[参考译文] MCF8316A：在高速基准下、BLDC 电机突然在闭环中停止

以下是电机突然在以下停止时的结果：

尊敬的  Vuong N.T：

感谢您在 MD 论坛中发布您的问题。  在 GUI 中、是否启用了自动读取来读取任何寄存器？ 如果是、您可以禁用自动读取并重试吗？ 这是器件中的一个已知问题、已在 MCF8315A 中修复。

此致、

Vishnu

尊敬的 Vishnu：

感谢您对我们的问题作出的答复。 我们设置了 GUI 并测试了电机、我确信自动读取已禁用、但运行不正常。 当速度达到最大速度的85%时、自动读取被禁用、电机旋转良好、但当转速基准设置为超过85%时、电机突然关闭。

因此、我们仍然有这个问题。 我希望你们再给我们解释一下。  

此致、

Vuong N.T.

尊敬的  Vuong N.T：

非常感谢您的详细信息。 您能否检查触发了什么故障？ 此外、在电机状态窗口中、您能否检查85%速度下的%电压幅度？ 如果此值接近100%、则表示电机已达到调制限值。 您是否还能确保转换率设置为200V/us？ 请确保电机旋转时不会自动读取任何寄存器。  

此致、

Vishnu

尊敬的 Vishnu：

感谢您的支持。

我确信使用10kHz PWM 时、压摆率设置为200V/us、并且我没有自动读取任何寄存器。 以下是速度为85%时的电压幅度百分比(62%)：

此处是速度为95%时的电压幅度百分比(73%)

1.您能解释一下%电压幅度及其对调制限制的影响吗？

2.当电机以95%的速度运行时，故障状态被触发为"硬件锁电流限制" 为解决此问题、我们禁用了故障、电机运行良好、但有时电机突然停止并关闭电源。  我们已经彻底检查了此错误的原因、但仍然找不到它。 您能帮助我检查我们项目中的故障"硬件锁定电流限制"吗？

我们希望您的团队能够解释我们的问题并为我们提供解决方案。

此致、

Vuong N.T.

您好、Brian Dang、

感谢您的答复

1.当电机以超过95%的速度运行时、即使电机电流小于8A (大约超过5A 时电机也会停止)、电机也会突然停止。 所以我们不了解问题的细节。

2.我们通过查看电机状态中的%电压幅度来注意到过流故障，我们可以确定它介于0到0.95之间(小于1)。

您能否解释一下%电压幅度及其如何影响调制限制？

3.我们的项目没有使用降压稳压器。 我们的 VM 为15V 电源。 但是、我们可以将电路板原理图发布在下面、帮助您更好地了解我们的项目。

此致、

Vuong N.T.

尊敬的  Vuong N.T：

您是否可以增加 ILIMIT (扭矩环路 PI 电流限制)并检查这是否有帮助？

此致、

Vishnu  

Unknown 说：

2. 我们通过查看电机状态中的%电压幅度来注意到过流故障、并且我们确信它介于0到0.95之间(小于1)。

高电压幅度并不意味着存在过流关断问题。 例如：具有高相间电阻的电机可能需要非常高的电压幅度、但电流仍然很低、不会触发过流保护。  

此外、过流关断不会复位驱动器(其仍处于运行状态)。

Unknown 说：

我们最近的问题是、当速度参考设置为超过最大速度的85%(高速参考)时、我们的电机仍然能够快速地闭环运行、但它会在没有任何故障警报的情况下自动停止、然后状态恢复为空闲。 [/报价]

由于驱动器复位为空闲状态、这意味着它不是由 OCP 关断而是由欠压关断引起的。

Unknown 说：

3. 我们的项目没有使用降压稳压器。 我们的 VM 为15V 电源。 [/报价]

您应该使用示波器探头驱动器引脚上的 VM、并将触发器设置为5V 下降沿、并在驱动器关断时通过重复高速测试来捕获 VM。  

Unknown 说：

您能否解释%电压幅度及其如何影响调制限制？

[/quote]

我会跟进此事。

布赖恩

[/quote][/quote]

您的电路板原理图如下所示：

您好、Brian Dang、

阅读并咨询您的说明和解决方案后、我们测试并将触发器设置为5V 下降沿、将扭矩环路 PI 电流限制设置为最大值(8A)、然后我们以2种情况运行电机：

案例1：电机以85%的最大速度运行在闭环中、并在下方设置了硬件锁定电流限制故障  

结果是电机运转良好并且没有停止：

然后我们不断将速度提高到最大基准的90%、电机突然停止并且结果低于(FG、接地到相电流和触发5V)、仅触发故障"硬件锁定电流限制"

案例2：我们禁用了 硬件锁定电流限制故障：

速度参考设置为最大值的95%、结果是电机运转良好且没有停止。

您能帮助我们检查问题吗?

