[参考译文] DRV8243-Q1：驱动器过流限制

尊敬的 Anjali：

您能否提供更多详细信息？ BDC 电机应用的工作 VM 电压是多少？ 您是否使用 PWM 来驱动电机？您的 PWM 频率和占空比是多少？您是否在电机启动和停止时使用占空比曲线的斜升和斜降？ 提升柱在一个方向上相对于重力运行、在另一个方向上具有重力、还是在沿一个方向行驶时具有可存储机械势能的弹簧？ 这可能导致 VM 电压泵回、该电压可能已超过器件的绝对最大额定值并永久损坏器件。 这篇文章可帮助您了解潜在问题、 https://e2e.ti.com/blogs_/b/industrial_strength/posts/art-of-stopping-the-motor-vm-pumping。   

您还能介绍故障机制吗？ 它是在电机启动、停止还是在任何其他特定机械活动期间发生故障？ 有多少设备出现故障？ 我假设这是一个定制硬件？ 如果可以、请分享原理图以及您可能捕获到的输出电压和电流的任何波形？ 谢谢。

此致、Murugavel

您好！

感谢您的回复。

工作电压 VM 为24V。 我们将使用占空比为50%的 PWM 和使能引脚上的20kHz 来驱动电机。

我们不使用 PWM 占空比的斜升和斜降。

提升柱在方向上与重力相反、在另一方向上与重力相反。

提升柱中不使用弹簧。 两个方向的运动都使用电机。  

我们使用可编程电源来提供24V 电压并设置3A 过流限值。 我们连接了提升柱、并且在电路板运行时、电源不断检测到短路情况。 对于电源和驱动器、故障恢复模式设置为重试。 使用提升柱进行测试大约需要4秒钟、测试板出现故障。 发生这种情况时、提升柱电机根本没有移动。 我们测试了两次、2个驱动器 IC 出现了故障。 起吊柱未受影响。

我们测试了额定电流为1.5A 的不同吊装柱。 提升柱对电机驱动器工作正常。

我附上了原理图供您参考。

尊敬的 Anjali：

感谢您提供更多详细信息。 对于此应用、可能几乎没有什么需要考虑的因素。 您提到执行器的电流规格为2.2A。 这是稳定速率运行电流规格吗？ 通常、BDC (有刷直流)电机从静止启动时具有很高的浪涌电流、直到达到稳态速度。 在达到稳定状态速度后、电流将稳定至一个较低的值。 这通常持续几毫秒、峰值可> 3倍至10倍。 例如、使用此提升柱时、在反重力的情况下、浪涌将达到最高。 如果电源设置为3A、则会通过使其跳变来限制浪涌、如果使用重试、则可能导致电源电压脉动。 因此、从技术角度而言、您应该避免电源阈值较低、并且不应使用重试设置。 我还注意到、VM_LC 电源上的一个10uF 大容量电容器可能不 足以支持浪涌电流。  

DRV 驱动器器件过流检测可设置为重试或锁存。 当提升柱受到重力的驱动且 DRV 发生过流(假设未检测到过热)时、这表示浪涌电流超出了该器件的过流限值。 这可以通过在报告故障后查看 FAULT_SUMMARY 寄存器来轻松验证、nFAULT = LOW。  

下一个潜在问题、这可能是发生故障的原因。 当电机从反重力方向突然反转至重力方向时、存储的机械电势能量会瞬间提升 VM 电源、可能会超过 DRV8243-Q1的绝对最大额定值、并永久损坏器件。 我们已经看到、有几种 BDC 电机驱动器出现了这种情况。 缓解此问题的一种方法是提供软启动、软停止和反向、然后是软启动。 斜升和斜降无需很长、只需考虑惯性和耗散潜在能量所需的时间即可。 该特性在我们的 EVM 微控制器中实现、并可使用 EVM GUI 进行评估。 可以评估各种斜坡设置。

此帖子也是有关此主题的良好参考资料、  https://e2e.ti.com/blogs_/b/industrial_strength/posts/art-of-stopping-the-motor-vm-pumping。我希望这有助于缓解这个问题并防止器件损坏。

此致、Murugavel  

您好！

我对拖延答复表示歉意。  

感谢您的答复。

2.2A 是在可变电源上观察到的提升柱消耗的峰值电流。 在重力作用下稳定运行期间、电流稳定稳定在1.4A。 为清楚起见、我将在示波器上检查浪涌电流。 我还将实施软启动和软反转、并使用更新与您联系。  

