[参考译文] DRV8243-Q1：驱动器会在占空比达到80%时发出噪声、并且不会使电机移动

您好！João

感谢您的发帖。 您提到了" 当占空比大于80%时、电机无任何噪声地移动、但如果占空比低于80%、电机停止移动、驾驶员开始发出噪声。"。 我假设您提到电机发出噪声、但没有旋转、对吗？

您还提到"我们尝试使用一个电荷更少的电源(3.3 A)、但结果是相同的。 我们检查了电机在锁定时的电流消耗略高于20A、但由于电源仅允许最大20A、电压绝不会低于24V、因此我们使用 ITRIP 功能将电流调节到 最大11A、 尽管我们应该没有任何问题(我们正在等待 DRV8244-Q1 (21A)在我们的本地市场上上市)。"。 这可能是根本原因。 根据您的描述、看起来您是在实际负载条件下测试 BDC 电机。 从本质上讲、BDC 使用浪涌电流来生成峰值转矩、以克服机械惯性并开始旋转。 当您使用 ITRIP 限制峰值电流并同时减小占空比时、电机无法产生足够的扭矩来克服惯性。 ITRIP 调节会在尝试启动时因斩波以及电机在占空比低于80%时停止而导致噪声。 克服这个由机械惯性引起的问题的解决方案是将 ITRIP 增加到合适的水平。 如果 DRV8243-Q1导致过热关断且所需的电流较高、则应考虑使用 DRV8244-Q1或 DRV8245-Q1作为选项。 我希望这澄清了所经历的电机行为的原因。

此致、Murugavel

您好！ João

您能否详细说明一下电机不运转和发出噪声的情况？ 谢谢。

此致、Murugavel

尊敬的 Murugavel：

很抱歉、我写了这个答案。 感谢您的支持。

直接回答您的问题、电机停止低于80%占空比(PWM 25kHz、3.3V)。 出于对噪声的考虑、当电机停止移动时、噪声来自驱动器本身。

我试图跟随你的吸气,但驾驶员继续发出噪音,当我尝试移动电机低于80%。 IPROPI 达到最大值、nFault 引脚变为低电平。 来自此尺寸的驾驶员的正常行为会产生相对较大的噪音、还是我们有什么问题？

我忘了说、但我已经在有负载和没有任何负载的情况下测试了该驱动器、一切都保持不变。 在使用该驱动器之前、我们使用简单的 MOSFET P 和 N 沟道 H 桥测试电机、我们能够使用 仅支持3.3V 输出电流的电源以40%的占空比(空载)或60%的占空比(带负载)开始移动电机。

此致、

João

您好！ João

当然、无需担心。  

我认为针对温度的故障反应可设定为重试。 这将导致重试率见数据表中的技术规格时恒定开/关。 如果您将其设置为锁存、它将在发生第一个故障事件时锁存。

此致、Murugavel

尊敬的 Murugavel：

从重试/锁存功能的角度来看、我认为您是对的、因为在我禁用重试功能后、电机即使100%也不会移动、重试时、再试大约需要5ms。 (下图显示了驱动器产生噪声时的电机输出)。

我们还看到 IPROPI 处于最大值、这是否不表示 存在对地短路的输出？  

这个问题是、温度永远不会超过35ºC Ω(我们在附近放置了一个 NTC 电阻器、并且我们还使用红外温度枪来测量它)。 温度是否会快速升高或降低到我们无法检测到的程度？ 对 PCB 的看法不佳？

我们 尝试在100%占空比下强制驱动器达到最大负载(远高于预期运行) 、大约2分钟内运行正常(然后、如果驱动器温度超过60ºC Ω、我们的固件会停止电机)

此致、

João

您好！

抱歉、我忘记了提到即使没有任何东西连接到电机输出也会发生这种情况(完全相同的行为)、几乎就像驱动器无法处理 PWM 信号一样。

此致、João

很抱歉再次打扰您、但我有更多可能有用的数据。 下面是从驱动器到电机的输入 PWM 信号和输出信号的图片。 如您所见、即使输入端的占空比为80%、驱动器输出也始终为100%。

您好！ João

我很高兴您能够确认噪声问题是由于驱动程序的重试操作所致。 感谢您提供更多详细信息。 您提到"我忘了提到即使没有任何东西连接到电机输出也会发生这种情况(完全是相同的行为)、几乎就像驱动器无法处理 PWM 信号一样"。 使用此器件的 EVM 时、我无法重现此问题。 似乎您电路板上的器件可能存在内部对 GND 短路的输出。 因此、当 HS FET 通过 PWM 输入传导时、器件会关断。 观察到的 IPROPI 高输出也证实了这种可能性。  

您还提到过、您使用 NTC 热敏电阻监测温度。 输出 FET 可能会快速加热和关断并以足够快的速度冷却、使系统的热惯性不会记录高温。 这并不意味着 PCB 设计较差。 功率 FET 可能只是在所有热量被传导并耗散到电源板和 PCB 之前迅速升温、这是高电流密度导致的一个内部快速热点。

您可能需要更换驱动器器件、然后使用电流受限的电源重试。 谢谢。

此致、Murugavel   

尊敬的 Murugavel：

我按照您的建议更换了驱动器器件、然后再次尝试使用功率较低的电源(仅最大3A)。 行为与您可以看到的相同(在未连接或连接电机的情况下相同)

直至达到82%、驱动器会发出噪声和重试次数、

然后、在 Aprox。 83%的驱动器开始恢复、如下图所示：

(使用或不使用电机时的结果相同)

