[参考译文] DRV8312：EMC 发射问题

您好！

感谢您发帖。 我将深入了解您的问题、并在下周初提供最新情况。

此致、

亚拉

您好、Yara。

我想分享新的波形。 客户设法切断了轨迹、并在上部开关上增加了电流探头。

他们可以观察到电流在高侧和低侧开关上同时流动。 请查看下面的捕获。

注：

• 未连接负载；
• 仅 PWM A 相、30kHz 50%占空比；
• 关闭带宽限制。 发现示波器对以前的捕获启用了带宽限制、这些新的捕获不受带宽限制；
• 在 PVDD_A 中添加一个接线环路会因额外的电感而增加系统振铃。

这是预期结果吗？

此致、

欧内斯特

您好、Ernest：

感谢您提供更多信息。 此问题是何时发现的？ 是否曾有过系统正常工作的时间？ 如果是，那么以后又发生了什么变化？

我认为您观察到的行为不是预期行为。 我正尝试与我的团队讨论您的问题以进行调试。 我会在本周结束前为您提供最新信息。

谢谢！

Yara.

您好、Ernest：

您能否尝试仅使用单个100nF 自举电容器来运行驱动器、并为其添加大约2、2欧姆的串联电阻器？

此致、

格雷戈尔茨

您好、Yara。

客户产品始终难以应对排放问题。 它们几乎没有相对于限值的裕度。

他们已经解决了小尺寸滤波器调整问题、但从未了解过根本原因。

他们的目标是找出排放源/根本原因。

尊敬的 Grzegorz：

感谢您的答复。  

客户尝试了您的建议(2R2电阻器)、可以看到"击穿电流"略有减小。

然后、尝试使用10R 电阻器、差异非常显著。

请参阅下面的波形。

它们运行相同的条件：

• 未连接负载；
• 仅 PWM A 相、30kHz 50%占空比；
• 仅用于在下侧 MOSFET 上进行电流测量的导线环路。

您可以叠加捕获以查看差异：

下面的波形是0r 条件顶部的10R 波形。 A 相的电压以及通过低侧 MOS 的电流。

• 这是寄生导通吗？
• 是否有办法完全消除该电流？

客户使用电机接头进行了其他测试。  

它们有两个波形、电机在2krpm 极轻负载下运行(它们的电机在最大32krpm 下运转)。

您可以看到、左图中有4.7安的随机峰值。

将10R 添加到自举后、峰值消失。

他们认为10R 会导致上部 MOSFET 的导通速度变慢、从而减少寄生导通。

CH2–OUT_A (绿色)–A 相电压

CH4–电流 GND_A (紫色)–电流低侧 Mos A。

此致、

欧内斯特

您好、Ernest：

感谢您分享所有数据。

在直流/直流转换器中、向自举电容器中添加大约2R2的串联电阻器是一种降低 EMI 的常见做法。

"这是寄生导通吗？" -我想不是、PVDD 只有38V、而 DRV8312的额定电压是70V。 我更想怀疑您之前提到的一些击穿是由非常短的死区时间引起的-根据数据表、它大约为5.5ns。

"是否有办法完全消除该电流？" -如果增加自举电阻器的值和减慢 HS MOSFET 导通运行良好,那么这也许是一种方法。

进一步增大串联电阻器的值可能会给自举电容器充电过程带来问题。

我会尝试将下面的电路与一些高速肖特基二极管、例如  PMEG3010AESB 一起使用。 如果与二极管串联的电阻器无法改善 EMI、则可以省略。  

"您可以看到左图中有4.7安的随机峰值。" -查看这些电流峰值的波形以及20-50ns/div 的电压输出相位和 PWM 信号可能会有所帮助。

我没有 DRV8312的相关经验、但通过查看其数据表、我认为这是一款非常高速的 MOSFET 驱动器(上升/下降时间约为14ns)、而且其尺寸可能会使 PCB 布局设计难以满足 EMI 限制。