此致、

Vuong N.T.

如果设置 HW_LOCK_ILIMIT_MODE = 0000b：所有 MOSFET 均已关闭(如一张图片中所示、硬件锁定电流会在 FET 处于再循环模式时导致锁存故障)、nFAULT 应按如下所述被拉至低电平。  我不明白您为什么没有看到 nFAULT 警报。

7.3.22.8.1 HW_LOCK_ILIMIT 锁存关断(HW_LOCK_ILIMIT_MODE = 00xxb)当此模式下发生 HW_LOCK_ILIMIT 事件时、MOSFET 的状态将由 HW_LOCK_ILIMIT_MODE 配置、nFAULT 驱动为低电平。

您的 GUI 显示 Ilimit 设置为7A、而不是像您编写的那样设置为8A。 很明显、电机高电流触发了7A HW_ILIMIT。 您是否预计电机消耗的电流会超过7A？ 如果不是、那么 FET 可能没有得到正确驱动。 您能否捕获 GHA、GLA 和 SHA、以便查看是否已正确设置死区时间？ 不良的死区时间会导致高 FET 电流。

Unknown 说：

 电机的最大转速 为240rpm。  连续模式下的 PWM 为10kHz、通过 I2C/QUOTE]进行速度控制

有多少个极对、如何计算240rpm 时的 MAX_SPEED=28Hz？  

我建议将 PWM 设置为 不连续(在相位输出端为鞍波、而不是正弦波)。 这样可以降低 FET 中的开关损耗。

布赖恩

您好、Brian Dang、

我们确保 nFAULT 警报在电机测试期间运行良好。  在阅读并查阅您的说明和解决方案后、我们测试了电机以检查 硬件锁定电流限制故障。 PWM 为10kHz、不连续模式

我们的电机参数：7个极对-最大速度为240rpm

情形1：已禁用硬件锁定电流限制(HW_LOCK_ILIMIT_MODE=1xx1b)。 以下是电机速度分别为最大速度的85%和95%时的结果：

电机没有在95%的速度停止、这是可以的。

情形2：已启用 硬件锁定电流限制

我们测试了电机以在6种情况下检查故障：

-case 2.1： HW_LOCK_ILIMIT_MODE=0000b

电机突然停止并发出 nFault 警报

-case 2.2： HW_LOCK_ILIMIT_MODE=0001b

电机突然停止并且 相电流出现尖峰、但我没有看到 nFault 警报。

案例2.3： HW_LOCK_ILIMIT_MODE=0010b

电机突然停止并发出 nFault 警报

-case 2.4： HW_LOCK_ILIMIT_MODE=0011b

电机突然停止并发出 nFault 警报

外壳2.5： HW_LOCK_ILIMIT_MODE=0100b

电机突然停止并发出 nFault 警报

-case 2.6： HW_LOCK_ILIMIT_MODE=0101b

电机突然停止并且 相电流出现尖峰、但我没有看到 nFault 警报。

因此、我在这个问题上遇到了问题、并且不知道在我启用硬件锁定电流限制模式时为什么电机突然停止。

您能帮我检查一下您的问题吗？

我遵循 MCF8316A 的数据表。

此致、

Vuong N.T.

尊敬的 Vuong N.T：

速度为85%和95%时的峰值相电流是多少？ 您能否提供 您正在开发的最终应用的详细信息 ？ 看起来负载在85%占空比以上迅速增加。

此致、

Vishnu  

您好、Vuong、

Unknown 说：

因此、我在这个问题上遇到了问题、并且不知道在我启用硬件锁定电流限制模式时为什么电机突然停止。

您能帮我检查一下您的问题吗？

[/报价]

请按照以下建议操作：

user6377656 说：

您能捕获 GHA、GLA 和 SHA 吗? 不良的死区时间可能会导致高 FET 电流。

布赖恩

[/quote]

Unknown 说：

-case 2.1： HW_LOCK_ILIMIT_MODE=0000b

电机突然停止并发出 nFault 警报

[/报价]

看不到 nFAULT (蓝色信号？)  这里变低。 为什么？

此外、FG (黄色)频率(电机转速)保持不变、直到 f=0、没有任何减速、所有 FET 均为高阻态 风扇惯性和角动量如何实现这一点？ 它的作用就像有一个机械制动器会停止风扇电机。  

布赖恩

我很抱歉,只有 2.2和2.6的情况,我没有看到故障报警,另一个情况,我看到了!

