[参考译文] DRV8251：用于 DRV8251电流调节的最小线圈电感、最低 VREF 电流调节电平？

您好、Nathan、

我将调查 VREF 电流调节问题、并尽快与您联系。 我确实有几个问题可以帮助我进行调查：

1. 在多个 DRV IC 中、各种电感下的异常 VREF 行为是否可以重复？ 我想了解此问题是否是可重复的以及在多个器件和电路板中观察到的。
2. 您是使用自己的电路板设计、还是使用 TI 提供的评估板？

3)使用 VREF 电流调节时、为什么最低电流约为200mA？  这是否正常？  再说一次、我认为数据表没有提到这一点。 第7.3节"建议运行条件"列出了电压范围为0-5V。  它没有提到设备仅忽略200mA 以下的所有电压。

主要原因是 VREF 越低、比较器的失调电压和其他噪声对电流调节的影响就越大。 产品说明书的以下代码段中提供了更多信息。 即使使用 ISEN、VREF 也应为0.3V-5V。 您始终可以调整感应电阻器的大小以设置所需的电流限制。

没有最小的线圈电感。 但是、使用非常大或非常小的电感时可能会出现异常行为。 例如：较大电感电机中的电流变化速度会慢得多、因此 PWM 频率应较低、以便在切换 H 桥状态之前允许电流变化。

此致、

巴勃罗·阿梅特

感谢您的快速回复。

我对此测试使用定制电路板。  现在我只累积了一个芯片、所以不能检查另一个芯片的电感范围。   

感谢您指出数据表中引用的 VREF 最低电压。   

这里我需要说明一点、您引用的突出显示的数据表文本为"VREF 电压 必须 仍然是0.3V 至5V"。  这直接与 VREF 最小值= 0V 的"建议工作条件"相矛盾。  你们真的应该更新建议的操作条件、列出0.3V 作为最小值、以便更准确地反映必须如何使用此芯片以及它在0.3V 以下的工作方式。  建议0V 作为最小值是不准确的、然后在文本块中添加一条注释、指出最小值实际上是0.3V (因为芯片只是在0.3V 以下不响应任何电压、而是输出恒定的最小电流)。

在查看 DRV8251A 数据表时、我没有看到关于 VREF 最小值0.3V 的注释。

https://www.ti.com/lit/ds/symlink/drv8251a.pdf

新问题：

DRV8251A 是否对用于电流调节的最小 VREF 电压有相同的限制？  我能否使用具有 VREF 电流调节功能的 DRV8251A、将电流控制在0V VREF 以下？

我运行了一些其他测试。  我应该在上面已经提到过、我在12V 的电压下运行 VM。  这里的所有测试都是一样的。

测试1：将检测电阻增加到2 Ω。   

这导致1.6mH 线圈也无法调节 VREF 信号的电流。  它的作用类似于215uH 线圈(也就是说它不工作、 无论 VREF 上的电压是多少、都具有恒定电流)。   

当我将电阻器恢复到1欧姆时、3.6mH 线圈仍如上一篇文章中所述的运行方式。

测试2：我将感应电阻器更改为0.5欧姆。

在此配置中、对于3.6mH 线圈、DRV8251器件 具有以下行为：

1) 1)电流输出对低于1V 的 VREF 没有响应。  在该配置中、1V (不是0.3V)似乎是最小 VREF 电压。

2) 2)当 VREF 低于1V 时、电流恒定为大约200mA。  一旦 VREF 超过1V、电流就开始跟踪 VREF。

这是一个图。  刻度正确。 请注意、最小电流为200mA、电流在 VREF > 1V 后开始跟踪。

黄色表示 VREF 电压(在 VREF 引脚上测得)。  

蓝色是线圈电流(电流探头)。

如果我在这里做错了事、我很乐意让您告诉我它是什么。  (电感太低？  感测电阻值古怪？  还有其他问题吗？)

谢谢。

更多测试：

测试3：将检测电阻器重新检测到1欧姆  (这与初始 POST 相同)

仅当 VREF 电压超过2V 时、电流才会开始跟踪 VREF。  在 VREF=2V 之前、电流在同样的200mA 电流水平上保持恒定。

尊敬的 Nathan：

感谢您提供的信息。  

我将调查 VREF 电流调节问题并尽快与您联系。 我确实有几个问题可以帮助我进行调查：

关键限制因素是驱动器的过流保护(OCP)和热保护机制。  OCP 将建立负载的最小串联电阻、很显然、随着时间的推移、热保护将起作用。  高电感将消除电流峰值、并实际上帮助解决 OCP。

