[参考译文] DRV8353R：电机旋转一定程度后、栅极驱动器发生永久故障并且不断自我加热

Michael、您好！

您能否使用示波器测量 nFAULT、VDRAIN、VCP 和 VGLS 的电压、并为我提供显示 nFAULT 变为高电平的波形？

寄存器中的错误显示这些引脚上存在欠压情况。  

谢谢！

约书亚

您好！

漏极电源上的高电流是否可能意味着 FET 损坏？ 如果没有、那么在没有 VDRAIN 电源的情况下、尝试命令驱动器再次旋转电机、同时测量 GHx 和 GLx、以查看驱动器输出是否正常。 如果损坏、则表明其已损坏输出驱动电路。  

布赖恩

VDRAIN 电源上没有高电流、当我打开 VDRAIN 电源时、VM 电源变为高电流~110mA。  

我仍然按照您所说的进行测试、没有连接 VDRAIN 电源、并尝试旋转电机。

尝试使电机旋转时、所有 GLx 引脚均为0V

所有 GHx 引脚都是60Hz、220mV 峰峰值正弦波。

我在 VDRAIN 电源连接到15V 的情况下运行测试、以查看栅极是否可用。

所有 GLx 引脚为0V

所有 GHx 引脚为~13.5或~14V

所以输出驱动电路被损坏、很显然、您不能准确地告诉我发生了什么、但有一些常见的原因吗？ 我可以尝试复制,我可以重复一个失败,我可以避免的原因在将来。

执行上述测试：在我所附的图像中

通道1 (黄色)：NFAULT

通道2 (绿色)：VGLS

通道3 (蓝色)：VCP

通道4 (红色)：VDRAIN

NFAULT 在 VDRAIN 导通时变为高电平、但回到0V

图1：在 VM 为15V 的情况下、应用 VDRAIN 作为单独的15V 电源

图2：在 VDRAIN 为15V 时、将 VM 应用为单独的15V 电源

Michael、您好！

您能否提供您系统的原理图？

谢谢！

约书亚  

发送原理图的私人消息

未显示 NFAULT 上拉电阻器、但其安装电阻为10k Ω

Michael、您好！

我赞同我的团队成员的观点、并提出了一些问题。

1.这种问题是否发生在每台设备上,或仅发生在其中的一些设备上?

2.运行中的哪个点会损坏器件,是否会立即发生,当尝试旋转电机时,另一个点?

3.您能为我提供正在使用的 Idrive 设置吗?

4.您能给我提供一个捕获 VCP、GHx、SHx、nFAULT 的数据、以及 nFAULT 上的下降沿触发器吗？

谢谢！

约书亚

Unknown 说：

我在 VDRAIN 电源连接到15V 的情况下运行测试、以查看栅极是否可用。

所有 GLx 引脚为0V

所有 GHx 引脚为~13.5或~14V

[/报价]

GHx 是直流电压为14V 且无开关的情况？

Unknown 说：

因此输出驱动电路已损坏，很明显，您无法确切地告诉我发生了什么，但是否存在导致此问题的共同原因？ 我可以尝试在我的终端复制它们,我可以复制一个失败,我可以避免在未来的原因。[/报价]

没错、该驱动器具有智能栅极驱动技术、但如果 FET t_rise 和 t_fall 过长、则会导致过热或击穿、进而导致栅极电压过高、可能会损坏驱动器。 请使用 VDRAIN=30V 的良好工作板来捕获 GHx、GLx、SHx (电机相位电压)处的波形以进行分析。  

[/quote]

1.这种问题是否发生在每台设备上,或仅发生在其中的一些设备上?

当我超出正常测试范围时、每个电路板都发生了这种情况。 (高于15V 或高于700RPM)

2.运行中的哪个点会损坏器件,是否会立即发生,当尝试旋转电机时,另一个点?

无论电压如何，主板在高于700RPM 之前都可以正常启动。

无论电压在电机以600+ RPM 的速度旋转、并且我将速度更改为较低的 RPM 或较高的 RPM 时、芯片似乎都会损坏。 (我认为这源于我们 uController 的通信延迟、当我发送命令时、它有点停顿、在电机上像制动器一样分秒)

3.您能为我提供正在使用的 Idrive 设置吗?