我知道 FET 集成在 MCF8316A GUI 中、因此我不知道如何测量 GHA、GLA、SHA 和采集

Unknown 说：

我们测试了具有以下参数的电机。 我们不运行 MPET、而是直接导入之前可用的电机参数：  

 电机的最大速度 为240rpm。

[/报价]

该电机的 BEMF 很低：40mV/Hz、因此240rpm (28Hz)时的总 BEMF = 40 * 28 = 1.1V、相电阻 R=0.4欧姆

在15V VDRAIN 和73% PWM 占空比以及95%最大速度下、电机电流约为 (73%*15V - BEMF)/ 0.4 = 24A！！！！

我认为您在此应用中使用了错误的电机。 尝试 为这种较低速240rpm 应用选择一个具有更高 BEMF 常数(也意味着扭矩更强、kT 更高)的电机。 如果您需要对该低电阻电机使用超过73%的 PWM 占空比、则表示电机过热。  

布赖恩

您好、Brian Dang、

关于 BEMF 常数和电机参数、我们将在下星期一进行检查和测量。

那么我仍然有关于您的故障的2个问题"硬件锁定电流限制"、我在前面提到过：

1.只有2.2种情况和2.6种情况,我没有看到故障报警,而在另一种情况下,我看到了。 所以我不知道为什么

2.当我禁用 "硬件锁电流限值"故障时,电动机(以我的参数40mV/Hz )仍然运行良好,没有停止。

你能为我解释一下吗？

谢谢！

此致、

Vuong N.T.

1.对于硬件锁电流模式00xx，当触发关断时，引脚 nFAULT 应为低电平。 我不知道您为什么看不到它。 您是否能够将 nFAULT 添加到示波器信号中？

2.如果您禁用"硬件锁定"电流，即使 CSA 检测到非常高的电流，仍允许驱动程序继续运行。 但这可能会导致电机损坏或 FET 烧坏。

您好、Brian Dang、

我们尝试了一个更高的 BEMF 常数(超过100mV/Hz)、但它导致了同样的故障。

您好、Vuong、

Unknown 说：

当速度为85%和95%时、峰值相电流是多少？ 您能否提供 您正在开发的最终应用的详细信息 ？ 看起来负载迅速增加、超过85%占空比。

您是否有机会检查上述问题？

此致、

Vishnu

Unknown 说：

我们尝试了一个更高的 BEMF 常数(超过100mV/Hz)，但它导致了同样的错误。

这话什么意思？ 您是刚刚在 GUI 中更改 BEMF 参数、还是用另一个具有更高 BEMF Kb 和更高扭矩常数 Kt 的电机替换掉该电机？

仅更改 GUI 参数没有任何效果。

布赖恩

尊敬的 Vishnu：

这里是速度为85%时的结果。 相间电流为红色、峰值相位为3.8A

以及低于95%的速度。 接地到相电流为红色、峰值相位为5A

在"硬件锁定电流限制模式"禁用后、我们的电机仅以高达95%的速度运行。

您好、Brian Dang、

user6377656 说：

该电机的 BEMF 很低：40mV/Hz、因此240rpm (28Hz)时的总 BEMF = 40 * 28 = 1.1V、相电阻 R=0.4欧姆

在15V VDRAIN 和73% PWM 占空比以及95%最大速度下、电机电流约为 (73%*15V - BEMF)/ 0.4 = 24A！！！！

[/报价]

我们检查了你的电机电流计算器,但73%*15V 只是线路电压,你没有除以 sqrt (3)。 因此电机电流大致为  

(73%*15V/sqrt (3)- BEMF )/ 0.4=13A,当然它是高价值!

user6377656 说：

我认为您使用的电机是用于此应用程序的错误电机。 尝试 为该低速240rpm 应用选择一个具有更高 BEMF 常数(也意味着扭矩更大、kT 更高)的电机[/报价]

很好的建议！ 我们检查并测量了 BEMF 常数、其值为140mV/Hz、R = 0.475欧姆、L = 1.9mH、7个极对、240rpm 最大速度。

这是我们在此期间测试的 BLDC 电机。  

因此、在95%时、电机电流约为 (73%*15V/sqrt (3)- BEMF)/ 0.4 = 6A

在使用该参数时、我们仍然获得相同的故障硬件锁定电流限制。

您能帮我提供另一个解决方案吗？

此致、

Vuong N.T.