PS。 PCB 布局可能也会在上述问题中发挥一定作用。  PMEG6010AESBYL 是一个更安全的选择。

此致、

格雷戈尔茨

你好， Grzegorz Pelikan 和 Yara Al Shami

我叫 Ede、是 Ernest 的客户。 感谢你在这个问题上的帮助。  

请参阅电机运行时的以下波形。
我注意到、当底部 MOSFET 中的电流为负时会出现大电流尖峰(>4安培)。
当电流为正时不会发生这些大尖峰、反向恢复仅为~ 1.7安培。
我希望二极管能够反向恢复、但上限和下限二极管也应该具有相同的电平。

我之前讲过、我可以看到、 在轻负载条件下、4安培峰值变得不那么频繁(但仍然会随机出现)。
也许、 这表明随着 di/dt 随负载变化、这与寄生电感相关。
  

以下波形的注意事项：

• 电机在10k rpm 转速下旋转。
• 输入功率5W。
• 自举200nF/0r.
• 已从电机相位中移除缓冲电容器。

 CH1–PWM_A (黄色)–来自微控制器的逻辑信号

CH2–OUT_A (绿色)–A 相电压

CH4–电流 GND_A (紫色)–电流低侧 Mos A。

我将尝试您有关减慢 HS MOSFET 的建议、但我希望了解这种行为背后的机制、因为这种情况一开始不应该发生。


非常感谢。
EDE。

您好、Ede：

感谢您提供所有数据。

您能否说明电流探头的 BW 是多少？ 在测量和电压探头(用于相电压测量)期间、您的示波器上是否设置了 BW 限制、它是设置为1：1还是10：1范围？

遇到的问题、相电压波形看起来非常干净。

您还能说明在什么频率下存在 EMI 问题吗？

PS。 您知道电流探头的时间延迟吗？

您是否还可以通过将探头放置在同一位置但不将其闭合在导线环路上来测量电流探头拾取的噪声？

此致、

格雷戈尔茨

尊敬的  Grzegorz：

下面是我使用的齿轮的规格：

电流探头：

• Hioki 3273-50 (50 MHz、30安培)。
• 不确定延迟、但上升时间为7ns 或更短。  探头最近已校准。
• 示波器设置为0.1V/A。

电压探头 ：

• Keysight N2843A (500MHz、10：1)  
• 自动设置范围10：1

范围：

• Keysight DSOX3034T (350MHz、5GSA/s)
• 采集模式：正常
• 关闭所有通道的 BW 限制(我发送给 Ernest 的第一次捕获将其打开、但在意识到启用后将其关闭)。

Unknown 说：

您是否还能分辨在什么频率下出现 EMI 问题？

- 100MHz 和200MHz 之间的电机噪声非常显著

Unknown 说：

您是否可以通过将探头放置在相同位置但不将其闭合在导线回路中来测量电流探头拾取的噪声？

不确定我是否理解正确、但我所做的就是：我没有看到任何噪声、即使将垂直刻度设置为20mA 也是如此。

请告诉我这是否是检查噪声拾取的正确方法。 如果这不是您想要的、我可以重新做。

注：

 CH1–PWM_A (黄色)–来自微型器件的逻辑信号(探头的接地端未连接、因此出现振铃)。

CH2–OUT_A (绿色)–A 相电压

CH4–电流 GND_A (紫色)–电流低侧 Mos A。

	1A/单位
	1A/单位  20米 A/单位

非常感谢。

EDE。

您好、Ede：

感谢您分享所有其他信息。

根据数据表 、HIOKI 3273-50具有16ns 的延迟时间。  带有1、3m 电缆的电压探头 N2843A 的延迟时间可能约为6ns。 那么电流波形可能晚于电压波形大约10ns。

这意味着电流波形上升沿与电压波形上升沿大致同相(电流峰值超过4.5A 时)。

我想、探头的 BW、示波器设置和良好的设置意味着上述所有测量波形都是非常真实的波形。

"不确定我是否理解正确、但这里是我所做的：我看不到任何噪声、即使将垂直刻度设置为20mA 也是如此。" 这就是我的意思。 我怀疑电流探头电路从其他2个半桥("正周期概览"波形)拾取了噪声、但显然并非如此。