以下应用手册可能会有所帮助：

https://www.ti.com/lit/an/slva505/slva505.pdf

https://www.ti.com/lit/an/slva504/slva504.pdf

我需要注意在这里、您引述的突出显示的数据表文本显示为"VREF voltage (VREF 电压)" 必须 仍然是0.3V 至5V"。  这直接与 VREF 最小值= 0V 的"建议运行条件"相矛盾[/报价]

对于此处的混淆、很抱歉。 绝对最大值和工作最大值规格提供了器件在损坏或异常运行之前可以运行的安全值。

1)电流输出不响应低于1V 的 VREF。  在该配置中、1V (不是0.3V)似乎是最小 VREF 电压。[/报价]

重申一下、0.3V 的最小值并不是严格的最小限值。 不使用电流调节时、我们建议电压至少为0.3V。 如下图所示、当 ISEN 连接到 GND (禁用了电流调节)时、比较器的失调电压可能导致不必要的调节。 然而、当 RSENSE > 0Ω Ω 时、VREF 可能小于0.3V、但它将取决于各种电机参数、例如电感。  

如果我在这里做错了事，我很想让您告诉我它是什么。  (电感太低？  感测电阻值古怪？  其他什么？)

[/quote]

是否可以共享驱动器原理图？ 我可以检查一下原理图设计是否不是根本原因。 我将在最后进行一些实验以进行确认。

此致、

巴勃罗·阿梅特

[/quote][/quote]

还有一个问题：您的电机的电阻是多少？

有趣。   

我很肯定使用的是电流调节功能、最初使用的是1欧姆的感应电阻器。  在此应用中、我需要非常低的峰值电流(低于1A)、因此应该不会出现任何热问题。  我可以确认、通过上面的测试、峰值电流在0.65A 范围内、没有什么东西会发烫。

除了对输入 VREF 信号进行一些信号调节(如您从我正在使用一些运算放大器进行绝对值和调节的图表中可见)之外、DRV8251电路就在数据表中。  注意：示波器图是在信号调节后测量 VREF 信号、就在芯片上的 VREF 引脚上。  我在引脚1上有接地电阻(如数据表图9-17中所述)、如果我想在某个时间点尝试内部检测器件、但目前对于 DRV8251是0欧姆电阻器。  IN1、IN2、OUT1、OUT2线路直接连接到芯片旁边的端子块。  正如上面提到的、IN1连接到3.3V、IN2接地。  OUT1和 OUT2线连接到我的负载线圈。   

负载参数(测量值)：

线圈电感= 3.6mH

线圈电阻(直流)= 2.3欧姆

Question：

1) 因此、在该配置(使用检测电阻进行电流调节)中、您说不应有 VREF 最小电压？  因此、在理论上、我应该能够使用 VREF 输入进行接近0A 的调节？   

2)您提到比较器偏移等。  您能否对其进行量化、或其是随机的、各部件之间不可预测的部件？  从我上次测试来看、检测电阻值与芯片将响应的最低 VREF 电压之间存在线性关系。   

3) 3) 在我的两个测试用例中、低于 VREF 开始响应并主动调节电流的电压电平时、恒定电流电平约为200mA。  这实际上是 VREF 电流调节可以达到的最低值吗？  在 DRV8251搭配使用 VREF 电流调节和感应电阻器时、是否希望获得低于此值的电流？

您好、Nathan、

我在引脚1上放置了接地电阻器(如数据表图9-17中所述)如果我想在某个时间点尝试内部传感器件，但目前对于 DRV8251，该电阻器为0欧姆[/报价]

电流检测是使用 ISEN 电阻完成的。 ISEN 引脚上的电压与电机电流成正比、因为它在内部连接到低侧 FET 的源极。 电流检测不需要引脚1和公共 GND 之间的0 Ω。 需要使用 CSA 来放大 Isen 电压、使其处于 ADC 的动态范围内。 有关配置电流调节和检测的更多信息、请参阅此常见问题解答。 请注意、常见问题解答侧重于集成电流检测、我们将其称为 IPROPI、这样就无需大检测功率电阻或外部放大器即可检测电流。

嘿、Pablo、

我知道您必须非常忙于回复大量 e2e 消息、因此您在回复之前未能完整阅读我的消息或查看我的原理图片段是可以理解的。  让我更清楚一点，以免产生进一步的混淆。   

如果您查看我所指出的 DRV8251数据表图9-16和9-17、您会看到以下图形：

此图(来自您的数据表)中显示的是双原理图配置、它给出了不同的组件加载选项、可与具有感应电阻器的 DRV8870、DRV8231或 DRV8251搭配使用。 或者 具有 IPROPI 输出的 DRV8231A 或 DRV8251A。   

