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[参考译文] DRV2700:输出保护

Guru**** 1791630 points
Other Parts Discussed in Thread: DRV2700
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/1414662/drv2700-output-protection

器件型号:DRV2700

工具与软件:

尊敬的 TI 团队:

我们目前正在设计中使用 DRV2700、在 FEMA 测试过程中遇到了问题。

在启用 EN 引脚并向 IN+提供信号的条件下、我们有意将 OUT+短接至 OUT–(还在 OUT+短接至 GND 的情况下进行了测试)。 在发生短路期间、系统总功耗尖峰达到约 5W (请参考、启用 EN 时的待机功耗约为0.7W )。

在维持短路几秒钟后、我们观察到系统功耗并未恢复到正常水平、即使  器件重新上电后也是如此。 此外、我们注意到输入电感器(XFL4020-472MEB)达到超过100°C 的温度。 在移除并测试电感器后、我们发现其电感已降至约2 μH 。 用新电感器替换损坏的电感器后、只需启用芯片(无任何负载)、就会产生 2W 的功耗、且芯片发热到60°C 附近。 这表明 DRV2700和电感器都因输出短路而损坏。

我们的电路配置如下:

  • REXT: 10 kΩ  
  • 参考值1: 806 kΩ  
  • Rfb2: 10.5 kΩ  

我们有几个关于此问题的问题:

  1. 电感器损坏: 根据短路期间的功耗、输入电流似乎没有达到电感器的饱和电流、也没有达到 REXT 设置的电流限制。 为什么在这些条件下电感器发生故障?

  2. 保护机制: 在这种情况下、DRV2700的热关断功能是否未激活? 芯片是否具有应防止此类损坏的固有过流保护机制?

  3. 输出信号注意事项: 我们的应用需要直流阶跃输出、可能会  立即从0V 转换到100V。 如果此类快速电压变化会导致过流问题、您是否建议实施 压摆率限制来缓解该问题?

感谢您的帮助!

此致、

Cain

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    尊敬的 Cain:

    器件过热保护仅在器件本身达到阈值温度以上时生效。 此器件上没有任何短路保护。 一开始可能会出现很大的电流尖峰 、从而损坏器件和电感器。 从100V、然后禁用(EN 低电平)器件以获得 0V 是没有问题的。 如果您将输出短接、就会出现问题。  

    此致、
    悉尼诺斯卡特  

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    尊敬的 Sydney:

    感谢您的及时响应。

    我有一个关于从0V 到100V 电压转换的后续问题  

    在正常运行中、我们使用低于1Hz 的方波(IN+) 来驱动大约6 μF 的负载 。 尽管概率很低、但在这些转换期间可能会触发类似的过流问题、特别是电感器过热和潜在的芯片损坏。 这也可能是由电容负载从0V 快速充电 至100V 时的电流尖峰引起的 ?

    TI 是否建议在输出端添加一个串联电阻来限制这种情况下的浪涌电流? 如果是、是否有建议的电阻值或关于如何选择合适值来缓解此问题而不对性能产生不利影响的指南?

    我们感谢您的帮助以及您为帮助我们解决此问题而提供的任何见解。

    此致、

    Cain

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    尊敬的 Cain:

    我明天会作出回应。 感谢您的耐心等待!

    此致、
    悉尼诺斯卡特

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    尊敬的 Cain:  

    我对这里的延误深表歉意! 我不希望您的负载出现这种行为。 它可能会消耗升压电流、从而导致升压电压下降、但我相信升压稳压器应该恢复。  

    您能否提供原理图和布局文档? 如果您更喜欢通过电子邮件共享这个信息、请告诉我、我可以启动一个主题帖。  

    此致、
    悉尼诺斯卡特  

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    尊敬的 Sydney:

    感谢您的答复。

    您可以发起一个电子邮件线程、以便我们将原理图和布局发送给您吗?

    同时、我还有一些后续问题:

    1. 输出端的串联电阻:

      • 我们想知道是否建议在输出端添加一个串联电阻器、以便在驱动大容性负载(我们使用大约6 μF )时限制浪涌电流。 您是否建议采用这种方法? 如果是、我们应该如何选择合适的电阻器值?
    2. 升压压降:

      • 我们观察到、在对 IN+施加阶跃输入时、升压电压从100V 下降 到20V 左右 。在这些转换期间、这是预期的安全行为吗?
      • 此外、当 IN+悬空时、看起来大约为 2V。如果我们需要添加一个下拉电阻器来防止 IN+悬空时产生噪声、您会建议使用多大的电阻器值?
    3. 反馈电压:

      • 我们测得的反馈电压约为1.4V 、而不是 数据表和仿真预测的1.3V。 在电感器运行期间、反馈线上也存在峰值、最高达1.6V  
      • 这些更高的反馈电压和尖峰是否可能导致芯片故障?
      • 我们的 RFB 电阻值设置为理论升压电压为101V 、但测量值约为104V。 我们注意到、将升压电压设置为略高于105V 会导致一些芯片在工作一段时间后出现故障。 反馈电压和尖峰升高是否会导致该问题?
      • 使用 x10探针的反馈电压波形:  

    此致、

    Cain

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    尊敬的 Cain:  

    请期待尽快发送电子邮件。

    您能解释一下芯片故障是什么意思吗? 如果您是指升压电压下降、它应该会恢复、并且不应损坏器件。 对于6uF 负载、您是否看到器件或升压电感器发生了一些损坏且不再正常工作? 问题不在于电流流向负载的速度、而在于负载牵引的电流大小。  升压转换器在100V 时只能达到大约1mA 的电压。 这种情况可能是该电容器太大、无法由器件处理。 是否可以使用一些较低的电容负载?

    不同的 FB 电压不应造成任何损坏、预计会略有变化。 让我对自己做一些测试、以确保其在预期范围内、但我不认为这是问题所在。  

    如果您想进行单端输入、您可以通过一个电容器将 IN-接地。  

    此致、
    悉尼诺斯卡特  

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    尊敬的 Sydney:

    按照您的建议、我已通过电子邮件发送了我们的原理图和布局。

    对于我提到的"芯片故障"、我们遇到的具体问题都在电子邮件附件中详细介绍。

    是的、我们担心由于我们的电流负载容、消耗的电流会超出芯片的处理能力。 我们有两种类型的负载、特别是3.4 μF 和6.8 μF 、但我们都遇到了故障。 我们的输入阶跃信号具有大约4 μs 的上升时间 。 尽管工作频率很低、我们是否应该考虑根据数据表中的图8-2限制上升时间、以避免芯片过载? 我们已注意到、当 IN+悬空或以更高频率的方波驱动时、瞬时功耗偶尔会超过 1W

    关于反馈信号(如电子邮件附件中所述)、在早期版本中、我们会遇到信号干扰、导致升压电压超过105V 、从而导致 similar 芯片损坏。 因此、我们优化了布局并将预设最大电压降低到了101V。 但是、根据电流反馈波形、我们不确定安全裕度是否足够。

    此致、

    Cain

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    尊敬的 Cain:  

    我懂了。 我将跟踪我们的电子邮件主题。

    此致、
    悉尼诺斯卡特