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[参考译文] DRV8323R:电流检测放大器输出不匹配的外部测量

Guru**** 2466550 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。

https://e2e.ti.com/support/motor-drivers-group/motor-drivers/f/motor-drivers-forum/1267175/drv8323r-current-sense-amplifier-output-mismatch-external-measurement

器件型号:DRV8323R
主题中讨论的其他器件:DRV832X

大家好!

我正在使用 DRV8323RS 在 PMSM 电机上实现 FOC。 我在使用 MCU+ADC 采样的电流值方面存在问题、它与我假设作为真实参考的电流钳位探头不匹配。

为了理解这个问题,我在示波器上测量了以下信号:

  • 使用钳位探针的 B 相电流(黄色)
  • 低侧栅极 GLB 信号(蓝色)
  • 放大器输出 SOB (紫色)、增益= 10

DRV8323RS 设置为双向电流模式、VDD = 3.3V、Rsense = 2m Ω。

在下图中、您可以看到、当电机运行时、相电流去爬电(黄色)、当低侧栅极打开(蓝色)时放大器输出(紫色)从零转换为非零。

在测量点、AY = 40mV 表示电流值 I = 40mV/10 = 4A
在测量点、By = 1.764V 表示电流值 I =(Rsense)/(G_CSA * VDD)=(3.3/2 - 1.764)/(10 * 0.002)= 5.7A

 探头测量和上方放大器转换之间的差异是有意义的!

在下图中、我增加了电机负载并重新进行了相同的实验。
您可以看到、 在电机运行时、相电流去抖(黄色)以及在低侧栅极打开(蓝色)时放大器输出(紫色)从零转换为非零。

在测量点、AY = 90mV 表示电流值 I = 90mV/10 = 9A
在测量点、By = 1.93V 表示电流值 I =(Rsense / 2 - 1.93)/(G_CSA * VDD)=(3.3/2 - 1.93)/(10 * 0.002)= 14A


差异仍然很大。

最后一幅图片显示了更大的负载电流。

在测量点、AY = 120mV 表示电流值 I = 120mV / 10 = 12A
在测量点、By = 2.05V 表示电流值 I =(Rsense / 2 - 2.05)/(G_CSA * VDD)=(3.3/2 - 2.05)/(10 * 0.002)= 20A

根据上述意见,我的问题如下:

  1. SOB 信号(紫色)的波动是否为预期瞬态相位的一部分?
  2. 线路电流(黄色)与低侧放大器输出 SOB (紫色)之间的形状和幅度差异的原因可能是什么?
  3. 由于这使我无法使用 MCU 准确测量电流、因此该问题的潜在解决方法是什么?

[编辑]

我在更高的转速下重复执行了相同的实验、这意味着电压更高、高侧占空比更高和低侧占空比更小。 因此、GLB 逻辑高电平周期更小、我们可以观察到、在 GLB 为高电平时、SOB 波动几乎不收敛。 (请参阅以下图片)

非常感谢您的帮助!!  

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    您好,Victorien,  

    感谢您的提问!   

    我将查看您提供的信息、并向您提供任何建议或进一步的问题。  

    此致、  

    -约书亚

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    您好,Victorien,  

    我仍在研究您的问题、并打算在下周早些时候提供建议。

    此致、

    -约书亚

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    你好、Joshua、  
    是否有与此问题相关的更新?

