[参考译文] DRV8701：NFAULT 引脚在超过硬件电流限制后保持高电平

尊敬的 Annie：

您说过 "(设计的电流限制值为8A)"。   通过使用 R30和 R34计算、结果表明电流为7.875A、因此~8A。

对于 ICHOP 电流调节、消隐时间为2us (请参阅数据表)。 仅在此时间结束后、电流调节比较器检测才有效。 电流调节由固定 TOFF 斩波完成。 TOFF 的典型值为25us。 在这个客户测试用例中、由于 FET 的短路和低 Rdson、电流 在2us 消隐时间内达到了高得多的峰值。 根据示波器捕获、您共享的电流峰值看起来像~32A。 ICHOP 比较器检测到电流在2us 消隐时间后立即超过设定值、并进行25us 的 TOFF 斩波。该模式持续重复、产生(2 + 25) 27us 的时间周期、有效至~37kHz。   

在电机负载适当的情况下、电流上升速度会慢得多、因此 tBLANK 之后、电流仍将小于 TARGET ~ 8A。 因此、将一直显示 tDRIVE、直到负载电流达到 ICHOP 电平、然后显示 toff。 这是 BDC 电机负载的预期行为。  

短路测试期间没有 nFAULT 的原因是 从未达到 OCP 阈值。 为了检测 OCP、VDS 应达到1V、或 VSP (检测电阻器上)应达到1V。 Rsense = 0.02Ω、因此对于1V VSP、电流峰值必须为1/0.02 = 50A。 这一点从未实现过。 如果客户更改了 Rsense = 50mΩ、则 VSP 在20A 电流下将为1V、因此>20A 电流将在 tOCP 之后检测到 OCP。 tOCP 到期时可能是当 OCP 关断输出时、电流可能远高于20A。 对于 50mΩ、客户可以修改 VREF、以实现 ICHOP 的8A。  

使用的 FET 为 TSM045NB06CR、其 Rdson = 5mΩ。 当 VDS = 1V 时、通过 FET 的电流必须为1/0.005 = 200A！ 因此、在40A 短路电流下绝不会达到 VDS 阈值。  

注意：不确定 IDRIVE 引脚是否已通过0Ω 连接到 AVDD。 如果是、则 禁用高侧 FET 上的 OCP 监控器。  

此致、Murugavel

尊敬的  Murugavel：

 当电流= 20A 时、他将 RSENSE 更改为50mΩ、VSP=1V。  

ICHOP=(VREF-VOFF)/AV*RSENSE

如果电流限制为8A、相应的 VREF 将达到8V、而手册中的 VREF 值为0.3V-AVDD、AVDD 的最大电压为4.8V、所以无法实现8A 的电流限制。  

您能说明一下您对此问题的建议吗？

此致、

安妮

尊敬的 Annie：

我解释了 OCP 为20A 的行为和方式、仅仅是因为客户使用的是非常低的 Rdson FET。

由于 AV 增益固定不变、DRV8701无法同时实现8A ICHOP 和20A 电流 OCP。  客户必须确定一种折衷方案。 另一种选择是在所需的 OCP 电流下选择 FET 的 Rdson、使 VDS = 0.8A。 例如、对于30A VDS_OCP 跳闸0.8/30 =~μ s 26mΩ。

其他选择是考虑 DRV8705-Q1或 DRV8706-Q1或完全集成式 MOSFET BDC 驱动器 DRV8262也是另一种选择。   

此致、Murugavel

尊敬的 Annie：

'当 FET 短路时、客户将 Q12的 D 和 S 波形与原理图中的 GND 进行了测试。' 根据原理图、绿色是 Q12的22V 漏极。  根据示波器捕获、好像是当 Q12在~2.5us 导通时、Q12的源极接近22V 或 VDS 是不足以触发 VDS_OCP 的低电压电平。 当 Q12没有在大约25us 内导通时、VDS 为22V。  

VDS_OCP 监控器仅在 FET 导通时有效、而不是在未导通时有效。 根据记录、对于硬开关导通时的5mΩ FET、VDS 电平= 1V、建议电流为1/0.005 = 200A。  