"正周期-开启-放大"-如果我们将电流波形前移10ns、那么它的上升沿开始将在输出电压开始下降前开始。 此外、我们还可以在输出电压开始下降(HS MOSFET 体二极管压降)之前的10ns 左右看到小电压凸点。 我想所有这一切都意味着1.68A 的电流峰值主要是由 HS MOSFET 体二极管反向恢复引起的。

"负周期-关闭"-  如果我们将电流波形前移10ns、那么它的上升沿开始将在输出电压开始上升的地方。 就在输出电压开始上升之前没有任何电压降、并且在15V 时、输出电压上升过程中会发生一些小凹痕。 我想 HS MOSFET 在 LS MOSFET 完全关断之前开始导通、并导致 LS MOSFET 再次导通。 "这是寄生开启吗？" -我猜不"-可能我错了,我猜这是一个寄生开启由非常短的死区时间。

对于击穿事件、电压输出波形看起来非常合适(可能它持续时间过短而不会导致任何更大的问题)、存在一些频率较小的过冲、可能在-200MHz 范围内。

LS MOSFET 源极和检测电阻器之间的线圈直径约为1、5cm、这大约会使布线和检测电阻器寄生电感增加30nH 左右的寄生电感。 LS MOSFET 源极和 GND 之间的寄生电感过大可能会干扰 LS MOSFET 开关过程。  

"正周期概述"-我想知道其他2个相位是如何会对 A 相 LS MOSFET 电流波形造成如此大的干扰的。 如果噪声不是由电流探头选择的噪声引起的、那么我想可能是 PVDD_X 引脚去耦或 PCB 布局不太好引起的。

也许有必要检查 PCB 布局和 PVDD_X 去耦以获得任何可能的改进。 除非是某种低电感类型、否则电流检测电阻器本身可能具有很大的寄生电感。 我可以在不使用导线回路的情况下对电流探头进行一些试验、因为电流探头会向 MOSFET 半桥中引入较大的寄生电感。 如果某人没有频谱分析仪、他/她可以使用示波器测量检测电阻和输出相位上的电压振铃振幅。 随着输出电流和 di/dt 的提高、振铃和 EMI 通常会增加。 将接地夹连接到探头尖端以检查驱动器和输出电缆附近的 EMI (示波器通道设置为交流并约5ns/div)、即可使用10：1示波器探头完成简单的近场探头。

我不知道更好的 PCB 布局是否会限制击穿问题、但它可能对 EMI 有所帮助。 如果效率不高、那么降低 HS MOSFET 速度就成了一种解决方案、幸运的是、这不是需要减慢速度的 LS MOSFET、因为系统似乎无法访问其栅极驱动器。

此致、

格雷戈尔茨  

尊敬的 Grzegorz：

感谢您提供的深入见解。

我也不理解 其他两条半腿的"噪音"。  这是我需要进一步研究的问题。

我同意您 对"正周期-打开-放大" 和 "负周期-关闭"的分析。  我觉得奇怪的是、正周期内的1.68A 峰值恢复与负周期内的4.77A 峰值恢复之间的巨大差异。 该4.77A 必须是恢复+击穿的组合。  

我将研究负周期并观察电流是如何流动的、 这可能会告诉我一些东西(该路径中的寄生电感)。

根据您的建议、我将回顾一下我们的布局以及我们的设计中使用的组件。

是否有可用作参考的演示/应用板？

当我联系欧内斯特时、我想确定的第一件事是确认 波形是否异常。  您帮助我确认了这一点。 谢谢你。 现在、我将花一些时间来寻找根本原因或相应的补救措施。

谢谢你。

EDE。

您好、Ede：

它看起来像是曾经可用的评估板、但现在

https://www.mouser.pl/ProductDetail/Texas-Instruments/DRV8312-C2-KIT?qs=%252BG2H6gVb6iyOUG85oF%2F6iQ%3D%3D

https://de.mathworks.com/help/ti-c2000/ug/mcb_hw_28069.png

您只使用2个检测电阻、GND_C 引脚直接接地至 GND。 我将把相位 A 或 B 接地、而不是 C 相、它会提供一些额外的空间

比 IC 上部要拥挤的高一点。 应允许缩短 GND_X 引脚和感测电阻之间的布线。 4层电路板还有助于限制寄生电感。

此致、

格雷戈尔茨