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[参考译文] DRV8706-Q1:硬件版本-连接电机时不工作

Guru**** 2455810 points
Other Parts Discussed in Thread: DRV8706-Q1, CSD18532Q5B, DRV8706H-Q1EVM

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/1327322/drv8706-q1-hardware-version---does-not-work-when-a-motor-is-connected

器件型号:DRV8706-Q1
主题中讨论的其他器件: CSD18532Q5B

您好!  

我们将使用 DRV8706-Q1和具有4个 MOSFET CSD18532Q5B 的 H 桥来为24V 电机供电。

不将电机连接到电路板、一切看起来都正常、因为我们能够在输出端看到正确的波形。 但是、当连接电机时、驱动器会尝试移动电机、并且两个输出都设置为高电平(实际上没有发生任何情况)。

我们试图监测 nFAULT 引脚、但它从未变为低电平。 VCP (33V)电压保持高电平、并像 PVDD (24V)一样以固定方式进行连接。 栅极的下拉电阻器也未启用。

我们禁用了 VDS OCP 和 Vgs 故障监视器、并且所有监视器都保持不变。  

我们已经 使用此驱动程序制作了一个 可正常运行的定制 PCB、但我们可以 在此新版本中找到该问题。

什么原因可能导致这种行为?

此致、

João 奥利维拉

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    嗨、 João、

    您是否  可以使用 DRV8706H-Q1EVM 对此进行测试?  此 EVM+WebGUI 可让您轻松配置许多器件设置、并有助于排除其相关的 PCB 设计问题。   

    您的电机有多大、您的启动代码中是否内置了加速/斜坡曲线?  大型电机通常需要加速才能不会触发过流保护功能。   

    您尝试过不同的电机型号、还是使用功率电阻作为负载?  

    此致!

    雅各布  

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    您好、Jacob:

    感谢您的快速响应。

    是的、我们确实有一个问题、如果我没有正确解释我们的问题、则表示抱歉。 为 电机可与 DRV8706H-Q1EVM 和我们制作的第一个定制 PCB 版本配合使用

    我认为它不应该 触发过流保护、因为我们使用的电源仅提供3.3A 作为最大电流。 此外、过流保护已禁用(VDS 配置引脚设置为6级)。

    电机特性为:24V 和我们正在测试的无负载时电流小于1A (如果电源允许、负载电流可高达15A)

    我们正在尝试弄清楚为什么它适用于我们的第一个版本(能够轻松处理+15A 和24V)、以及为什么它在此版本上不起作用(甚至不能承受低于1A 的电流)。 我们 PCB 的第一个版本可以很好地工作、几乎不会发热(即使在持续高负载下也是如此)。  

    我们的代码上还具有加速斜升和减速斜升。

    H 桥的原理图是相同的。 唯一改变的是 PCB 上的连接路径。

    我忘记提一下、我们能够让电机运动一小段时间、但只有100%占空比(连续信号)。 然后输出会变为高电平并且在我们关闭驱动器电源后才发生变化。 我试图在数据表上找到该行为的原因、但没有发现任何问题。

    数据表上提供的原因(硬件版本):

    - VDS OCP (禁用)

    - VGS 故障(禁用)

    - PVDD 欠压(用示波器检查,不会发生-> 24 V 稳定)

    - VCP 欠压(也用示波器检查,它不会发生-> 33V 稳定)

    -热关断(不会发生、因为  nFault 引脚不会下降、栅极下拉电阻未启用)

    是否有损坏的地方? 可能是 驱动器未正确读取的某种信号(例如 sh、DRAIN、SN、SP 等)?

    我们缺少什么吗?

    此致、

    João

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    雅各布、你好!  

    我从示波器上打印了一张图(在尝试启动电机时)、我将把它留在这里。

    请忽略标记名称。 正确的值为:

    蓝色:输出(+)

    黄色:输出(-)

    粉色:SO 引脚(电流引脚)

    此致、

    João

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    尊敬的 Joao:

    让我开始吧。 您是否可以使用电流探头而非 SO 测量电流波形。 您还可以向我发送与您在上面发送的波形相对应的输入信号。 这会发生在多个电路板上还是几个电路板上?