您提到"当 FET 短路时"、哪个 FET 短路？ 问题11？

此致、Murugavel

尊敬的 Murugavel：

客户进行了另一项测试、发现 FET 导通时间对应于电流采样的高电平时间。  该时间似乎是消隐时间、但实际上大约为2.5us。  也就是说、当电机的两极与导线短路时、FET 的实际开关频率与电流采样一致、即导通时间为2.5us、关断时间为25us。  在这种情况下、如果使用 VDS 来监测过流、即使使用具有更大 Rdson 的 FET、时间似乎无法满足 OCP 的检测要求(4.5us)。  这是否意味着使用 VDS 监测过流不像 VSP 那么有效？

此致、

安妮

尊敬的 Annie：

假设客户使用更新的 Rsense = 50mΩ 进行了测试。

基于 R30 = 10k 和 R34 = 20k、VREF =(AVDD/30k)* 10k = 4.8/3 = 1.6V。  ICHOP=(VREF-VOFF)/AV*RSENSE =(1.6-0.050)/(20*0.050)= 1.55A。 我想1.55A 的 TON 是 PWM 消隐时间2us + 0.5us = 2、5us、在此期间 FET Q12导通、tOFF = 25us Q12关断。 此电流调节 PWM 模式根据示波器捕获重复。   

从未达到20A 的 VSP_OCP 阈值(使用50mΩ Rsense)。 因此没有 OCP 报告。 由于电流调节将始终生效、除非在该器件中禁用电流调节、否则永远不会达到第一个 VSP_OCP。  如果不需要电流调节功能、可以禁用此功能、方法是将 VREF 直接连接到 AVDD 并将 SP 和 SN 连接到 GND。  

我们假设 VREF 直接连接到 AVDD、电压为4.8V。 要实现8A Ichop、需要的 Rsense 为 4.75/(2*8)= 29.6875 mΩ=约30mΩ。 借助30mΩ 和4.8V VREF、可以实现接近8A 的 Ichop。 使用该电阻器时、VSP_OCP 阈值将为1/0.03 = 33.33A。 请注意、仅当禁用电流调节时才能达到 VSP_OCP。

对于5mΩ FET Rdson、VDS_OCP = 1/0.005 = 200A、这无法达到。 在这种情况下、如果禁用 ICHOP 电流调节、则会在 VDS_OCP 之前达到 VSP_OCP 阈值。 如果启用了 ICHOP 电流调节、则绝不会发生 VSP_OCP。 这不是问题、无需担心。 这也意味着 nFAULT 将不会报告短路情况。  如果需要此报告、我们必须在我们的产品系列中确定适用于该应用的其他器件。

在某些应用中、不使用 Rsense、而将 SP 和 SN 连接到 GND 以禁用电流调节。 在本例中、VDS_OCP 将是唯一的过流保护机制。 但是、如果使用极低的 RDSon FET、并且电源能够提供、那么此电流可能会高得多。 对于该器件、最好使用更高的 Rdson FET 来获得合理水平的 OCP 保护电流。  

这就是 DRV8701的预计工作方式。 我希望此说明涵盖了使用此器件进行设计所需的所有信息。 谢谢。

此致、Murugavel   

尊敬的  Murugavel：

客户想了解 DRV8701的 SO 引脚的工作原理？  

从示波器的屏幕截图可以看出、当电流斩波时、由电压分压采样点收集的电压直接变为0。  这会使 MCU 认为此时的电流也是0、但实际上情况并非如此。

根据手册、因此在切换期间也应具有一定的电压、而不是0。 为什么无法在切换期间收集这样的电压？

此致、

安妮

尊敬的 Annie：

这是预期行为。 在 tOFF 期间、客户必须忽略 SO 输出。 当放大器的输入为0时、因此根据数据表规格、将会有一些偏移。 将 SP 和 SN 连接到检测电阻后、偏移可能会发生变化。   

此致、Murugavel