[/quote]

Vuong,

MCF8316A 中的硬件锁定电流限制基于比较器。 如果检测到的相电流超过编程的阈值、器件就会触发故障。 看起来在较高的负载下会有一些电流尖峰。 您能否监控所有三相电流并检查是否存在任何尖峰？

此致、

Vishnu  

尊敬的 Vishnu：

昨天、我们持续阅读了数据表(关于集成电流检测)并运行了电机。

Unknown 说：

您能否监视所有三相电流并检查是否有任何峰值？

以下是我们讨论的最新结果：

**三相电流和 SOX 输出引脚(绿色)，速度为85%：

三相电流中存在任何尖峰。 但是、我们怀疑 SOX 输出是因为我们的 SOX 测量结果不规则(幅度和频率都不稳定)。 并且 SOx 引脚出现尖峰：

这导致以下事实：在任何给定的闭环时间、SOX 都会中断、电机突然停止：

我们为您和您的团队提出了以下问题：

1. SOX 输出引脚的形状是否正确?

2.造成 SOX 尖峰的原因是什么? 它如何影响电机关断？

3.分流电阻的位置是什么？ 我在 MCF8316A 数据表中没有看到它、并认为它会影响 ISEN 和 SOX。

4.集成电流感应电源的价值是什么？ 是降压电路吗？ SOX 输出的最大电压是多少？

此致、

Vuong N.T.

Vuong N.T.,

我将在周一回到您的身边。

此致、

Vishnu

您好、Vuong、

SOX 输出应与下图类似。 电流样本中的尖峰会触发硬件电流限制。 您是否启用了动态 CSA 增益？ 您是否将电流 PI 控制器增益设置为零？ 将它们设置为零将启用电流 PI 控制器增益的自动计算。 您是否通过 MPET 获得速度控制器增益？  

此致、

Vishnu

尊敬的 Vishnu：

我们已在电机上长时间测试了 MCF8316A GUI。 根据电机的参数、它需要在高速时获得大相电流。 当它以高速(超过90%)以闭环方式运行时、峰值相电流为4A、在95%的速度下高达5A。 SOX 引脚排列中存在尖峰、导致 HW_LOCK_ILIMIT_MODE (我们设置为8A)处于活动状态。 我们 可以发现问题的2个主要原因如下：

1.电流运放的电源出现尖峰

(当电源仅处于活动状态时、电机未在运行、SOX 引脚排列(红色)出现尖峰)

2.在低侧 FET 中设置分流器，导致出现尖峰(EMI)。

当电机以90%的速度运行时、PWM 设置为10kHz、您可以在 SOX 引脚排列中看到它。

因此、我们认为 MCF8316AEVM 绝不允许电机以大相电流(超过5A)运行。 "那你打算怎么办?"

我们不知道您的团队是否尝试过高速需要大相电流(超过5A)的电机？ 如果需要、您是否在 SOX 引脚排列中看到过任何尖峰？  您是如何解决该问题的呢？ 能否向我发送当 MCF8316A 工作时相电流峰值高于5A 时的相电流图片？

此致、

Vuong N.T.

明天让我回到你身边。

Vuong,

我不确定 您参考的是哪种电流运算放大器电源和分流器。 整个电流检测电路 都集成在芯片内部。 我们拥有相电流高于5A 的旋转电机、并且未出现任何问题。 我认为这是一个调优问题。 您是否尝试过手动调节电流 PI 控制器增益？  

此致、

Vishnu

尊敬的 Vishnu：

Unknown 说：

我认为这是一个调优问题。 您是否尝试手动调节当前 PI 控制器增益？

由于我们无法为电机运行 MPET 工具、因此我们直接将 BEMF 输入到 GUI。 因此、我们必须直接输入速度 PI 控制器增益、而我们还没有调整电流 PI 控制器。  

您能否与我们核实一下、如何在不运行 MPET 的情况下运行电流 PI 控制器增益？ 我们将再次尝试控制器、明天让我回来。

此致、

Vuong N.T.