    此致!

    凯尔蒂  

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    您好! 

    有任何更新?

    此致!

    凯尔蒂  

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    尊敬的 Keerthivasan:

    很抱歉重播太晚了、感谢您的关注。

    -我们现在没有任何电流探头。

    -这只发生在新版本的板。 我们的第一批解决方案表现出色(甚至比预期更好)。

    从一个版本到另一个版本,我们不得不做一些重新路由,但我们找不到问题。 我们可以在未连接电机时得到信号、但当我们连接电机时、两个输出都会变为高电平、这样我们将无法再次看到正确的输出(即使未连接电机)。 我们必须关闭驱动器电源(不连接电机)才能再次看到信号。

    此致、

    João

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    尊敬的 Joao:

    请给我24小时的时间来调查并作出回应。

    此致!

    凯尔蒂

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    您好! João

    根据以下波形、在我看来、1.5μs 的~50%占空比 PWM ~26KHz (基于 H = 500us/div) ~Δ I 300μs 为100%占空比、然后电源急剧下降、这可能会导致驱动器执行 POR 操作并缓慢在两个输出端返回到24V。  

    我怀疑电源中设置的电流限制可能导致了此问题。 尽管您使用的电机在24V 空载时额定为~1A、但在启动时它可能具有几安培的浪涌电流。 验证这一点的好方法是 将电机端子直接连接到电源。 您必须将电源电流限制设置得略高于该值、以免在电机启动浪涌电流期间引发电源电流限制。 您可以在启动期间测量电机两端的电压、以验证它在启动期间不会下降。

    在使用上述过程设置电源电流限值后、您可以将电机重新连接到驱动器并测试驱动器运行情况。  如果您已经排除了上述疑虑、请与我们分享驱动程序原理图以供查看。  

    我注意到您在原始帖子中提到过、您通过示波器确认没有 PVDD UV 和 VCP UV。 您还提到 VDS 和 VGS 均设置为级别6 -禁用。 因此、这些故障可能不是问题所在。

    此致、Murugavel

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    尊敬的 Murugavel:

    感谢您的观看。

    -我们使用了相同的电源(最大3.3 A )和相同的电机,使用 DRV8706H-Q1EVM  和我们以前的定制 PCB , 虽然电压下降(小于 1 V ),但两者都 运行良好。  (使用我们的主 电源(20A)、我们在启动电机时看不到任何明显的电压变化)

    -我们已经用一个20 A 电源测试了这个新版本,结果是相同的。 在未连接电机的情况下、驱动器按预期运行(我们的输出为 PWM)、但在连接电机时、两个输出都将变为高电平(24sV)。

    -我们还使用了另一个不太强大的电机(最大300mA ),结果是相同的。

    我将把原理图和 PCB 留在这里。  

    e2e.ti.com/.../Project-Raven-H-Bridge.pdf

    再次感谢您的观看。

    此致、 João

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    您好! João

    感谢您分享原理图。 我快速看了看,发现没有什么不寻常的。 我没有机会对其进行详细回顾-稍后会对其和布局进行探讨。 尽管如此、我注意到 FET 栅极上有一个 RC。 需要移除这些信号、以免干扰内部时序握手和 VGS 充电。 栅极驱动的智能功能内置了内部电路块。  

    我还注意到、nFAULT 引脚没有上拉电阻器。 该引脚是一个开漏输出。 除非有上拉电阻器、否则无法检测器件上的任何故障状态。 无 FAULT =高电平、FAULT =下拉至低电平。

    无法驱动300mA DC 电机听起来是一个主要的驱动器问题。 您能否移除所有四个 FET 的栅极 R 和 C 并重新检查? 谢谢。

    此致、Murugavel

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    尊敬的 Murugavel:

    抱歉、我忘了提及这是我们在测试时删除的第一件事(行为 完全 相同)。

    关于 nFault 引脚、它具有一个上拉电阻器、但其位于驱动器原理图页面上的驱动器下方(无论是否连接电机、nFault 都始终保持高电平)。

    此致、João

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    您好! João

    感谢您的确认。  在快速浏览过程中漏掉了 nFAULT 上拉电阻。 我仔细地看了原理图、没有发现任何可疑的情况。

    请忍受我提出一些基本问题。

    请确认、PWM 输入已通过 IN2/PH 提供给 IN1/EN 引脚和方向控制-此引脚未悬空。  

    为确保在2级正确选择了 MODE 引脚、请将电阻 R106的值测量为47kΩ、以进行仔细检查。 只是想消除这种情况。 以及 DRVOFF 电势为0V、不悬空。 最好测量 PCB 上使用的所有0Ω 电阻并确认其状态良好。 如果你已经消除了所有这些,永远不会介意。  

    在您之前的一篇文章中、您提到了  VDS OCP (禁用)和 VGS 故障(禁用)。 在原理图中、VDS 引脚电平为1级。 我假设您移除了 R98并将 VDS 引脚连接到 DVDD 3.3V 以进行测试、对吗?  

    您能否捕获四个通道 PontH+、PontH-、 IN1/EN 和 IN2/PH  以供审查? 1.在 PWM 启动时空载。 2.负载从启动 PWM 开始 到输出跳闸点-与之前用 PWM 输入和一个输出发送的捕获类似。 谢谢。   

    此致、Murugavel

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    大家好!

    我看了一下 PCB 布局、它看起来不是很好、很可能是它导致了问题。

    我会检查当问题发生时、PWM 和其他信号是否仍从 MCU 传输到 DRV8706、可能 MCU 会因为噪声和去耦不良而挂起。 我不知道 DRV8706是否有数字内核也可能挂起。

    此致、

    格雷戈尔茨

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    尊敬的 Murugavel 和 Grzegorz:  

    很抱歉这么晚才回复。

    感谢您的帮助和耐心。

    格雷戈尔茨 我们没有将完整的原理图文件放在这里(我们在 MCU 侧有去耦、电源等)当您说 PCB "看起来不好"时、您指的是去耦、路由、两者都是?

    遵照您的建议、 我们检查 DRVOFF 且它悬空、 (DRV8706内部下拉似乎不够强大)

    问题就在那里。 现在一切都在运转!

    我们是否应该为所有驱动器 IO 添加更强的外部下拉/上拉?

    再次感谢你的帮助(我们欠你一杯咖啡/啤酒:))

    此致、

    João

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    您好! João

    我假设 MCU 器件看起来类似于驱动器器件( MCU 下应该有尽可能多的实心接地)。 有很多领域还可以改进、但您的电路板开始工作、因此问题是、它们是否是真正需要的。

    有几件事我注意到:

    - DRV 和 C21之间的长迹线,

    - C21, C22, C43和 C43只需一个过孔就接地,对于每个去耦 MLCC 电容器1或2接地过孔是一个更好的选择,

    -到 C36的长迹线,

    - DRV 下没有通孔,

    -底部的接地应该更坚固。

    DRV8706-Q1数据表第61页中有一个2层 PCB 的良好布局示例。 只需要在底部宽布线将 VBAT 连接到 H 桥下、并在灰色 GND 区域放置大量接地过孔。

    我会尽可能使用0603 MLCC、如果我不需要手动放置元件、我会使用0402、这可以节省大量空间。 尺寸更小的 MLCC 具有更小的寄生电感、您可以将其放置在更靠近 IC 的位置、这同样具有更小的寄生电感。

    下面的应用手册可能是您进行设计的

    https://www.ti.com/lit/an/slva959b/slva959b.pdf?ts = 1709583372894

    始终最好考虑电流将返回的位置并尽可能减小电流环路面积、尤其是在现代电机驱动器和 MCU 等相当高速的应用中。

    此致、

    格雷戈尔茨

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    尊敬的 Grzegorz:

    感谢您的建议。

    我们将在下一版本中进行一些更改。

    此致、

    João