输出 从不是 PWM 信号是正常的情况。

此致、

João

您好！ João

感谢您的尝试和报告。 能否验证您是否为自己的控制选择了正确的桥接控制模式？ 请参阅数据表中的下表。

正如我提到过的、我在 EVM 中看不到这个问题。 您是从 estore.ti.com 获得器件的吗？ 您能不能特写一下 IC、清楚地显示上面的标记、以便我可以查找此器件的版本？ 您是否已 准备好 TI DRV8243H-Q1EVM？  

此致、Murugavel

尊敬的 Murugavel：

我测试了 PWM 模式(Hi-Z - ESP_MODE 引脚开路)和 PH/EN (ESP_MODE 连接到 GND)、并且在尝试 PWM 信号之前都按预期工作。

我没有任何 EVM。

您可以检查 IC 参考。 以下(我们从 mouser electronics 获取的器件)

再次感谢您的支持。

此致、João

您好！ João

感谢您提供更新和有关芯片的信息。 根据您的原理图、RIPROPI 为330 Ω 。我在 EVM 中使用了470 Ω 进行测试。 ITRIP 设置为 LVL2、等于1.18V VTRIP。 对于 ITRIP 设置、这意味着为1.18/470 * 3075 = 7.72A。 输出电流小于7.72A 时不会进行电流调节。 但该电流可能高于该器件在24V 下可支持的连续电流。  

我将一个24V 电源连接到 EVM、并选择 PH/EN 模式进行测试。 我做了一些示波器捕获供您参考。 黄色迹线是 EN/IN1上的 PWM 输入、粉色迹线是 OUT2、蓝色迹线是 OUT1。 绿色迹线表示电机电流。 要记住的关键因素之一是压摆率 SR 设置。 我使用了设置为24.5V/us (速度更快)的 LVL1。   

空载10%占空比时的布线20kHz PH/IN2 = 1：

自由运行电机负载10%占空比20kHz PH/IN2 = 1时的布线：

空载90%占空比时的布线20kHz PH/IN2 = 1：

轻负载 电机 负载时的迹线90%占空比20kHz PH/IN2 = 1：

驱动程序按预期运行。 未发生预期的过流跳变或过热情况。 您最初发送的原理图看起来没有问题。 仅缺少电机电源大容量电容器。  除了您拥有的100nF 外、TI 建议至少100 uF。 您可能需要更大的电容器、具体取决于电机负载电流、电源纹波以及从电源到驱动器的导线长度。

根据可从 https://www.ti.com/tool/download/SLVRBI3下载的全桥热估算器、 您可以看到 SR 设置会显著影响此封装在24V 下支持的最大负载电流。

如果将最慢 SR 设置为 LVL2 1.6V/us、即使设置为1A、也会导致过热关断。 根据您的第一条消息、这就是您正在使用的 SR。 我应该马上抓住它。 但是、在没有连接负载的情况下、这应该不会导致任何问题。 我使用 EVM 验证了这一点。   

在使用同一 SR 的情况下、5A 负载会导致超热点和热关断。

将 SR 设置为 LVL1 24.5V/us (速度更快)后、您甚至可以看到、即使在5A 负载电流下、器件也可以在假定良好的 PCB 设计的安全区域运行。

请将 SR 设置为 LVL2并再次运行测试。 请注意、只有在设置所需的 LVL 后重新上电或执行睡眠以唤醒序列后、SR 设置才会更新。

此致、Murugavel

尊敬的 Murugavel：

感谢您的回答。

我尝试更改 SR 设置、但结果是一样的。

我们无法理解为什么我们的驾驶员 在没有任何连接的情况下会进入"保护"状态。  

我们开始怀疑这是 PCB 层和布局的问题。 您能给我们提供您对此的看法吗？

这是一层(红色)

这里是另一个(蓝色)。 (我们在 PCB 上只有两层)

此致、João

您好！ João

即使对于这两层 PCB、在未连接负载时、我也不希望驱动器进入保护模式。 通过输出 FET 的电流将为0,所以除了器件产生的热量外,预计不会产生热量。 我没有注意到原理图中有任何异常。 PCB 布局短路或焊料过多是否会导致此问题？ 我认为这应该得到验证。 您能否通过与其串联万用表电流测量模式来测量通过器件 VM 输入的电流？ 我使用的 EVM 可测量12.8 mA、电源为24V VM、占空比为0%和100%、PWM 为20kHz、空载连接。 这是供您参考。   

一般而言、对于此器件、2层的热性能不如 TI EVM 好。 可从 EVM 网页下载 EVM 的 Altium 文件。 在2层结构中、我仍然希望能够支持一定水平的连续输出电流。 我建议使用顶层、尽可能扩大散热焊盘的覆铜以加快散热速度。 我认为在您的布局中、蓝色表示底层覆铜达到最大、其效率不如通过散热过孔散发热量那么高。 如果蓝色为接触散热焊盘的层、请忽略此注释。

此致、Murugavel

尊敬的 Murugavel：

我们测试了 PCB 和驱动器、找不到任何短路、但当我们在未连接任何器件的情况下使用 PWM 时、 我们会检测到电流尖峰(约250mA 或更多)。

我们认为可能导致驱动器出现问题的唯一 原因可能是焊接过程。 我 在 数据表中找不到焊接曲线。 从何处可以找到它？

此致、João

您好！ João

电流> 250 mA 的尖峰提到的异常可能是输出引脚与 GND 发生短路。 数据表中引用的应用报告应涵盖此内容。  https://www.ti.com/lit/an/slma002h/slma002h.pdf。  

此致、Murugavel