Vuong,

您能否参阅 调优指南中的第3.6.1节 、手动测量电机参数并对其进行编程？ 对 R、L 和 Ke 进行手动编程后、器件将运行 MPET 以计算速度 PI 控制器增益。 确保将电流和速度 PI 控制器增益编程为零。   

此致、

Vishnu

Unknown 说：

我们长时间使用电机测试了 MCF8316A GUI。 根据电机的参数、它需要在高速时获得大相电流。 当它以高速(超过90%)以闭环方式运行时、峰值相电流为4A、在95%的速度下高达5A。 [/报价]

您好、Vuong、

 OCP_LVL 的设置是什么？ 1：10A 和0：FET 中的15A 电流保护。  

 FAULT_CONFIG1寄存器中的 HW_LOCK_ILIMIT 的值是什么？

这些设置会影响高电流保护关断。  

Unknown 说：

(当电源仅处于活动状态时，电机未运行，SOX 引脚排列出现尖峰(红色)

SOx 引脚上的噪声必须来自 VM 或接地噪声、并由示波器拾取。 该尖峰噪声在 SOx 和 AGND 之间可能不是真实的。

布赖恩

[/quote]

您好、Brian Dang、

user6377656 说：

 OCP_LVL 的设置是什么？ 1：10A 和0：FET 中的15A 电流保护。  

 FAULT_CONFIG1寄存器中的 HW_LOCK_ILIMIT 的值是什么？

[/报价]

1. OCP_LVL 设置为10A、但仍然是15A、但没有什么新东西

2. HW_LOCK_ILIMIT 最大值为8A

Vuong N.T.

Unknown 说：

1. 当我们以超过95%的速度运行电机时、即使电机电流小于8A (大约超过5A 时、电机也会突然停止)。 因此我们不了解问题的细节。

您好、Vuong、

驱动器电流检测放大器似乎检测到相电流高于8A、但您的测量值约为5A。 您如何测量5A 的相电流？ 我只是指出了您的测量中出现误差的可能性。  

布赖恩

user6377656 说：

您如何测量5A 的相电流？ [/报价]

为了进行测量、我使用了电流探头(HCP8050)。

此外、我还使用了另一个驱动器板(外部 FET、IC 驱动器和 MCU)。 我们的电机在任何高速下都能很好地旋转)。 我确认一下、对于 BLDC 电机、95%最大速度对应于大约5A 的相电流。

 Vuong N.T.

您好、Vuong、  

感谢您提供更多信息。 我想在这里快速介绍一下最新情况：Vishnu 本周出差时不在办公室-但下周应该回来。  

此致、
Andrew  

Andrew、您好！

感谢您更新团队信息。 我期待收到他和你的团队的来信。

此致、

Vuong N.T.

Vuong,

您能总结一下当前状态吗？ 请分享未决问题列表。

此致、

Vishnu

尊敬的 Vishnu：

在对我的 BLDC 电机的电流状态进行几天的测试后、如果电机速度为最大速度的85%、相电流可高达4.7A。 然而、当以95%的速度运行时、相电流高达5A 以上、电机将停止运转。 我们已经咨询了您和您的团队的建议、但现在仍然不可以。

以高于5A 和高达8A 的高相电流运行时、这些应用有哪些要求？ 对于我的问题、您能帮助我再次检查一下控制器吗？

此致、

Vuong N.T.

Vuong,

使用 MCF8316A、我们已经看到、 当硬件电流限制阈值配置为高于6A 峰值时、硬件电流限制触发点不准确。  器件以低于配置阈值的值触发硬件电流限制。 例如、当阈值设置为8A 时、器件会在5.3A 时触发硬件电流限制故障。 这是一个已知问题、我们已在 E2E 常见问题解答 (项目9)中记录了此问题。 很遗憾、此问题无法在 MCF8316A 中得到解决。 我们将在未来发布同一器件的新版本、以解决此问题。

此致、

Vishnu

Unknown 说：

使用 MCF8316A  时、我们发现当硬件电流限制阈值配置为高于6A 峰值时、硬件电流限制触发点不准确。  器件以低于配置阈值的值触发硬件电流限制。 例如、当阈值设置为8A 时、器件会在5.3A 时触发硬件电流限制故障。 这是一个已知问题、我们已在 E2E 常见问题解答 (项目9)中记录了此问题。 很遗憾、此问题无法在 MCF8316A 中得到解决。 将来我们将发布同一设备的新版本，该版本将修复此问题。

此信息应自动链接到与 MCF8316A 相关的任何线程。 我们都花了大量时间调试了具有错误规范的驱动程序、此类信息应该在一个月前指出。

对于 Vuong 和他的团队来说、他们需要禁用驱动器的电流保护、然后添加一个外部电流传感器、以便在产品需要高电流保护时触发驱动器。

布赖恩

您好、Vuong、

新版本 计划于2023年第2季度末发布。  

此致、

Vishnu