这意味着、如果您使用的原理图在 Rsense 中有一个感应电阻器、在引脚1上有一个0欧姆电阻器、那么您可以在该配置中使用具有外部感应电阻器的 DRV8251。  如果您改用原理图、如图所示、在引脚7上放置一个0欧姆的 Rsense、并在 Ripropi 电阻器中放置一个1.5k 的电阻器、则可以使用具有内部检测输出的 DRV8251A。  注意：这两种元件配置适用于两种不同的芯片。   

在本例中、我使用 DRV8251。  而不是 DRV8251A。  这意味着我需要添加感测电阻器、并使用0欧姆将引脚1连接到 GND。  我的上一篇文章非常清楚地说明了我是以这种方式配置电路的、因为在某一点上、我想对使用内部传感和  IPROPI 输出的其他器件 (在本例中是 DRV8251A、我理解这是完全不同的器件)进行实验。

好的。  好的。  现在,我们得到了它的方式..  

如上所述、在我的原理图配置中、我将使用 DRV8251的配置(在 Rsense 中有一个感应电阻器、在 Ripropi 电阻器中有一个0欧姆)。  因为我实际上并不是在监控应用中的电流、所以我省略了该电路的感测放大器部分。  这就是我在原理图中没有电路检测放大器部分的原因。  我没有监测来自 DRV8251的电流。  

正如我在上面的多条消息中提到的、我要在3.3V 时使 IN1保持高电平、在 GND 时使 IN2保持低电平。  然后、我将使用 VREF 引脚上的模拟电压来调节 DRV8251的电流输出。  从这种配置中可以看出、您无需放大检测电阻器电压并将其馈入任何微控制器 ADC 即可使 DRV8251工作。  此配置如所述以及谁的输出显示在随附的图(IN1=高电平、IN2=低电平、VREF=电流命令)中、它会调节电流、但仅当 VREF 超过某些最小电压时才会高于200mA、这些最小电压与您使用的 Rsense 电阻器的值相关。  我的所有问题都与此配置相关、我在所有消息中都对其进行了一贯描述。

我希望这能更好地澄清情况。

综上所述、我之前的问题仍然有效。 我会随您请求的加载信息一起在此处重新发布：

负载参数(测量值)：

线圈电感= 3.6mH

线圈电阻(直流)= 2.3欧姆

Question：

1) 因此、在该配置(使用检测电阻进行电流调节)中、您说不应有 VREF 最小电压？  因此、在理论上、我应该能够使用 VREF 输入进行接近0A 的调节？   

2)您提到比较器偏移等。  您能否对其进行量化、或者具体部件之间是否是随机的、不可预测的？  从我上次测试来看、检测电阻值与芯片将响应的最低 VREF 电压之间存在线性关系。   

3) 3) 在我的两个测试用例中、低于 VREF 开始响应并主动调节电流的电压电平时、恒定电流电平约为200mA。  这实际上是 VREF 电流调节可以达到的最低值吗？  在 DRV8251搭配使用 VREF 电流调节和感应电阻器时、是否希望获得低于此值的电流？

还有一点需要澄清：

您在上面提到了绝对最大值和建议运行条件之间的差异。  我非常清楚这两者之间的区别。  我在上面专门问了 与 VREF 相关的建议运行条件、并 通过给它们打电话来说明它们是建议的运行条件。  

事实上、我要将它们都以数据表中的屏幕截图形式发布在此处：

最大绝对额定值：

建议的运行条件：

同样、请注意、建议的运行条件将 Vref 电压列为0-5V。   

建议的运行条件确实给出了 Iout 的技术规格、该技术规格最好为0-4.1A。

似乎"建议工作条件"部分缺少了另一个重要规格、即使用 VREF 输入来调节电流时的 Iout。  看起来该规格的最小值应为200mA。  如果情况并非如此、那么最好能回答我来自最后一条消息的问题、并让我知道如何在"电流调节模式"下使用 VREF 调节电流时获得低于200mA 的电流。  

谢谢！

您好、Nathan、

对误解道歉。

建议的运行条件部分似乎缺少另一个重要的规格、即使用 VREF 输入来调节电流时的 Iout。  看起来该规格应最小值=200mA

让我澄清一下。 不包含"功能"最小 VREF 规格的原因是、该规格因您的运行条件(VM、电流、频率等)以及电机参数而异。  

1) 那么您在配置(使用感应电阻器进行电流调节)中说不应有 VREF 最小电压？  因此、在理论上、我应该能够使用 VREF 输入进行接近0A 的调节？   [/报价]