IDRIVE 为1A 拉电流、2A 灌电流(在高侧和低侧 FET 上)-这是最大值和默认值

4.您能给我提供一个捕获 VCP、GHx、SHx、nFAULT 的数据、以及 nFAULT 上的下降沿触发器吗？

您是否希望我因板损坏而尝试对其进行损坏？ 并捕获失败的时刻、还是仅诱发我可能出现的任何类型的故障？

user6377656 说：

GHx 是直流电、没有切换？

是的、GHx 引脚只是~14V 的平坦直流电

user6377656 说：

请使用 Vdren=30V 的良好工作板

对于此测试、我是否应该使 VDRAIN 和 VM 独立、以便 VM = 15V、VDRAIN = 30V？  或者 VM = VDRAIN = 30V？

我使用良好的电路板、在100RPM 转速下、VDRAIN 为30V、VM 为15V 的条件下运行了上面的测试

通道1：(黄色)：GLA

通道2：(绿色)：GHA

通道3：(蓝色)：SHA

我移动了信号的垂直位置,以防有什么更明显的,当不在 eachotother 的顶部。  

Michael、您好！  

Joshua 目前在办公室外、但他的目标是在本周结束前给出回复。

此致！

~Alicia

Unknown 说：

我使用良好的电路板、在100RPM 转速下、VDRAIN 为30V、VM 为15V 的条件下运行了上面的测试

通道1：(黄色)：GLA

通道2：(绿色)：GHA

通道3：(蓝色)：SHA

我移动了信号的垂直位置,以防有什么更明显的,当不在 eachotother 的顶部。

[/报价]

Michael、您好！

我看到 GLx 和 GHx 之间的死区时间几乎为零；这可能会导致 FET 和驱动器损坏。 请在200ns/div 条件下进行捕获、GLx 变为低电平和变为高电平、因此我们可以看到死区时间值。

布赖恩

重新运行放大为200ns/div 的测试

通道1：(黄色)：GLA

通道2：(绿色)：GHA

通道3：(蓝色)：SHA

通道4：(红色)：PWM U-L

为了显示这两个 PWM 信号、我们使用它们之间有500ns 的死区时间：

通道1：(黄色)：GLA

通道2：(绿色)：GHA

通道3：(蓝色)：PWM U-H

通道4：(红色)：PWM U-L

Unknown 说：

为了显示这两个 PWM 信号、我们使用它们之间有500ns 的死区时间：

通道1：(黄色)：GLA

通道2：(绿色)：GHA

通道3：(蓝色)：PWM U-H

通道4：(红色)：PWM U-L

[/报价]

什么是 PWM U-H 和 PWM U-L？ 它们是驱动器的 PWM 输入、对应于输出 GHA 和 GLA 吗？ 但是、为什么使用 U-H 而不是 A-H 或 A-L 呢？ 如果3相输出是 A、B、C、那么输入也应该是 A、B、C、而不是 U、V、W

从 GLA 到 GHA 的死区时间约为400ns、从 GHA 到 GLA 的死区时间约为500ns、绰绰有余。 FET 的规格是什么？

很抱歉命名存在不一致、是的、PWM U-H 和 PWM U-L 对应于 DRV8353RS 上的 INHA 和 INLA。 这是为了与我们电机的 UVW 命名约定相匹配、该命名约定在网络名称和丝印中得到反映。

PWM U-H ->差分

PWM U-L -> INLA

我稍微担心 GLA 变为低电平和 GHA 变为高电平、尽管 GHA 信号仍为0V Vgs、并且栅极直到指定500ns 时才驱动到高于该值、但 GHA 信号似乎具有泄漏

附件是我将使用的 FET 的数据表：以及它的"时序"特性图像

e2e.ti.com/.../sidr870adp-_2800_2_2900_.pdf

Michael、您好！

根据您使用的 FET、1A 拉电流和2A 灌电流 IDRIVE 设置有点高、这 可能是导致 GLA 信号中出现电压尖峰的原因、 可能会损坏 DRVC353内的 VGL 线性稳压器。

请参阅此 常见问题解答 和此 应用手册 、了解如何为您选择正确的 IDRIVE 设置。

此致、

约书亚

Unknown 说：

我稍微担心 GLA 变为低电平和 GHA 变为高电平，GHA 信号似乎有泄漏，尽管它仍然是0V Vgs，栅极直到指定的500ns 时才被驱动至高于该值[/报价]

GHA 和 SHA 在 GLA 行驶 L 后立即行驶 H、而不是延迟500纳秒。 这不是泄漏问题、但因为 SHA 由其他相位(SHB 和 SHC)驱动、当 SHA 浮动到更高的值时、也会导致 GHA 像您预期的那样在 VGS=0v 时变得更高。 这是正常的。

