 低通滤波器肯定会有所帮助。  

    关于反电动势滤波器返回路径、它将寻找返回电源的最直接路径、如果该路径流过 CSA 接地、则可能存在一些噪声干扰。 请记住、该噪声主要是在输出切换期间、因此、如果您在所有切换完成后的 PWM 周期内对 CSA 进行采样、则噪声干扰不会那么糟糕。  

    在到达滤波器之前、反电动势信号通过间隙进行路由可能会对 EMI 产生一些影响。 如果您将接地屏蔽布置在内层上、我会考虑接地屏蔽。  

    我在下面的应用手册中包含了我们的电机驱动器布局最佳实践。  

    我很高兴看到您的布局过程非常全面! 布局对于优化系统性能非常重要。

    此致、

    Anthony Lodi

    e2e.ti.com/.../3678.Best-Practices-for-Board-Layout-of-Motor-Drivers.pdf

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    Daniel、您好!

    [引用 userid="312063" URL"~/support/motor-drivers-group/motor-drivers/f/motor-drivers-forum/1183767/drv8301-questions-about-current-voltage-sensing-for-motor-controller "]在我的设计中,我使用 TLV271 (INA 240/241、TLV9151不可用)进行低侧电流感应。

    为什么不能使用驱动器内置电流分流放大器而不是添加外部运算放大器?  

    Brian

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    您好、Anthony、

    感谢您的回答!

    对于 VDD 和 GND、我使用电源部分的顶层和 BOT 层;对于栅极、我使用 L2;对于检测布线、我使用 L3。 由于电机的电流不会太小、我不想使用内层供电、我认为可能会出现温度问题。 因此,我无法屏蔽传感迹线,但 PCB 的核心位于 L2和 L3之间。

    除了走线电感外、什么会影响稳定时间(对于 CSA 的输入)? 您是指振荡? 您能不能简单解释一下。

    在封装中使用输入滤波器!

    感谢您提供的所有提示、尤其是在没有转换的情况下完成采样的提示! 我没有想到这一点。

     

    此致、
    Daniel

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    您好 Brian、

    由于 DRV8301只有两个 CSA,我想使用三个完全相同的 CSA,但我不确定,但我在某个地方看到外部电流感应可能更加精确。

    很抱歉、我指的是 TLV2781和 TLV9061!

    我找到了一些可用的 OPA607,它们具有更高的带宽和稳定时间,我将使用它们。

    此致、
    Daniel  

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    Daniel、您好!

    让我在本周中返回你的后续问题。

    此致、

    Anthony

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    谢谢 Anthony、别着急。

    (我意外按下了"已解决我的问题"按钮)

    此致、
    Daniel

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    Daniel、您好!

    在进一步思考之后、我实际上不认为差分走线中增加的电感会增加很多传播延迟(如果有)、因为这些是如此低的载流信号(仅用于电压感应)。 您可以忽略我对传播延迟所做的评论。

    此致、

    Anthony Lodi

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    您好、Anthony、

    感谢您的回答。 这是有道理的、因为这是一个开发板、我将尝试两种甲基二极管、我将使用小的零欧姆电阻器将其路由到门下和外、我将选择使用哪种方法并对其进行比较。 我只是想知道是否有任何差异。

    此致、
    Daniel

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    听起来不错! 我建议在两端(在 CSA 附近和分流器附近)使用零欧姆电阻器、以消除额外走线充当天线的可能性、因为天线可能会在高频噪声中耦合到信号中。

    请告诉我、您是否发现这两个路由选项之间存在任何有趣的差异!

    此致、

    Anthony Lodi

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    大家好、Anthony、感谢您的提示。 当然、我会给您写一封邮件并向您发送测试结果、这需要1-2个月的时间。 此致、Daniel

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    听起来不错。 谢谢!

    此致、

    Anthony Lodi