正确、VREF 仅会降低比较器限值、进而根据公式(1)设置电流调节限值(ITRIP)。 无论 RSENSE 值如何、将 VREF 设置为零都将导致电流降至0A 附近。 不过由于该驱动器中电流调节方案的原因、输出会在 TOFF 到期后重新启用。 但是、如果实际电机电流高于 ITRIP、则会立即禁用输出。 因此、当 VREF=0V 时、输出电压和电流将不等于0、但在短暂重新启用输出时会出现周期性瞬态。 (侧注：当 RSENSE=0 Ω 时、始终将 VREF>0.3V、以避免内部比较器的电压偏移触发电流 调节)

2)您提到比较器偏移等。  您能否对其进行量化、或者具体部件之间是否是随机的、不可预测的？  从我上次测试来看、检测电阻值与芯片将响应的最低 VREF 电压之间存在线性关系。   [/报价]

我在4月13日的回复中解释了比较器输入失调电压的原因。 当 RSENSE=0欧姆且 VREF <0.3V 时、输入电压偏移基本上会导致电流调节跳闸。 这是比较器的一个限制。 经计算、0.3V 为确保不会误产生调节所需的最小值。  让我澄清一点、仅当 禁用了电流调节或者 ISEN 电压和 VREF 的电压值相似时、此设置和条件才适用。 在使用电流调节的正常运行期间、  当 ISEN 电压中存在噪声或当 ISEN 或 VREF 值接近时、将存在一些迟滞、以防止无意中开启调节。

关于此问题的第二部分、我已经联系我们的设计团队运行几个仿真和测试、以了解 RSENSE 和最小 VREF 之间的关系、以及最小电流为200mA 的原因。 我会在我有一些数据要分享时通知您。 期望在24-48小时内得到答复。 我们的设计团队位于班加罗尔、由于时区差异、接收数据需要一些时间。  

3) 在我的两个测试用例中、如果电压低于 VREF 开始响应并主动调节电流的电压电平、则恒定电流电平约为200mA。  这实际上是 VREF 电流调节可以达到的最低值吗？  当 VREF 电流调节与 DRV8251感应电阻器搭配使用时、是否希望获得低于此值的电流？

[/quote]

答案很简单：不 请看我在这次答复中的第二个答复。 正如我在上面的答案中所说的、我们的设计团队可以运行 IC 级仿真并查看内部电路来解释这种现象。  

再次对误解道歉。  

此致、

巴勃罗·阿梅特

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我仍然认为我们不在同一个页面上。  我将尝试提出一个简单的问题、该问题具有明确定义的测试条件。   

测试条件：

1) ISENSE 引脚上有1 Ω 检测电阻。

2) 2)负载： 线圈电感= 3.6mH、线圈电阻(直流)= 2.3 Ω

3)  IN1在3.3V 时固定为高电平、IN2在 GND 时固定为低电平

4)使用 VREF 电压输入来设置电流调节输出

5)(抱歉、我忘记了此内容) VM=12V

此配置的测试结果为：

这与上面给出的配置是相同的图。  黄色= VREF 电压、蓝色=电流。

请注意、电流永远不会低于大约200mA。

一个简单的问题：

在这种配置下、为什么电流永远不会低于200mA？

尊敬的 Nathan：

我已经和我们的设计团队讨论过、他们将告诉我是否会看到200mA 的电流。 我会在2个工作日内通知您。

提前感谢您的耐心等待。

此致、

巴勃罗·阿梅特

尊敬的 Nathan：

我们仍在调查。 但我们有一个初始理论。 此器件中的电流调节正常工作、可在电机电流达到 ITRIP 阈值时禁用输出。 输出保持禁用状态、直到 TOFF 到期、然后重新启用输出、但如果电机电流超过 ITRIP、将再次快速禁用输出。 这种短暂的导通时间和 TOFF 时间周期将重复、直到电流调节条件消失。  

因此该小的导通脉冲将导致电机驱动电流短时间、从而导致电机电流出现小纹波。 根据您的电机的电阻和电感、电流可能并不正好为0A  

此致、

巴勃罗·阿梅特

嘿、Pablo、

这是一个有趣的想法、但我没有看到任何纹波。  这当然不是导致"电流不是正好为0A"的"小纹波"。  最低电流为200mA！  这不是"小电流纹波"。   

请参考我之前的帖子中的图表。。 请注意、在 VREF 电压超过电流调节开始工作的阈值后、调节电流会立即非常接近 VREF 信号。  如果您的"纹波"理论是正确的、我预计始终在电流输出上看到200mA 的纹波。  事实并非如此。   

相反、我看到的最小电流为200mA、当 VREF 超过开始跟踪的阈值时、它会非常好地跟踪直到 VREF 降至阈值以下、然后... 再次上升为200mA。