FET 规格是一个非常好的器件。 栅极上升和下降时间正常。 此时、我真的不知道是什么导致了问题、但建议检查引导电容器 过大 可能会导致引导充电电流源损坏； 检查 VM 是否存在高尖峰电压。

布赖恩

经过大量测试、从50mA 拉电流和100mA 灌电流开始、我们一路向上运转。 在超过300mA 拉电流和400mA 灌电流之前、DRV8353RS 不再断裂

 VDS 上升和下降时间的数学运算仍然不累加、速度比预期的快~2倍、而100mA 的 Idrive 应该会给我们~100ns 的 VDS 下降、我们实际上会看到~40ns 至55ns。

我们已经注意到、当发生断路时、发生在电机的初始启动期间。 因此、空载时、我们可以在50mA 拉电流、100mA 灌电流条件下启动、然后在启动后更改为更高的 Idrive 以减少 FET 上的热量。 旋转时 IDRIVE 的这种变化是否是 DRV8353RS 的可能问题？

目前、降低 IDRIVE 似乎可以解决这个问题、我们的电机在转速为1000转/分时的旋转速度已超过200W。 而我们可以进一步切断 DRV8353RS 的唯一方法是、 在旋转和负载下更改300mA 以上的源。 不过、这促使我们在全部6个 FET 上添加一些额外的缓冲器电路、以减少振铃、并改变最初选择用于栅极电荷较低的 FET、从而真正确保 DRV 不会再次击穿。

我唯一剩下的关于这一点的问题是：

我们一直在尝试将"脏"电机电源与 DRV8353RS 的 VM 上的电源分开、这是一个双电源应用。 这包括具有在该电路板上经过精放但连接在外部滤波器之后的接地、以便它们具有相同的基准。 我是否需要将 DRV8353RS 的接地端尽可能靠近连接？ 我已经发送了显示"MTR GND"而只是"GND"的原理图单、它以前似乎没有提高任何眉毛。

JUSR 确认、引导电容器是 CPL-CPH 电容器吗？ 或 VCP？ 在此设计中、CPL-CPH = 47nF、VCP = 1uF。

FET 栅极电荷泵电容位于 VCP 和 VDrain 之间、后者被充电至11V。 另一个47nF 电容器充电至 VDrain + 11V。 (以下电路中 VM 连接到倍压器上部 FET 似乎是错误的、因为它应该连接到11V 电源或16V 电源、而不是 VM、因为它最大电压为75V、没有人想以75V 的电压驱动功率 FET 栅极！！！)。  

因此、如果图29中的图不正确、我应该将 VCP 电容器连接到 VM 而不是 VDRAIN？

我的配置是双电源、VM 范围为10V 至30V、VDRAIN 范围为55V 85V。

下面是我的电流配置、其中 VM 和 VDRAIN 处于运行状态、VCP 通过1uF 电容器连接到 VDRAIN。

Michael、您好！

Unknown 说：

这种 idrive 的变化是否可能导致 DRV8353RS 出现问题？

我会仔细研究这个问题、最迟会在星期五回复您。

Unknown 说：

我是否需要尽可能地将 DRV8353RS 的接地连接起来？

对于分离接地、我们 通常建议使用一个低阻抗和低电感路径将它们连接到 PCB 上。 对于低阻抗和低电感 连接、我们建议使用0欧姆电阻器。

Unknown 说：

因此，如果图29中的图纸不正确，我应该将 VCP 电容器连接到 VM 而不是 VDRAIN？

配置正确您应该将 VCP 电容器连接到 VDRAIN。

尽管在内部使用了 VM、但只要 VM > 15V、电荷泵控制器就会将 CPL 引脚上的电压调节到~10.5V、从而通过相应地切换 FET 来实现这一目的。 如果 VM < 15V、 CPL 电压和平均栅极驱动电流将会更低。

若要查看较低的 VM 电压对 VCP 的影响、请查看 数据表中的第7.5节。

此致、

约书亚

Unknown 说：

因此，如果图29中的图纸不正确，我应该将 VCP 电容器连接到 VM 而不是 VDRAIN？

1uF 自举电容器应连接到 VCP 和 VDrain (从而使上部 FET 栅极具有 VDrain + 11V)、且+极性连接到 VCP。

我在图29中谈到的错误、图中的半桥上部 FET 漏极应连接到11V 或16V 源极、而不是像图中所示的 VM。 如果连接到 VM、则功率 FET 将在 VDRAIN + VM 上驱动、或者在 VM=30的情况下、上部 FET 栅源电压将为30V、这将烧毁 FET。

布赖恩