感谢您发送编修。

尊敬的 Anjali：

感谢您发送编修。 另一个要检查的参数是 SR 设置。 请务必使用速度更快的 SR、例如24.5V/us 或更高版本。 较慢的 SR 将导致峰值电流较低的过热。 SR 1.6V/us 的默认值太慢。 我们将等待您更新有关上述测试结果的信息。  

此致、Murugavel

尊敬的 Murugavel：

正如您提到的 、使用 PWM 实现了电机的慢启动和慢停止、更改了 VM_LC 电源上的电容器、更新为 OCP 的锁存设置、并将压摆率设置为最大值。 通过实施所有这些功能    ,首先通过 Faulhaber 2642CXR 系列测试,我们得到以下连接的电机电压输出波形,

因此、您能否建议在以20kHz PWM 频率和从10%到50%的占空比实现缓慢启动和慢速停止时、DRV8243 IC 是否符合此波形特征的预期。 如果不是、请分享输出 电机电压波形以供参考。

谢谢，Deekshitha  

你好，Deekshitha，

感谢您的更新。 波形特征是电机参数、电源电压和占空比的函数。 如果以10%至50%的占空比驱动、无论使用何种驱动器器件、情况都是如此。 这看起来很正常。  

电机的浪涌电流是多少？  

我假设不再存在过流或 IC 短路情况。 我希望通过 PWM 的斜升和斜降来解决这个问题。 您可以优化斜坡速率以满足您的应用需求。 在最终应用中、必须设置压摆率以实现最低开关损耗并满足驱动系统的 EMI 性能。

此致、Murugavel

尊敬的 Murugavel：

感谢您的支持、现在我们能够使用 DRV8243 SPI 版本控制升降柱、而不会使用任何 IC 和控制器。

现在我们要尝试使用 DRV8243硬件版本来控制提升柱、当我们在示波器中检查波形时会遇到一些问题。

在这里、我附上了在无任何负载的电机输出端子处进行检查时的波形、这样我就能够得到预期的电压。 但为什么我们在按下按钮后得到尖峰、然后在1秒后开始启动。 您能帮助我们解决这个尖峰问题吗？

为了唤醒我实施了此类代码的驱动程序、请验证并告知我们是用于唤醒硬件 IC 的正确实现。

nFAULT_Status1=HAL_GPIO_ReadPin(GPIOC, GPIO_PIN_8);   //BA nFAULT
HAL_GPIO_WritePin(GPIOD, GPIO_PIN_2, 1);              //BA nSLEEP
HAL_Delay(1);
nFAULT_Status1=HAL_GPIO_ReadPin(GPIOC, GPIO_PIN_8);   //BA nFAULT
HAL_Delay(0.02);
HAL_GPIO_WritePin(GPIOD, GPIO_PIN_2, 0);              //BA nSLEEP
nFAULT_Status1=HAL_GPIO_ReadPin(GPIOC, GPIO_PIN_8);   //BA nFAULT

谢谢你，Deekshitha

你好，Deekshitha，

应了解 DRV8243S 的所有问题均已解决。 "但为什么我们在按下按钮后得到尖峰、然后在1秒后开始启动。" 按下了哪个按钮？ 当发生尖峰时、EN/IN1和 PH/IN2引脚的状态是什么？ 该驱动程序配置为什么模式？ 请分享原理图。 之所以会出现尖峰、可能是因为在所用模式下、输入引脚可能没有适当的默认状态。 启动后1s 发生的任何事情都应该是来自 MCU 的外部事件。 检查输入和 nFAULT 捕获以及尖峰。  

"现在我们正在尝试使用 DRV8243硬件版本来控制提升柱、当我们在示波器中检查波形时会遇到一些问题。" 那么提升柱不起作用？ 当您捕获输出波形时、还请同时捕获两个输入和两个输出波形。 至少是有源输入和有源输出波形以及对其他输入和输出状态的描述。  

此致、Murugavel

尊敬的 Murugavel：

我会按照您提出的相同顺序告诉您、

1.在我们的应用中,我们使用的是提升柱的移动按钮(即向上按钮和向下按钮)。   按下按钮后、提升柱将根据电机的方向上下移动。

2.  

  当按下按钮、电机输出(蓝色)和输入 PWM (黄色)时捕获上述波形  

 在该波形中、上面捕获的 I 是 PWM/使能(黄色)、nFault (蓝色)、相位/方向(红色)

3.驱动程序配置为 PH/EN 模式。

4.没有尝试连接到提升柱,因为我们正在使用  Faulhaber   2642CXR 系列尝试尖峰,但电机没有按预期旋转。

我在此附上了硬件版本的原理图。

谢谢你，Deekshitha