    谢谢。
    Victorien。

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    您好,Victorien,

    我们仍在努力提供更新内容、如果您能提供有助于推进工作的当前原理图。

    我们将就此事向您提供进一步的最新信息、并希望尽快为您提供答案/建议。  

    此致、

    -约书亚

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    你好、Joshua、

    请找到以下示意图。 请注意、开发此 PCB 设计是为了满足 DRV8323RS 和 DRV8323RH 芯片的兼容性要求进行测试。 在我们的设置和测试中、不使用 DRV8323RH 引脚轨道、并在以下屏幕截图中标记了红色叉号。

    提前感谢您。
    此致、
    Victorien。

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    您好,Victorien,   

    感谢您提供原理图和说明。  让我回顾一下它们、以便更好地帮助达成解决方案。  

    此致、  

    -约书亚

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    你好、Joshua、

    为了查看在放大级之前电流测量的不准确性是否也可见、我进行了新的实验、因此在整个感应电阻器中。 为了能够测量足够的信号、我将2m Ω 电阻器替换为20m Ω 电阻器。 在软件方面、我还将增益 G_CSA 从10更改为5。
    然后我以不同的负载和速度再次运行电机、我注意到  SOB 信号的振荡要低得多。

    你可以看到在以下图片:  

    • 电流探头测量(黄色)
    • SOB 信号(紫色)
    • SPB 电压(浅蓝色)
    • GLB 门(蓝色)

    我们看到 SOB 信号的振荡比我先前的实验要少得多、这是一件好事。 在这些条件下、我可以从探头测量出11.4A 的电流、从 SOB 测量出12.3A 的电流以及从 SPB 测量出12.8A 的电流。 这些结果似乎更加令人满意、因为它们被划分在较窄的范围内。

    由于这些结果对我来说要好得多、我想知道导致这一改进的原因是什么。
    我重新做了新的实验、将感应电阻器设为2m Ω、I 使 G_CSA 值发生变化。

    以下为 G_CSA = 10时的测量值

    以下是在除 G_CSA = 20之外的相同工作条件下进行的测量。

    似乎越大、G_CSA 的振荡越大、越长。
    这是否是放大器的预期行为? 我能用它做点什么吗?

    提前感谢您的帮助、
    Victorien。

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    您好,Victorien,  

    实际上、预计 CSA 级上的振荡会随增益和检测电阻值而变化、因此我们有一些公式来确保针对每个应用优化 CSA 配置、详见 DRV832x 数据表的第9.2.1.2.4节:

    我建议使用上述示例再次检查您所使用的 CSA 配置是否适合您的当前设计参数。

    关于 CSA 输出端出现的振铃、我没有注意到原理图上以下建议的任何实现: 我强烈建议在 SPx 和 SNx 之间的 CSA 输入端使用滤波电容器、并在输出端 SOx 上使用 RC 滤波器。 如有必要、如果单独的滤波电容器不足以满足每个 SP/SNx 的要求、则可以在输入端实现 RC 滤波器。

    请告诉我、我是否可以帮助您进一步澄清问题。

    此致、

    -约书亚

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    你好、Joshua、

    我们已经按照建议的方法来选择增益和感应电阻器、但遗憾的是、我们仍然没有令人满意的结果。

    此外、我尝试了几种(Rsense、G_CSA)、但都没有一种是完全好的。
    如果(Rsense * G_CSA)过大、则我的测量值会在电流较高时达到饱和状态。
    如果(Rsense * G_CSA)太小、则 SNR 对于低电流而言太小 、系统 变得不稳定。
    对于 G_CSA>=10的夫妇之间的某些情况、电流值较低时相当不错、但对于较高的值、仍然存在振铃问题、使系统在高扭矩时不稳定。

    RC 滤波器在您建议的地方是否常用? 我感到惊讶、因为数据表中从未对它进行过修改。  

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    嗨、Victorien、  

    我们经常建议对 CSA 输入和输出进行额外的滤波、但这是可选的、因此可能未包含在该器件的数据表中。 但是、如果查看 DRV8323Rx EVM 原理图(可在 此处产品页面上的设计文件中找到)、您将看到实际实施了以下滤波器:

    我建议使用可提供最佳结果的 Rsense +增益组合来实现这些滤波器、如下所述:

    对于 G_CSA>= 10的夫妇之间的一些人,电流对于低值非常好,但对于较高值仍然存在振铃问题,使系统在高扭矩时不稳定。

    如果您有任何其他问题、请告诉我。

    此致、

    -约书亚